中国石油大学弯扭组合实验

1中国石油大学船舶结构力学实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：具体实验内容：格式样板如下，字体均用宋体。弯扭组合实验1、实验目的1.用应变电测法测定二向应力状态下的主应力大小及方向，并与理论值进行比较;2.掌握用应变花测量某一点主应力大小及方向的方法;3.通过在不同的特征部位粘贴应变片及双向交变加载，反映不同的受力形式引起的应变及其方向的变化。2、实验原理1.广义胡克定律：在应力低于比例极限的情况下，固体中的应力σ与应变ε成正比，即σ=Εε，式中E为常数，称为弹性模量或杨氏模量。把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态，则可得到广义胡克定律。2.简述薄壁圆管A,B,C,D四点受力状态，并给出各点主应力大小及其夹角A点：只受切应力，τ=τn+τQ,主应力大小等于τ，夹角为-45°.B点：受扭转剪应力和向外的弯曲正应力，主应力大小等于2，夹角为C点：只受切应力，τ=τn-τQ，主应力大小为τ，夹角为-45°.D点：受扭转剪应力和向里的弯曲正应力，主应力大小等于，夹角为α0+90°3.由于在平面应力状态下，主应力与应变的关系：22222221212211212211cbbacacbbacaEE4.角度与应变的关系))(2(arctan210cabca3、实验器材弯扭组合实验装置、静态数字电阻应变仪、游标卡尺、钢尺。4、实验步骤1.接通测力仪电源，将测力仪开关打开。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。33.将应变仪各测量通道置零，分级加载，每级200N，记录各级载荷作用下应变片的读数，然后卸去载荷。5、实验数据及处理（A,B,C,D四点分别进行分析。并将实验值与理论值进行比较，分析误差）截面几何性质D（mm）d(mm)弯曲力臂L1（mm）扭转力臂L2(mm)E(GPa)μ(μm)弯曲截面系数WZ(m3)扭转截面系数WP（m3）上方σ（MPa/kN）48403103002080.2755.62*10-61.12*10-530.2扭矩产生的切应力τ（MPa/kN）△P(N)σ2max（MPa/kN）弯曲力臂L3（mm）间距惯性矩IZ(mm4)对中性层的静矩SZ（mm3）剪力引起的切应力τ（MPa/kN）壁厚（mm）26.8200-45.917075136844.203.64载荷（KN）P-0.23-0.40-0.60-0.80-1.0-1.2-1.4△P-0.17-0.20-0.20-0.20-0.20-0.20A-45（CH004）0（CH004）45（CH004）εΔε/kNεΔε/kNεΔε/kN40170.6411.8-40-182.4696-7117520-18010410-107418015-18014013-14317510-17517515-17817020-18520919-21518015-17524522-250C-45（CH001）0（CH0010）45（CH0011）εΔε/kNεΔε/kNεΔε/kN29123.5-1-5.9-32-141.250-2-56130-5-14076-3-84140-5-145104-4-113115-5-135127-5-1401300-140153-5-168125-5-145178-6-197Δε的平均值175.115.3-179.6127.3-4.3-141.0实验值σ128.4MPa/kN19.9MPa/kNσ2-29.7MPa/kN-23.9MPa/kN5理论值σ133.8MPa/kN23.2MPa/kNσ2-33.8MPa/kN-23.2MPa/kN误差σ115.9%14.2%σ212.1%3.0%分析主应力方向tan2α0=-2τxy/(σx-σy)=-∞,所以α0=-45°tan2α0=-2τxy/(σx-σy)=-∞,所以α0=-45°B-45（CH004）0（CH003）45（CH002）εΔε/kNεΔε/kNεΔε/kN45194.128111.8-27-123.57847-48200135-12011874-72200115-12015897-96195120-120197121-120200115-120237144-144200120-125277168-169D-45（CH001）0（CH0010）45（CH0011）εΔε/kNεΔε/kNεΔε/kN27100-24-105.9-48-211.8644-42-84105-110-21065-64-126110-110-21587-86-169130-100-205113-106-210135-105-210140-127-252100-110-215160-149-295Δε的平均值198.2119.5-121.4113.3-106.8-211.1实验值σ140.2MPa/kN14.1MPa/kNσ2-18.2MPa/kN-42.1MPa/kN理论值σ145.9MPa/kN15.7MPa/kNσ2-15.7MPa/kN-45.9MPa/kN误差σ112.4%10.2%σ215.9%8.3%分析主应力方向tan2α0=-2*26.8/30.2=-1.77,所以α0=30.3°tan2α0=-1.77,所以α0+90°=120.3°6、总结通过弯扭组合实验，我明白了广义胡克定律，以及薄壁的前侧、后侧、上边、下边的理论应力和实际应力计算方法，同时提高了动手能力，对理论知识有了进一步的了解。