实验一偏心拉伸试验.pdf
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1、实验一 偏心拉伸试验 实验目的 1、测定偏心拉伸时的最大正应力,验证迭加原理的正确性。2、学习拉弯组合变形时分别测量各内力分量产生的应变成分的方法。3、测定偏心拉伸试样的弹性模量 E 和偏心距 e。4、进一步学习用应变仪测量微应变的组桥原理和方法,并能熟练掌握、灵活运用。使用仪器及工具 静态电阻应变仪、拉伸加载装置、偏心拉伸试样(已贴应变计)、螺丝刀等。试样及布片介绍 本实验采用矩形截面的薄直板作为被测试样,其两端各有一偏离轴线的圆孔,通过圆柱销钉使试样与实验台相连,采用一定的加载方式使试样受一对平行于轴线的拉力作用。在试样中部的两侧面、或两表面上与轴线等距的对称点处沿纵向对称地各粘贴一枚单轴
2、应变计(见图1、图2),贴片位置和试样尺寸如图所示。应变计的灵敏系数K 标注在试样上。实验原理 偏心受拉构件在外载荷 P 的作用下,其横截面上存在的内力分量有:轴力 FN=P,弯矩M=Pe,其中 e 为构件的偏心距。设构件的宽度为 b、厚度为 t,则其横截面面积 A=tb。在图 2 所示情况中,a 为构件轴线到应变计丝栅中心线的距离。根据叠加原理可知,该偏心受拉构件横截面上各点都为单向应力状态,其测点处正应力的理论计算公式为拉伸应力和弯矩正应力的代数和,即:26PMPPeAWtbtb(对于图 1 布片方案)图 1 加载与布片示意图 1 图 2 加载与布片示意图 2 312yPMPPeayAIt
3、btb(对于图 2 布片方案)根据胡克定律可知,其测点处正应力的测量计算公式为材料的弹性模量 E 与测点处正应变的乘积,即:E 1.测定最大正应力,验证迭加原理 根据以上分析可知,受力构件上所布测点中最大应力的理论计算公式为:max2max22361122aPMPPeAWtbtbPMPPeayAItbtb,理,理 (对于图 布片方案)(对于图 布片方案)(1)而受力构件上所布测点中最大应力的测量计算公式为:max2maxEE1EE2aaPMaPMa,测,测 (对于图 布片方案)(对于图 布片方案)(2)2.测量各内力分量产生的应变成分PM 和 由电阻应变仪测量电桥的加减原理可知,改变电阻应变计
4、在电桥上的联接方法,可以得到几种不同的测量结果。利用这种特性,采取适当的布片和组桥方式,便可以将组合载荷作用下各内力分量产生的应变成分分别单独的测量出来,从而计算出相应的应力和内力。这就是所谓的内力素的测定。本试验是在一个矩形截面的板状试样上施加偏心拉伸力(如图 1、图 2 所示),则该杆件的横截面上将承受轴向拉力和弯矩的联合作用。图 1 所示试样在中部截面的两侧面处对称地粘贴 Ra 和 Rb两枚应变计,则 Ra和Rb的应变均由拉伸和弯曲两种应变成分组成,即:aPM、bPM (3)其中PM、分别表示由拉伸、弯曲所产生的拉应变、弯曲应变绝对值。此时,可以采用四分之一桥连接、公共补偿、多点同时测量
5、的方式组桥,测出各个测点的应变值,然后再根据(3)式计算出PM、。也可以按图 3 方式组桥(当然还有其它组桥方案),这时的仪器读数分别为:du2P (图 3a 的读数)du2M (图 3b 的读数)通常将从仪器上读出之应变值与待测应 变值之比称为桥臂系数,上述两种组桥方式的桥臂系数均为 2。图 2 所示试样在中部截面处的两表面上、在轴线的两侧距离轴线为 a 处对称粘贴 R1、R2和 R1、R2 两枚应变计,则 R1、R2和 R1、R2 的应变均由拉伸和弯曲两种应变成分组成,即:(a)(b)图 3 组桥方式示意图 1 B A C Ra Rb B A C D Ra Rb Rt Rt 1nq11nq
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