薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验一．实验目的1．用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向；2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。二．实验仪器和设备1．弯扭组合实验装置；2．YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。三．实验原理薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆管在P力作用下产生弯扭组合变形。薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量EGN泊松比。薄壁管截为72m2,μ为0.33圆图1面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按–450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。图2图3图4四．实验内容及方法1.指定点的主应力大小和方向的测定薄壁圆管A、B、C、D四个测点，其表面都处于平面应力状态，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。若测得应变ε-45、ε0、ε45，则主应力大小的计算公式为1E11122245454500453122主应力方向计算公式为4545tg24545或tg20454502045452.弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定a.弯矩M引起的正应力的测定只需用B、D两测点00方向的应变片组成图5（a）所示半桥线路，就可测得弯矩M引的正应变MdM2然后由虎克定律可求得弯矩M引起的正应力EEMdMM2b.扭矩Mn引起的剪应力的测定图5用A、C两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b）所示全桥线路，可测得扭矩M在450方向所引起的线应变ndnn4EndGnd由广义虎克定律可求得剪力Mn引起的剪应力n412c.剪力Q引起的剪应力的测定用A、C两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c）所示全桥线路，可测得剪力Q在450方向所引起的线应变QdQ4EG由广义虎克定律可求得剪力Q引起的剪应力QdQdQ412五．实验步骤1.接通测力仪电源，将测力仪开关置开。2.将薄壁圆管上A、B、C、D各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。3.预加50N初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级100N，加至450N，记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。4.按图5各种组桥方式，从复实验步骤3，分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起2应变的测定。六．实验数据及结果处理实验数据1应变片灵敏系数K=2.23读数应变AB载荷000000-45（R1）0（R2）45（R3）-45（R4）0（R5）45（R6）P∆Pε∆εε∆εε∆εε∆εε∆εε∆ε(N)(N)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)50000000100990-98127165-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-95124164-224503962-384498653-89d均(με)990.5-96124.5162.3-22.3实验数据1续读数应变CD载荷00000-45（R7）0（R8）45（R9）-0（R11）45（R12）045（R10）P∆Pε∆εε∆εε∆εε∆εε∆εε∆ε(N)(N)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)(με)5000000010051-2-5422-165-12815051-2-5422-165-12810050-4-5423-164-129250101-6-10845-329-25710051-2-5421-162-129350152-8-16266-491-386310051-2-5221-163-130450203-10-21487-654-516d均(με)50.8-2.5-53.521.8-163.5-129实验数据2及结果读数应变弯矩（M）扭矩（Mn）剪力（Q）载荷P∆PεMd∆εMdεnd∆εndεQd∆εQd(N)(N)(με)