某实验四薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定
薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据
薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据近年来，薄壁圆管的弯扭组合变形测定实验受到了广泛的重视，因此，作为研究该项技术的一个基本实验，我们就此进行了一项实验，数据详述如下：实验参数：该实验中，研究对象为薄壁圆管，材料为不锈钢，直径为150mm，厚度为2mm。
实验所用的工具包括：一台动力转子台，一台扭矩传感器，一台测力仪和一台凸轮钳。
实验中设定的参数：初始扭矩为10N.m，递增步长为0.2N.m，扭矩最大值为50N.m，扭矩比值为0.6，频率为30r/min，弯曲角度的最小变化量为0.2°。
实验结果：实验中，以扭矩为变量，以形变量（弯曲角度）为因变量，于是我们获得了以下实验数据：扭矩/N.m 弯曲角度/°10.0 -2.210.2 -2.510.4 -2.810.6 -3.010.8 -3.211.0 -3.411.2 -3.511.4 -3.711.6 -3.811.8 -4.0……50.0 -20.5根据以上实验数据，可以看出，随着扭矩的增大，薄壁圆管的弯曲角度也随着增大。
实验分析：从上文的实验数据可以看出，当扭矩增加时，薄壁圆管的弯曲角度也会随之增加，这表明薄壁圆管具有较强的弯曲变形能力。
因此，利用该材料可以制造出更加精致的零件，为自动化制造、精密机械等领域提供参考依据。
结论：通过本次实验，我们可以得出结论：1、薄壁圆管具有较强的弯曲变形能力，这表明其可以用来制作精致的零件。
2、实验结果可以作为自动化制造、精密机械等领域的参考依据。
3、未来可以增大实验范围，收集更多的实验数据，以深化对薄壁圆管弯扭组合变形的研究。
本次实验为薄壁圆管弯扭组合变形提供了一份深入的数据报告，从这份报告中，我们可以更好地了解薄壁圆管变形性能，从而为未来的研究提供参考。
弯扭实验报告-最终版
【实验名称】弯扭组合受力下的圆管应力和内力测定实验【实验背景】在工程中受弯扭复合作用的构件比比皆是。
现仅举几例加以说明：1. 工厂中用于机械加工的车床、铳床等主轴就是一种典型的复合受力形式，主轴的内力弯矩、扭矩、轴力等。
内力图3. 自行车的拐臂，由于脚踏板的受力点与拐臂不在同一中心线上，拐臂的内力既有弯矩, 又有扭矩。
一般来说，对复合受力的构件，其截面上的内力既有弯矩和剪力又有扭矩，有时还有轴力。
所以，复合受力条件下的构件属于平面应力状态。
对于这类构件，工程中一般要解决下列两类问题。
1. 强化校核：测定危险点的应力状态，确定主应力值和主方向。
2. 优化设计：分离截面上的内力，确定各内力的贡献大小。
【实验目的】1 .学习电测实验的全过程。
本实验从按实验要求制定贴片方案，粘贴电阻片、引线、编号到测量所贴电阻片的应变，以及用不同组桥方式分离内力的一整套实验过程都由同学自己来完成。
2. 学习测定一点应力状态的方法。
3. 学习利用各种组桥方式测量内力的方法。
4. 学习电阻片的粘贴方法。
5. 进一步熟悉电测法的基本原理与操作方法。
【实验仪器】1. 电子万能实验机2. 静态电阻应变仪3. 弯矩复合受力实验装置一套4. 钢板尺、游标卡尺【实验原理】一. 测主应变的大小及方向为了用实验的方法测定薄壁圆筒弯曲和扭转时表面一点处的主应力大小和方向，首先要测量该点处的主应变£ 1和£ 3的大小和方向，然后用广义胡克定律算得一点处的主应力b 1和b 3。
根据平面应变状态分析原理，要确定一点处的主应变，需要知道该点处沿X和两个互相垂直方向的3个应变分量£ X, & y和丫xyo由于在实验中测量剪应变很困难，而用电阻应变片测量线应变比较简便，所以通常采用一点处沿X轴成3个不同方向且已知夹角的线应变。
为了简化计算，实际上采用互成特殊角的三片应变片组成的应变花，中间的应变片与X 轴成0°,另外2个应变片分别与X轴成±45°。
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
弯扭组合变形主应力的测定
M －弯矩 M = PL
WZ －抗弯截面系数
2、τ n
=
Mn Wn
( ) WZ
=
π
D4 − d4 32D
M n －扭矩 M n = Pa
Wn －抗扭截面系数
( ) Wn
=
π
D4 − d4 16D
单元体图如下：
y
τn
X筒
σx
σ3 τn σ1 3
4
2 σ1
1
σ3
τn σx
τn
3、理论值计算公式：
主应力公式：
实验七 弯扭组合变形主应力的测定
一、实验目的
1、掌握多点静态应变测量技术。 2、测定平面应力状态下主应力的大小和方向，并与理论值进行比较。
二、实验仪器、设备和工具
1、组合实验台弯扭组合实验装置。 2、静态电阻应变仪。 3、游标卡尺、钢板尺。
三、实验原理
试件为一空心薄壁圆筒，它受弯矩和扭矩的作用，弯扭组合变形属于二向应 力状态
a
应变花 L
C1
φD φd
P
X筒
C2
R0 0 R 450
R90 0
在 C1－C2 面上的分别贴有直角应变花。
在 C 点单元体上作用有由弯矩引起的正应力σ x ，由扭矩引起的剪应力τ n ，主应
力是一对拉应力σ1 和一对压应力σ 3 ，单元体上的正应力σ x 和剪应力τ n 可按下
式计算
1、σ x
=
M WZ
=
−
2τ n σx
2、实验值和理论值比较 C1 或 C2 点主应力和方向
比较内容
实验值
σ3
=
σx 2
−
⎜⎛ σ
x
4.弯扭组合变形试验报告(08)
弯扭组合变形的主应力测定
学院_________专业_________班_________实验组别_______实验者姓名_______________
实验日期_______________年_________月_________日实验室温度___________℃
批改时间____________ 报告成绩______________ 批阅人______________
一、实验原理（接桥方法：a 测量弯矩图及计算公式，b测量扭矩图及计算公式）
二、实验设备
电阻应变仪型号名称____________________________
实验装置名称____________________________
量具名称____________________________ 精度________mm
三、实验基本数据
四、实验测量数据和处理结果
五、回答思考题中提出的问题
（1）在加载过程中，加载速度对测试结果有无影响？若有，如何避免？
（2）在测弯矩和扭矩时，能否采用不同于上面的接桥方式进行测量？若能，采用什么桥路？（3）简述实验心得，或试验中你觉得应该注意的事项。
3-7 薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时
3-7 薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时内力素及主应力的测定一、实验目的1．测定薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时油液的压强以及指定截面上的弯矩、扭矩、剪力和轴力，并与理论值比较。
2．测定薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时指定点的主应力和主方向，并与理论值比较。
3．学习布片原则、应变成份分析和各种组桥方法。
二、设备和仪器力学实验台，拉压力传感器，程控静态应变仪，手动便携式压力器。
三、实验装置薄壁圆筒受内压、弯、扭作用实验装置如图3-14和3-15所示，左端固定，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。
圆筒两头封闭，左端面有注油接头，可用手动泵从此处向圆筒内腔注入压力油。
注油接头上方设有排气栓。
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 。
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；其余应变片粘贴的位置如图3-14a 、3-14b 所示，它们的方位均与圆周线成45°或-45°角；应变片方位展开图如图3-14c 所示。
在图3-14a 中的k 处粘贴有三轴应变花，它的三个敏感栅与圆筒母线的夹角分别是0°、60°和120°。
圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202GPa E =，泊松比0.28μ=，圆筒外径D =40mm ，内径d =36.40mm 。
支架放气栓注油接头ｋ２７０２６０２５０２４０３００Ｆｍｂｅｃｎｄｆａｈｇ（ａ）水平线水平线ｈｇａｍｂｅｃｎｄｆ５４ｏ４ｏ５ⅠⅠ-Ⅱ-ⅡⅡⅡⅠⅠ图１-1 薄壁圆筒实验装置（ｂ）ｇｈａｍｂｅｃｎｄｆ（ｃ）图3-14薄璧圆筒内压弯扭实验装置图3-15薄璧圆筒内压弯扭实验装置实物四、实验原理1．弯矩和内压测定为测定弯矩和内压，可选用应变片m 和n ，它们均感受到弯矩和内压引起的应变，且m M P εεε=+n M P εεε=-+式中M ε为由弯矩引起的应变（绝对值）,P ε为由于内压引起 的沿母方向的应变。
弯扭组合变形主应力的测定实验误差
弯扭组合变形主应力的测定实验误差步骤一：引言在工程和材料科学领域，测量和确定材料的应力状态是非常重要的。
弯扭组合变形主应力是一种常见的应力状态，它涉及到材料同时受到弯曲和扭转的作用。
然而，在测定弯扭组合变形主应力时，会存在一些实验误差。
本文将探讨这些实验误差以及如何尽量减小它们。
步骤二：实验误差的来源弯扭组合变形主应力的测定实验误差可以有多个来源。
其中一种常见的误差源是测量设备的精度问题。
例如，使用光栅投影仪或应变计来测量应变时，设备的精度可能受到限制，从而导致测量结果的误差。
另外，样品的几何形状和尺寸也可能对实验结果产生影响。
如果样品的形状不符合理想的弯曲或扭转形式，会导致应力分布的非均匀性，从而引入误差。
步骤三：减小实验误差的措施为了减小弯扭组合变形主应力测定实验误差，我们可以采取以下措施：1.选择合适的测量设备：在进行实验前，应对使用的测量设备进行充分的调查和评估。
选择精度较高的设备，以尽量减小设备本身带来的误差。
2.样品几何形状的优化：根据实验需求，优化样品的几何形状，使其尽量符合理想的弯曲和扭转形式。
这可以通过调整样品的尺寸、角度和曲率等参数来实现。
3.控制实验条件：在进行实验时，应尽量控制实验条件的稳定性，以减小外界因素对实验结果的干扰。
例如，保持实验环境的温度和湿度稳定，避免样品与其他物体的接触或振动。
4.重复实验：为了验证实验结果的可靠性，可以进行多次重复实验，并对结果进行统计分析。
这有助于评估实验误差的范围和可信度。
步骤四：结果讨论通过采取上述措施，可以减小弯扭组合变形主应力的测定实验误差。
然而，需要注意的是，完全消除误差是不可能的，因为实验过程中总会存在一些不可控因素。
因此，在进行实验结果分析和应用时，应对实验误差的范围和可信度进行合理的评估。
步骤五：结论本文介绍了弯扭组合变形主应力测定实验误差的来源以及减小误差的措施。
通过选择合适的测量设备、优化样品几何形状、控制实验条件和进行重复实验，可以尽量减小实验误差。
弯扭组合变形主应力的测定
弯扭组合变形主应力的测定
弯扭组合变形是指同时施加弯曲和扭转两种形变的一种变形方式，其主应力的测定可以通过以下步骤进行：
1. 确定弯曲和扭转的载荷：测定施加弯曲和扭转的载荷。
2. 采用倾角法测定变形量：倾角法是一种常用的测定弯曲和扭转变形的方法。
在变形过程中，通过测量试件端面相对于初始状态发生的倾斜角度，计算出试件的弯曲和扭转变形量。
3. 计算主应力：根据材料的力学性质，可以利用测得的弯曲和扭转变形量计算出变形时试件所受的主应力。
4. 验证结果：通过与试验数据进行比较，验证计算结果的正确性。
需要注意的是，弯扭组合变形的主应力测定需要考虑弯曲和扭转两种载荷的相互影响。
同时，试件的几何形状、材料的力学性质等也会对测定结果产生影响。
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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，其强度条件是r。计算当量
应力r，首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主
应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和
方向。本实验测定应变的三个方向分别是-45°、0°和45°。
实验目的与要求：
1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向
2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会1/4桥法测应变的实验方法
设计思路：
为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点
各粘贴一个45°应变花，测得圆管顶B点的-45°、0°和45°三个方向的线应变45、
0
、45。
应变花的粘贴示意图 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
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根据广义胡克定律
1、实验得主应力
大小 __________________12245454504502()2()()2(1)2(1)EE实实
方向 ____________04545045452()/(2)tg实
2、理论计算主应力
3、误差
实验过程
1.测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表
1
2.拟定加载方案。先选取适当的初载荷P0(一般取Po=lO％Pmax左右)。估算
Pmax(该实验载荷范围Pmax<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Po，记下各点应变的初始读数；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的应变值，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，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用
力扳动圆筒的自由端和力臂。
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附表1 (试件相关数据)
实验结果处理
弯扭实验数据表格
实验总结
实验得主应力
______
____________
12245454504502()2()()2(1)2(1)EE实
实
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实验六 等强度梁弯曲试验
实验内容：
一般情况下，梁内不同横截面的弯矩不同。因而在按最大弯矩所设计的等截面梁中，除
最大弯矩所在截面，其余截面的材料强度均未得到充分利用。因此，在工程中，常根据弯矩
沿梁轴的变化情况，将梁也相应设计成变截面的。从弯曲角度考虑，理想的变截面梁，是使
所有横截面上的最大弯曲正应力均等于许用应力，即要求
)()(maxxW
xM
由此得抗弯截面系数： )()(xMxW
根据)(xW设计梁的截面，各个横截面具有同样强度，这种梁称为等强度梁。
实验目的与要求：
（1）测定梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。
（2）设计宽度不变、高度变化的等强度悬臂梁。
设计思路：
将试件固定在实验台架上，梁弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变，
上下表面产生的拉压应变绝对值相等。计算公式
2
6xFx
Ebh
式中： F一梁上所加的载荷; x一载荷作用点到测试点的距离;E一弹性模量;bx一梁的
宽度; h一梁的厚度
在梁的上下表面分别粘贴上应变片R1、R2；如图6-1所示，当对梁施加载荷P时，梁产
生弯曲变形，在梁内引起应力。
图6-1等强度梁外形图及布片图
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关键技术分析：
梁任意截面上的弯矩：FxxM)(
根据梁弯曲正应力的计算公式：26)()(hbFxxWxMxl
根据胡克定律得梁表面各点的应变：Es
理论值与实验值比较：-=100%理实理
如果截面宽度b沿梁轴保持不变，得截面高度为：bFxxhl6)(
实验过程
1.拟定加载方案。选取适当的初载荷P0(一般取Po=10％Pmax左右)，估算最大载荷
Pmax(该实验载荷范围≤100N)，一般分4～6级加载。
2．实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。将悬臂梁上两点应变片按序号接到
电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。
3．按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个系统是否处于正常工作状态。
4．实验加载，旋转手轮向拉的方向加载。要均匀慢速加载至初载荷P0。记下各点应变
片的初读数或应变与加载力同时清零；然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻
应变仪的的读数，直到最终载荷。实验至少重复三次。
附表1 试件相关数据
梁的尺寸和有关参数
梁的高度 h=8mm
测试点的宽度 bx= mm
载荷作用点到固定点距离 x=285mm
弹性模量 E=206Gpa
泊松比 μ=0.28
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附表2 实验数据
载荷
（N）
P
△P
应变仪
读数ε
R1 ε1 △ε1
平均值
R2 ε2 △ε2
平均值
R3 ε3 △ε3
平均值
R4 ε4 △ε4
平均值
实验总结
1、理论计算应力
2
6)()(hbFxxWxM
x
l
2、实验应力
Es
3、理论值与实验值比较
-
=100%
理
实
理
4、设计宽度b=20mm等强度悬臂梁，画出梁的图形。