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薄壁圓管扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力測(cè)定

8.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

[1]測(cè)定低碳鋼薄壁圓管扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的剪應(yīng)力，并和理論計(jì)算結(jié)果相比較，驗(yàn)證理論公

式的正確性。

[2]掌握在純扭轉(zhuǎn)時(shí)電阻應(yīng)變片的布置與電橋的連接方法。

[3]對(duì)比理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果，分析產(chǎn)生誤差的原因。

8.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理

對(duì)于直徑大于壁厚t 20倍以上（即D≥20t）的圓管，工程中稱為薄壁圓管。薄壁圓管

將式（8－2）帶入（8－3），有

式中：E、μ分別為薄壁圓管材料的拉壓彈性模量的和波松系數(shù)，為已知材料常數(shù)。由公

式(8－5)可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)量ε，可以進(jìn)一步換算出扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。ε的測(cè)量可以利用電測(cè)方法完

成。測(cè)量過(guò)程包括貼片、電橋連接、加載測(cè)量等幾個(gè)主要步驟。具體操作如下：

[1]在管壁上選擇一測(cè)量點(diǎn)。

[2]沿與管臂軸線成±45^o方向（即б、б′方向）粘貼四枚應(yīng)變片,其中R1、R2貼在圓管上

方（或圓管正面），R3、R4貼在圓管下方（或圓管后面），見(jiàn)圖8-3。

[3]四枚應(yīng)變片中，R1、R2貼在沿б方向，受拉應(yīng)力作用；R3、R4貼在沿б′方向，受壓應(yīng)

力作用。因此，可以按照?qǐng)D8－4方式組成全橋。

[4]將按圖8－4連接好的電橋接入應(yīng)變儀，并逐級(jí)加載。此時(shí)應(yīng)變儀的讀數(shù)將隨載荷的增加

8.3 試驗(yàn)設(shè)備、工具

[1]多功能實(shí)驗(yàn)裝置。

[2]游標(biāo)卡尺。

[3]靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。

8.4 實(shí)驗(yàn)方法、步驟

[1]測(cè)量試樣尺寸 ,測(cè)量薄壁圓管外徑D及壁厚t，多功能實(shí)驗(yàn)裝置的加力桿長(zhǎng)度H。

[2]選擇好測(cè)量點(diǎn)位置，粘貼應(yīng)變片。

[3]將四片應(yīng)變片組成全橋，接入應(yīng)變儀，并對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零。

[4]采用等量分級(jí)加載，每個(gè)砝碼重量2kg，記錄每次加載時(shí)應(yīng)變大小，共加三次，檢查實(shí)

測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)誤時(shí)即可結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

8.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

[1] 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力理論值計(jì)算：本實(shí)驗(yàn)中，薄壁圓管扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力理論值為

式中：ΔP為砝碼重量，H為加力桿長(zhǎng)度。

[2] 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力實(shí)測(cè)值計(jì)算：

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可得線應(yīng)變讀數(shù)增量平均值

由此可得

式中： 為應(yīng)變儀線應(yīng)變讀數(shù)增量的平均值； 為實(shí)際線應(yīng)變?cè)隽科骄担?/span>

τ為實(shí)測(cè)剪應(yīng)力。