弯扭组合变形作用下圆筒剪力分析
实验2 圆筒的弯扭组合实验(2015版)
bI a dI
C UO
l
b a c s F
D UI
d
T Q
R3 R2 R1
T
b
T Q
R9 R8 R7
T
R12 R11 R10
a
R6 R5 R4
c
d
实验4 圆筒的弯扭组合实验
三、实验原理及方法
2.测量与M 对应的正应变 1/2 桥接法 选 b和 d点
A B R5 R11
bI a dI
A Ri B
bI a dI
C UO
l
b a c s F
D UI
d
T Q
R3 R2 R1
T
b
T Q
R9 R8 R7
T
R12 R11 R10
a
R6 R5 R4
c
d
实验4 圆筒的弯扭组合实验
三、实验原理及方法
2.测量与M 对应的正应变 1/4 桥接法 选 b或 d点
A B R5 (R11)
R12 R11 R10 R9 R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1
d c b
Q
T
a
bI a dI b c
l
s F
a
Q
T
R6 R5 R4
d
T Q
R3 R2 R1
T Q
b
T
R12 R11 R10
a
R9 R8 R7
c
d
实验4 圆筒的弯扭组合实验
三、实验原理及方法
1. 测量b、d点的主应力及其方向 1/4 桥接法
C UO
l
b a c s F
D UI
薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力心得体会
薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力心得体会
薄壁圆筒在弯扭组合变形下的主应力分析是力学中的一个重要分支，对于结构力学和材料力学的研究都非常重要。
在进行弯扭组合变形下，薄壁圆筒受到了多个方向的载荷力作用，因此会发生主应力的变化。
主应力是薄壁圆筒中应力状态的唯一描述，可以帮助我们进行结构设计和材料选择。
通过对薄壁圆筒的主应力分析，我们可以得出以下几点心得体会：
1. 在进行弯扭组合变形下的主应力分析时，我们一般采用应力分析法和应变能法等方法进行计算。
2. 薄壁圆筒在弯曲和扭转同时作用下，主应力的大小和方向都会发生变化。
在设计结构时，需要考虑这些因素并选择适合的材料。
3. 在进行弯扭组合变形下的主应力分析时，需要考虑载荷的作用方向、强度和变化状态等因素，以便预测薄壁圆筒的变形和破坏情况。
4. 薄壁圆筒在弯扭组合变形下的主应力分析是一项深奥而有挑战性的研究领域，在实践中需要不断的实验验证和理论探索，以便获得更加准确和可靠的结果。
薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验
图2
图3
图4
图5
1
四．实验内容及方法
1．指定点的主应力大小和方向的测定 受弯扭组合变形作用的薄壁圆管其表面各点处于平面应力状态，用应变花测出三个方
向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。由于本实验用的是 45 应变花，若测得应变ε-45、ε0、ε45，则主应力大小的计算公式为
(N)
读数应变
∆P
(N)
弯矩
M
εMd
(με)
∆εMd
(με)
扭矩
Mn
εnd
∆εnd
(με)
(με)
剪力 Q
εQd
(με)
∆εQd
(με)
Δε d均 (με)
应力 σ
( ) MN m2
σM
τn
τQ
4
七．思考题
1．测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方法，请画出测量电桥的接
法。
2．本实验中能否用二轴 45 应变花替代三轴 45 应变花来确定主应力的大小和方向？
为什么？
表3
被测点
主应力
A
B
C
D
( ) σ MN
1
m2
( ) σ MN
3
m2
φ0 (度)
表1 读数应变
载荷 P ∆P
(N) (N)
应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。
8．将薄壁圆管上A、C两点-45 、45 方向的应变片按图 5（c）全桥测量接线方法接至
应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。
六．实验结果的处理
1．计算 A、B、C、D 四点的主应力大小和方向。
2．计算Ⅰ-Ⅰ截面上分别由弯矩、剪力、扭矩所引起的应力。
弯曲、弯扭组合实验讲义
应变电桥的接法—组桥
B 单臂测量：
U E 4
R1
R2 C U
R R
1
1
EK 4
r
A R4
R0
R0
R3
应变仪读数：
r 1 2 3 4 ( F t ) t 0 0 F
D
E
7
四、实验操作 1.打开电阻应变仪和加载装置电源开关 。 2.选择半桥公共补偿，设定灵敏系数K值 和 应变片电阻值R。 3.将八个工作片按要求接入应变仪相应的接 线柱上，接好公共温度补偿片。
B σmax
B
τmax
第三，剪力
剪力Q在截面上产生平行于截面的剪切应力，由于B点处在空 心圆筒的顶端且是边缘点，因此剪力Q在B点没有剪切应力
sx t xy
t xy
sx
逆着Z轴向下投影
sx
t xy
t xy
sx
sx
t xy
B
t xy
sx
四．主应力s 1 及s 3理论计算
I-I截面上的弯矩 M=FL 扭矩 Mn=Fa 取B点为研究对象，研究其应力状态
σmax
M
中性轴
smax
应变片粘贴
• 如图所示，沿梁的横截面高度已粘 贴一组应变片1～7号。另外，8号 应变片粘贴在梁的下表面与7号应 变片垂直的方向上。 当梁受载后，可由应变仪测得每片 应变片的应变，即得到实测的沿梁 横截面高度的应变分布规律，由单 向应力状态下的虎克定律公式，可 求出实验应力值。实验应力值与理 论应力值进行比较，以验证纯弯曲 梁的正应力计算公式。 若实验测得应变片7和8号的应变 7
五、主应力σ 1 及σ 3实验值计算
实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定
实验四薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定实验内容：构件在弯扭组合作用下，根据强度理论,其强度条件就是。
计算当量应力，首先要确定主应力,而主应力得方向就是未知得，所以不能直接测量主应力.通过测定三个不同方向得应变,计算主应变,最后计算出主应力得大小与方向.本实验测定应变得三个方向分别就是-45°、0°与45°.实验目得与要求:１、用电法测定平面应力状态下一点得主应力得大小与方向2、进一步熟悉电阻应变仪得使用,学会1/4桥法测应变得实验方法设计思路：为了测量圆管得应力大小与方向，在圆管某一截面得管顶Ｂ点、管底D点各粘贴一个４５°应变花,测得圆管顶B点得-45°、0°与４5°三个方向得线应变、、.应变花得粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析：由材料力学公式：得从以上三式解得主应变根据广义胡克定律1、实验得主应力大小__________________ 122 4545450450 2()2()() 2(1)2(1)E Eσεεεεεεσμμ--+⎫=±-+-⎬-+⎭实实方向2、理论计算主应力３、误差实验过程１、测量试件尺寸、力臂长度与测点距力臂得距离,确定试件有关参数.附表1 2、拟定加载方案。
先选取适当得初载荷P 0（一般取P ｏ=lO ％P ｍax 左右)。
估算P max （该实验载荷范围P max 〈４00N),分４～6级加载。
３。
根据加载方案，调整好实验加载装置。
4.加载.均匀缓慢加载至初载荷P o ,记下各点应变得初始读数；然后分级等增量加载,每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片得应变值，直到最终载荷。
实验至少重复两次。
５.作完试验后,卸掉载荷,关闭电源，整理好所用仪器设备,清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。
6、实验装置中，圆筒得管壁很薄，为避免损坏装置,注意切勿超载，不能用力扳动圆筒得自由端与力臂。
薄壁圆筒弯扭作用下内力与应力的测定
μ= 0128
p0 = 80 N p n = 400 N
2) 估算试件的承载能力 , 并确定试验的初载
p0 ,末载 pn .
3) 单壁测量电阻应变仪的应变值 ,每枚电阻片
阻改变 ,电阻应变仪将应变片的电阻变化转换成电 信号并放大 ,然后显示出由应变值换算而成的应力 [2 ] 值 ,达到对构件进行实验应力分析的目的 . 112 实验仪器 见图 1.
1 实验原理 、 仪器和方法
111 实验原理
被测构件表面用专用粘结剂将电阻应变片粘 贴后 ,应变片因感受到被测点的应变而使自身的电
薄壁圆筒弯扭作用下内力与应力的测定
耿 皓
( 哈尔滨商业大学 土木与制冷工程学院 ,黑龙江 哈尔滨 150028)
摘 要 : 介绍了应变电测法在实验应力分析中的优越性 ,阐述了采用电测技术测量薄壁圆筒在弯扭组 合作用下应力与内力的实验方法 ; 对被测截面的应力和应变进行分析 ,用理论结果证明了该方法测试 效果的可靠性 . 关键词 : 电测法 ; 弯扭组合 ; 应力 ; 电阻应变仪 ; 被测截面 中图分类号 :O348 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 0946 (2006) 01 - 0105 - 03
a1 上表面电阻片分布 b1 下表面电阻片分布
图2 电阻片布置方式
至少重复加 、 卸载两次 ,以保证数据可靠稳定 . 4) 采用半桥测量方式分别测出与弯矩 、 扭转有
为保证数据的精确性 ,每个被测量点均测量两 次 ,并取其平均值做为被测量点的应变值见表 2.
表2 测定的应变值
圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的测量
圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的测量
李昊;刘一华;王美芹;吴枝根;詹春晓
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2008(30)2
【摘要】分析了圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的主要测量误差,提出了改进的贴片方式,在此基础上,重新设计了弯曲切应力的实验方案.
【总页数】3页(P98-100)
【作者】李昊;刘一华;王美芹;吴枝根;詹春晓
【作者单位】合肥工业大学土木建筑工程学院,合肥,230009;合肥工业大学土木建筑工程学院,合肥,230009;合肥工业大学土木建筑工程学院,合肥,230009;合肥工业大学土木建筑工程学院,合肥,230009;合肥工业大学土木建筑工程学院,合
肥,230009
【正文语种】中文
【中图分类】O3
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2.圆筒弯扭组合实验的改进 [J], 李昊;刘一华;王美芹;詹春晓;吴枝根
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4.薄壁圆筒弯扭组合实验装置的改进 [J], 徐育澄
5.力学实验中的弯扭组合实验教学 [J], 伍建伟; 杨孟杰; 赵亮亮; 张应红
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薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定实验心得与体会
薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定实验心得与体会
薄壁圆筒在弯扭组合变形下的主应力测定实验是一项重要的力学实验，通过该实验可以研究薄壁圆筒材料在扭转和挠曲作用下的主应力分布规律。
在进行实验过程中，我深刻体会到以下几点：
首先，实验前需要准备完善的实验设备，包括圆筒夹持装置、力传感器、测力仪等。
这些设备的选择和使用对实验结果的准确性有着关键的影响。
在选择实验设备时，需要注意其测量范围、测量精度和稳定性等因素。
其次，实验操作过程中需要注意严格的操作流程和规范。
在夹持圆筒时，要确保夹持力均匀，避免对圆筒造成额外的变形和应力集中。
在施加载荷时，需要逐渐增加载荷，并记录下相应的位移和载荷数值。
同时，要避免短时间内施加过大的载荷，以免对圆筒材料产生破坏。
第三，数据处理和结果分析是实验的重要环节。
通过测量得到的载荷和位移数据，可以计算出圆筒在不同位置的应变和应力值。
进一步，可以通过应力分布的分析得到主应力分布的规律，并与理论分析进行对比。
在数据处理过程中，需要注意误差的分析和排除，确保实验结果的准确性和可靠性。
最后，实验结果的分析和讨论对于深入理解薄壁圆筒在弯扭组合变形下的主应力分布规律具有重要意义。
通过对实验结果的分析，可以对薄壁圆筒材料的力学性能有更深入的认识，为相
关工程设计和实际应用提供参考依据。
总的来说，薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定实验是一项复杂而有意义的实验，通过实验操作和数据处理，可以深入了解圆筒材料力学性能的变化规律，为实际应用提供理论依据和工程设计指导。
5.9薄壁圆筒弯扭组合应力
5.9 薄壁圆筒弯扭组合应力工程实际中的构件往往是几种基本变形的组合，处于复杂应力状态下。
要确定这些构件上某点的主应力大小和方向，也就比较复杂，甚至有些复杂的工程结构尚无准确的理论公式可供计算，在这种情况下，常常要借助实验的方法解决，如电测法、光测法等。
一．实验目的1. 掌握应用电测技术测定弯扭组合载荷下的主应力的大小与方向；2. 掌握测试薄壁圆管某截面内弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应变；3. 了解剪切弹性模量的测定。
二．实验原理由平面应力状态理论可知，假若已知该点的应变分量εx 、εy 和γxy 则用广义虎克定律就可已求出该点的应力分量σx 、σy 和τxy 。
由此可见，对于平面应力问题，要用实验方法确定某一点的主应力大小和方向，一般只要测得该点一对正交方向的应变分量εx 、εy 及γxy 即可。
然而用实验手段测定线应变ε比较容易，但角应变γxy 的测定要困难得多。
下面介绍用应变花来测量平面应力状态中一点的主应力及其方向的方法。
设平面上某点处的坐标应变分量为εx 、εy 和γxy ，则该点处任一指定方向α的线应变αε可由下式计算：αε=αγαεεεε2sin 22cos 22xy yx yx --++（5.9-1）αε可通过实验测定，那么，选取该点三个不同方向321,,ααα，并测出其相应的线应变1αε,2αε,3αε就可以建立式（5.9-1）那样的三个独立方程，解此方程组，即可求出坐标应变分量为εx 、εy 和γxy 。
在实际测试中，为了测出任一点三个不同方向的应变，可将三个应变片成特定角度组合在同一基底上，称为应变花。
比如沿0º、45º、90º三个方向布置的应变片为直角应变花。
对直角应变花，根据（5.9-1）式，有：︒-︒-++=︒-︒-++=︒-︒-++=︒︒︒180sin 2180cos 2290sin 290cos 220sin 20cos 229045xyyx yx xyy x y x xy yx yx γεεεεεγεεεεεγεεεεε （5.9-2）于是可以解出：︒︒︒︒︒+-===904509002,,εεεγεεεεxy y x（5.9-3）主应变的大小和方向为：1222x y xyx ytg εεεεγαεε+=±-=-（5.9-4）求得了主应变的大小后，就可用虎克定律求出其主应力：)(1)(112222121μεεμσμεεμσ+-=+-=EE（5.9-5）式中E ，μ分别为材料的弹性模量和泊松比。
薄壁圆筒弯扭组合内力素测定
薄壁圆筒弯扭组合内力素测定一、实验目的1．测定薄壁园筒弯扭组合变形时指定截面上的弯矩、扭矩和剪力，并与理论值比较。
2．学习布片原那么、应变成份分析和各类组桥方式。
二、设备和仪器（同§4） 三、试样薄壁圆筒（见图7-1a ）左端固定，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。
在截面I-I 处粘贴有应变片m 、n 、a 、b 、c 、d 、e 和f ，在截面II-II 处粘贴有应变片g 和h ，其中应变片m 和n 粘贴于圆筒最高点和最低点，其方位均沿圆柱面母线。
其余各应变片粘贴的位置如图7-1a 和图7-1b 所示，它们的方位均与圆周线成45°或-45°角，展开图如图（7-1c ）所示。
圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202E Gpa =，泊松比0.28μ=，圆筒外径D=40mm ，内径d=。
四、实验原理在进行内力素测定实验时，应变片布置采纳如下原那么：假设欲测的内力引发单向应力状态，应变片沿应力方向粘贴；假设欲测的内力引发平面应力状态，那么应变片沿主应力方向粘贴。
应变片粘贴的位置应选在测试截面上由欲测的内力所产生的最大应力处。
1．弯矩测定为测定弯矩，可利用应变片m 和n 。
此处弯曲正应力最大，而弯曲切应力为零，因此它们只能感受到弯矩产生的应变，且gha b cdmne f(b )gham b e c nd f图12-1(c )图7-1图7-2D图7-4,m M n M εεεε==-（M ε为最大弯曲正应变的绝对值），将它们组成如图11-2所示之半桥，据电桥的加减特性，那么仪器读数为：()M n m du εεεε2=--=依照M ε就能够计算出弯矩M 。
2．扭矩测定为测定扭矩，有多种布片和组桥方案。
现以一种方案为例来讲明应变成份分析和组桥原理。
应变成份分析。
在应变片a 处取单元体（因应变片a 处在圆筒反面，故用虚线表示），其应力状态如图（7-3）所示，其上有弯曲正应力aM σ、扭转切应力aT τ和弯曲切应力aQ τ，并可看做三部份的叠加。
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弯扭组合变形作用下圆筒剪力分析
弯扭组合变形是指圆筒在受到弯曲和扭转力作用下的变形行为。
在圆筒剪力分析中，我们将重点关注弯曲和扭转对圆筒产生的剪力影响。
我们来讨论弯曲变形对圆筒的剪力分析,在受到弯曲力作用下，圆筒会发生弯曲变形，产生内外表面的剪应力。
根据横截面形状的不同，剪应力的分布也会有所不同。
通常情况下，剪应力最大的位置位于圆筒截面的周边区域，而在截面中心附近剪应力较小。
这是因为截面周边的纤维受到更大的弯矩力矩，从而产生更大的剪应力。
我们来讨论扭转变形对圆筒的剪力分析,在受到扭转力作用下，圆筒会发生扭转变形，产生内外表面的剪应力。
与弯曲变形类似，剪应力的分布也会随着横截面形状的不同而变化。
一般来说，扭转变形会导致圆筒截面上的剪应力呈现出类似螺旋状的分布。
剪应力最大的位置通常位于截面上离圆筒中心最远的位置，而截面中心附近的剪应力较小。
我们来讨论弯曲和扭转组合作用下的剪力分析,当圆筒同时受到弯曲和扭转力作用时，其剪力分析将同时考虑弯曲和扭转引起的剪应力。
这时，剪应力的分布将受到两种变形形式的综合影响。
根据具体情况，剪应力分布可能会在截面上呈现复杂的变化规律。
弯扭组合变形对圆筒的剪力分析需要考虑弯曲和扭转两种变形形式的综合影响。
在实际工程中，针对圆筒的剪力分析，我们需要综合考虑这两种变形引起的剪应力分布，以确保结构的安全性和稳定
性。