力学实验中的弯扭组合实验教学

发布时间：2021-04-09 01:31

　　分析了弯扭组合结构受力、各测点应力分布和组成、单一分量计算思路及桥路选择方法,推导了各个单一分量的计算公式。要求学生认真预习推导思路和过程,有指导性、有针对性、有目的性的完成实验,取得了良好的教学效果。 

【文章来源】：中国冶金教育. 2019,(06)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１结构受力??数字显示作用在扇臂端的载荷值

＿实醱实习实■■??２０１９年第６期??总第１?９?５期??图３各测点０°方向应力状态??单一分量（分别为弯矩、扭矩和剪力）。此为多数学生??概念不清晰且容易出错的地方，本文将重点阐述。??二、各测点０°方向应力状态及组成分析??截面Ｉ－Ｉ四个测点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ贴了?３个方向??的直角应变花，３个方向应力状态不相同，但有一??定的关系［５］。根据图１受力和定义坐标系可知，截面??Ｉ－Ｉ应力状态由ｚ方向弯矩，ｘ方向的扭矩和ｙ方??向剪力组合而成。由此易知，各测点为平面应力状??态。下面将重点分析各个测点０°方向应力状态及??组成情况，如图３所示。??（一）测点Ａ和Ｃ应力状态及组成??由于Ａ和Ｃ点在中性轴上，故由弯矩产生的正??应力为〇，即Ａ、Ｃ两点为纯剪切应力状态。该切应??力是ｘ方向扭矩和ｙ方向剪力组合而成。根据材料??力学理论可知［５４］，薄壁圆筒受ｘ方向扭矩作用下，??Ｉ－Ｉ截面切应力沿周向均匀分布（大小设为ｒｎ?），即??Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ上均有扭矩产生的切应力，且大小相等；??Ａ、Ｃ点在中性轴上，由剪力产生的切应力最大（大??小设为ｒＱ）。因此??６６??＝Ｔｎ＋ＴＱ，?ｒｃ?＝ｒｎ－Ｔｑ?（?１?）??（二）Ｊ则点Ｂ和Ｄ应力状态及组成??根据材料力学理论可知［５Ａ受ｚ方向弯矩作用??下，Ｂ和Ｄ点离中性轴最远，由弯矩产生的正应力??（大小设为＜７撮大，其中Ｂ点受拉，Ｄ点受压，且大??小相等；薄壁圆筒受ｚ方向剪力作用下，Ｂ、Ｄ距??离中性轴最远，由剪力产生的切应力为０。因此??ａ－ｇ＝ａ，?Ｔｓ＝ｒｎ?（２）??（７〇＝－（７，?Ｔ〇＝Ｔｎ?（３）??注意，关于切应力方向采用以下判别

２０１９年第６期??总第１?９?５期??■实醱实习实ｍ＿??Ｂ??＜?：??＼／??Ａ??／Ｖ??９〇°＼??Ｖ??°｜?ｆ??Ａ．??＜?＼??图５?Ａ点应力状态??为０，故无法通过０°方向组桥来得到剪力分量。考??虑到Ａ和。是纯剪切应力状态，根据材料力学应力??圆理论，Ａ点应力状态如图５所示。??从图５可以看出：Ａ点－４５°和４５°方向上??只有正应力，没有切应力；Ａ点－４５°和４５°方向??上正应力一正一负，大小与０°方向切应力相等。根??据式（１），有??＾５°＝＾＋＾〇，?〇－１５〇＝－（＾＋＾０）?（６）??根据广义胡克定律，得Ａ点－４５°和４５°方向??上的线应变??＾Ａ?５°?＝?（Ｏ＇Ａ?５＝?－?）／Ｅ?＝?（Ｔｎ＋ＴＱ）（ｌ?＋?ｖ）／Ｅ］??￡ｆ?＝?－ｖｃｒ￣Ａ５°）／Ｅ?＝?－（ｒａ＋ｚ｛ｌ）｛＼?＋?ｖ）ｌ??同理，可得Ｃ点－４５°和４５。方向上的正应力??和线应变??ｃｒ＾°＝－（ｒｎ－ｒＱ）?（８）??￡ｃ５°?＝?（＾ｃ５°?－?ｖｃｒｃ°）?／?＾?＝?）（１?＋?ｖ）?／?￡■?｜??＝?（（ｊｆ?－?ｖｃｒｃ４５?）／五＝－（ｒｎ?－?ｒＱ）（ｌ?＋?ｖ）?／?五?ｊ??计算剪力分量，需要消去扭矩产生的切应力ｒｎ，??保留剪力产生的切应力Ｔｑ，有以下３种组桥方式可??以采用：１／２桥，选择Ａ的－４５°方向和Ｃ的－４５°??方向或者选择Ｃ的４５°方向和Ａ的４５°方向组成??１／２桥进行测试；对臂全桥，选择Ａ的４５°方向和??Ｃ的－４５。方向或者选择Ａ的－４５。方向和Ｃ的??４５°方向组成对臂全桥进行测试；四臂全桥，选择??Ａ的４５°方向、Ａ的４５°方向、

【参考文献】：
期刊论文
[1]基础力学实验教学改革及其管理体系建设与实践[J]. 黄兴,张东升,张俊乾.  实验室研究与探索. 2018(04)
[2]弯扭组合变形仿真实验[J]. 邱玲,朱为玄.  实验技术与管理. 2010(01)
[3]圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的测量[J]. 李昊,刘一华,王美芹,吴枝根,詹春晓.  力学与实践. 2008(02)



本文编号：3126649