弯扭组合试验装置中的附加弯曲正应力测量桥路，其装置由铝合金圆筒悬臂和与其呈９０角的曲拐构成，在铝合金圆筒悬臂的被测横截面外圆周上，按照应变花Ａ、应变花Ｂ、应变花Ｃ和应变花Ｄ的顺序，依次呈９０角间隔布置四只４５°－３直角应变花；其特征是在沿圆筒悬臂的轴线方向上，应变花Ｂ、应变花Ｃ和应变花Ｄ的朝向相同，应变花Ａ与其它三只应变花朝向相反，并且以测量点所在圆周位置为对称中心。本发明专利技术能在弯矩、扭矩方面获得较高的测量精度，能对剪力进行有效的测量，从而增加新的教学实验内容，并能为工程结构中类似构件的内力测量提供借鉴。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及弯组合试验装置。
技术介绍
电阻应变测量技术是工程结构试验应力分析的主要手段之一，并广泛应用于机械、土木、 航空航天等各工程
学习电阻应变测量原理，掌握其测量方法和技术，并能熟练加 以应用，是工科院校学生，特别是工程技术类专业学生必须掌握的一项基本实验技能。因而， 电测应力实验是实验教学中必不可少的重要内容之一，其中"圆筒弯扭组合实验"是电测应 力实验的基本实验内容。该项实验的实验内容是测量弯扭组合变形下的主应力以及指定截面 上弯矩、扭矩、剪力等内力素。现有实验装置的应变片布置方案，在主应力、弯矩和扭矩测 量时精度较高，但是测量剪力时的误差很大，超过50%,已经失去实验意义。实验方式图l、图2和图3所示，实验装置是由铝合金圆筒悬臂1和与其呈90角的曲拐2所构 成，由弯扭组合变形受力特点可知，A、 C两点为纯剪切应力状态，两点沿45°和-45°方向的线应变分别为(￡—45丄=—(、丄="T(Tt +Tq) (1)1 + 1/l + v (f-45。)c =—(￡45。)c =了& =j(rT—rQ)式中^和^分别表示扭转和弯曲切应力。测量时，将A、 C两点应变花中的45'方向和-45。 方向敏感栅连接成如图4所示的全桥桥路，则弯曲切应力的测量值为 测=4(1 + v) s， (2)式中、测=(e《)广(S45,h +(S45。)C -(S—45.)c为桥路实际输出值。代入下式—3,-a4)_ ") ~测=16(1 +—2) Q测 W可以得到I-I截面上的剪力，其中《 = "/￡ , & D分别为圆筒l的内、外径。当作用在曲拐端部的载荷F"00N时，I-I截面上剪力的理论值为^-100N。实验时，采用等量逐级加载法，表l为一组实测数据。根据表l实测数据，测得I-I截面上的剪力为 157.61N，与理论值的相对误差达57.6%。表l电桥的实际测量输出值<table>table see original document page 4</column></row><table>误差分析根据电阻应变片测量原理，应变片测得应变为敏感栅的平均应变，近似等于敏感栅中心位置处的应变。当采用45°-3直角应变花进行测量时，由于敏感栅中心与测量点不重合，在 采用全桥测量弯曲切应力时，只能抵消扭转切应力，而附加的弯曲正应力无法消除，从而导 致测量误差很大，由图5也可以看出，除了橫向效应和粘贴方位的影响之外，剪力测量的主 要误差是由于应变花敏感栅中心位置的应力状态与被测点纯剪切应力状态不一致造成的。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种弯扭组合试验装置中的附加 弯曲正应力测量桥路， 一方面作为实验装置，不仅能在弯矩、扭矩方面获得较高的测量精度, 同时能对剪力进行有效的测量，从而增加新的实验内容，改造为提高型实验；另一方面为工 程结构中类似构件的内力测量提供借鉴。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是本专利技术弯扭组合试验装置中的附加弯曲正应力测量桥路，采用铝合金圆筒悬臂曲拐结 构，由铝合金圆筒悬臂和与其呈.90角的曲拐构成，在所述铝合金圆筒悬臂的被测横截面外 圆周上，按照应变花A、应变花B、应变花C和应变花D的顺序，依次呈90角间隔布置四只45°-3直角应变花；本专利技术的结构特点是在沿所述圆筒悬臂的轴线方向上，应变花B、应变花C和应变花D的朝向相同，应变 花A与其它三只应变花朝向相反，并且以测量点所在圆周位置为对称中心；接入测量桥路中的是应变花A、应变花B、应变花C和应变花D的45'方向和-45"方 向敏感栅，所述应变花B的-45°方向敏感栅和应变花A的45'方向敏感栅串联，再接入测 量桥路的输入端A和输出端B;应变花B的45。方向敏感栅和应变花A的-45。方向敏感栅 串联，再接入测量桥路的输入端C和输出端B;应变花C的-45'方向敏感栅和应变花D的45°方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端A和输出端D;应变花C的45°方向敏感栅 和应变花D的-45。方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端C和输出端D，构成全桥测量桥路。本专利技术按照已有技术中的应变花布置方式，将A点处的应变花旋转18(T粘贴，则可同时消除扭转i^应力和附加的弯曲正应力，从而提高剪力的测量精度。与己有技术相比，本发 明有益效果体现在1、 本专利技术装置中45。方向和-45°方向敏感栅中心点所在横截面处的剪力和扭矩均不变，弯矩变化不超过2%，因而可近似认为其应力状态保持不变。2、 本专利技术装置不仅能在弯矩、扭矩方面获得较高的测量精度，同时还能对剪力进行有 效的测量， 一方面丰富了实验教学内容，增添了实验的思考性和趣味性，加深了学生对应力 状态概念和组桥原理及方法的理解，另一方面为工程结构中类似构件的内力测量提供了借鉴。附图说明图1为实验装置结构示意图。 图2为I一I横截面上的测点位置示意图。 图3已有技术中应变花布置方式示意图。 图4为已有技术中的剪力测量桥路示意图。 图5为应变花结构示意图。 图6为本专利技术应变花布置方式示意图。 图7为本专利技术装置用于剪力测量的桥路结构示意图。 图8为本专利技术装置用于扭矩测量的桥路结构示意图。 图9为本专利技术装置用于附加弯曲正应力测量的桥路结构示意图。 图中标号l铝合金圆筒悬臂、2曲拐。 以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步描述具体实施例方式参见图l、图2和图6，本实施例按照已有技术中的应变花布置方式，将A点处的应变花 旋转18(T粘贴。图中示出，与已有技术相同的是，采用铝合金圆筒悬臂曲拐结构，由铝合金 圆筒悬臂1和与其呈90角的曲拐2构成，在铝合金圆筒悬臂1的被测横截面外圆周上，按照 应变花A、应变花B、应变花C和应变花D的顺序，依次呈90角间隔布置四只45°-3直角应变花。与已有技术所不同的是在沿圆筒悬臂1的轴线方向上，应变花B、应变花C和应变花 D的朝向相同，应变花A与其它三只应变花朝向相反，并且以测量点所在圆周位置为对称中心。本实施例弯扭组合试验装置在内力素测量上的应用 应用之一剪力的测量A、 C两'点处应变花中的45°方向和-45'方向敏感栅中心点的应力状态可以看成单向应力状态和纯剪切应力状态的叠加。根据广义胡克定律，采用本实施例布片方案时，其沿栅长 方向的线应变分别为1 + v 1 —￡ 2￡ (4),、 1 + 、 l_v￡ 、 ，v 2￡ l+v l-v(￡—45。)c =_^~(rT _rQ)_iCTM式中rT和rQ分别表示扭转和弯曲切应力，ctm为附加弯曲正应力。将A、 C两点处应变花中的45。方向和-45。方向敏感栅按图7分别接入桥路，SP:应 变花A的-45°方向敏感栅接入测量桥路的输入端A和输出端B,应变花A的45'方向敏感 栅接入测量桥路的输入端C和输出端B，应变花C的-45°方向敏感栅接入测量桥路的输入端A和输出端D，应变花C的45'方向敏感栅接入测量桥路的输入端C和输出端D，构成全桥测量桥路。则输出的测量应变~ 为 测,—45丄-(S45。h +(S45。)C - (S_45。)C =^^Q 测得的剪力为Q测64(l + " + "2)(l + 。 测可以看出，采用新的贴片方式，同时消除了扭转本文档来自技高网...
【技术保护点】
弯扭组合试验装置中的附加弯曲正应力测量桥路，采用铝合金圆筒悬臂曲拐结构，由铝合金圆筒悬臂（１）和与其呈９０角的曲拐（２）构成，在所述铝合金圆筒悬臂（１）的被测横截面外圆周上，按照应变花Ａ、应变花Ｂ、应变花Ｃ和应变花Ｄ的顺序，依次呈９０角间隔布置四只４５°－３直角应变花；其特征是： 在沿所述圆筒悬臂（１）的轴线方向上，应变花Ｂ、应变花Ｃ和应变花Ｄ的朝向相同，应变花Ａ与其它三只应变花朝向相反，并且以测量点所在圆周位置为对称中心； 接入测量桥路中的是应变花Ａ、应变花Ｂ、 应变花Ｃ和应变花Ｄ的４５°方向和－４５°方向敏感栅，所述应变花Ｂ的－４５°方向敏感栅和应变花Ａ的４５°方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端Ａ和输出端Ｂ；应变花Ｂ的４５°方向敏感栅和应变花Ａ的－４５°方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端Ｃ和输出端Ｂ；应变花Ｃ的－４５°方向敏感栅和应变花Ｄ的４５°方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端Ａ和输出端Ｄ；应变花Ｃ的４５°方向敏感栅和应变花Ｄ的－４５°方向敏感栅串联，再接入测量桥路的输入端Ｃ和输出端Ｄ，构成全桥测量桥路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，刘一华，王美芹，吴枝根，詹春晓，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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