工程力学实验教学大纲.docx

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工程力学实验教学大纲

《工程力学》实验教学大纲

（执笔人：

郑文龙高级工程师审阅人：

宋先村高级工程师）

课程编号：

060201204

课程名称：

工程力学

总学时：

60学时

实验学时：

8学时

实验室：

力学实验室

一、目的与任务

（一）目的：

1．使学员巩固所学理论，培养学员分析问题和解决问题的能力。

2．使学员掌握测定材料力学性能的基本知识、基本技能和基本方法。

3．培养学员的动手能力和严谨科学作风。

（二）任务：

1．测定材料的力学性能参数，包括材料的各项强度指标和弹性参数。

2．验证已经建立的理论。

3．进行应力分析实验。

二、主要内容与要求

实验单元一拉伸和压缩试验

实验1.1拉伸试验（学员必做）

1．实验目的与任务

①测定低碳钢的拉伸上屈服强度ReH、下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A（A11.3）和断面收缩率Z；铸铁的抗拉强度Rm。

②观察材料拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等现象），并绘制出力—位移拉伸图。

③比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性能的特点。

2．实验原理

拉伸试验是将试验力施加于试样的轴线上（保证试样受单向拉伸），直至试样拉断，测定相关材料的力学性能。

拉伸试验是检验金属材料力学性能普遍采用的一种极为重要的方法。

力－位移拉伸图，全面地体现了材料在轴向拉应力作用下，从试样开始变形直至断裂这一过程中的各种性质。

由拉伸试验所确定的金属力学性能四大指标（下屈服强度ReL，抗拉强度Rm，断后伸长率A和断面收缩率Z）最富有代表性，而且试验结果准确可靠。

金属力学性能四大指标是机械制造设计的主要依据。

在建筑工程及机械制造等许多领域，凡是受拉伸应力的零件、部件，离开强度（包括屈服强度）指标，设计是无法进行的。

3．实验内容及要求

⑴实验教学内容：

①材料力学实验的内容、标准、方法和要求。

②材料万能试验机原理和操作，重点介绍微机控制电子式万能试验机原理、构造及操作步骤。

③金属材料拉伸力学性能的测试方法介绍，重点介绍国家标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》。

⑵实验教学要求及重点：

材料力学的三个组成部分；万能试验机原理及操作介绍；低碳钢和硬铝力-位移拉伸演示试验、分析断口形状和破坏原因；试验数据处理介绍、实验误差因素。

⑶学员实验内容：

测量试样尺寸；在主菜单“试验方案”项，调入所需的试验方案，如进行低碳钢试验调入“低碳钢拉伸试验”方案、进行铸铁试验调入“铸铁拉伸试验”方案（本次试验方案为手动试验方案）；在“试样参数输入”页，输入试样原始截面尺寸和其它有关信息；安装试样（安装试样前，试验力首先清零）；试车及检查；进行试验（本次试验采用“手动”控制方式，初始试验速度为2mm/min），注意观察实验现象（屈服过后，当试验力大于上屈服力1kN作冷作线，观察冷作硬化现象），记录实验数据；建立数据文件；测量低碳钢试样断后相关尺寸。

4．实验结果及要求

⑴根据试验数据，计算低碳钢的上屈服强度ReH，下屈服强度ReL，抗拉强度Rm；铸铁的抗拉强度Rm。

⑵根据低碳钢试样原始标距长度L0、断后标距长度Lu以及原始横截面积S0、断后最小横截面积Su计算断后伸长率A和A11.3及断面收缩率Z。

实验过程学员应重点观察的试验现象：

低碳钢的屈服现象及产生的滑移线、强化阶段的卸载与再加载规律及冷作硬化现象、颈缩阶段的形变、断口形状及破坏原因；铸铁的断口形状及破坏原因。

数据处理学员应掌握的重点：

上下屈服点的判读、短试样断后伸长率和长试样断后伸长率区别、数据修约规则。

实验1.2压缩试验（教员演示）

1．实验目的与任务

⑴测定压缩时低碳钢的上压缩屈服强度ReHc、下压缩屈服强度ReLc；铸铁的抗压强度Rmc。

⑵观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。

⑶本试验属于学员拉伸试验结束后由教员进行的演示实验，目的使学员加深对金属材料拉伸性能和压缩性能区别的认识。

2．实验内容及要求

金属材料压缩力学性能的测试方法介绍，重点介绍由我校负责起草的国家标准GB/T7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》。

压缩试验是金属材料力学性能试验中的重要试验之一。

金属材料的压缩力学性能与拉伸力学性能一样，是其最基本最具有特性的重要性能，是工程结构和机械构造设计、制造以及使用方面（特别在航空航天领域方面）不可缺少的基本性能参数。

对于受压构件的材料，压缩试验很重要。

低碳钢（Q235）和铸铁（HT200）压缩试验。

利用WDW-E200微机控制电子万能试验机进行试验，分别绘出低碳钢和铸铁的压力F与压头位移W间的压缩曲线。

注意观察低碳钢的压缩屈服现象和铸铁试样的破坏断口。

3．实验结果及要求

根据试验数据，计算低碳钢的上压缩屈服强度ReHc、下压缩屈服强度ReLc，铸铁的抗压强度Rmc：

通过低碳钢和铸铁试样的拉伸和压缩试验，可以看出在拉伸试验中呈脆性状态的金属材料，在压缩试验中呈塑性状态。

根据低碳钢和铸铁的拉伸和压缩试验结果，比较塑性材料和脆性材料的力学性能以及它们的破坏形式。

实验单元二拉伸时金属材料弹性常数和规定非比例延伸强度的测定

实验2.1拉伸时金属材料弹性模量的测定（学员必做）

1．实验目的与任务

⑴用电测作图法自动绘制精确的力-变形拉伸图（即F-L曲线），在比例极限内验证胡克定律，测定低碳钢和硬铝的拉伸弹性模量E。

⑵学习电测作图法的原理和方法。

2．实验原理

弹性模量E是材料在比例极限内，应力与应变的比值，即

可见，在比例极限内，对试样作用拉力F，并测量出试样标距L0的相应伸长L，即可求得弹性模量E。

弹性模量E是材料固有的弹性常数。

本实验是根据我校关于金属薄板拉伸和压缩试验研究的成果，采用如下方法（即电测作图法）：

通过测力传感器和轴向变形传感器，分别把拉伸过程中试样所受的轴向力和试样标距内的轴向变形转换成电讯号（即机械量转换成电量），同时输入测力放大单元和变形放大单元加以放大，然后送入X-Y记录仪（或计算机系统自动采集）描绘出精确的力-变形拉伸图（即F-L曲线），根据所绘制的F-L曲线，判读并计算出弹性模量E。

3．实验内容及要求

⑴实验教学内容及要求：

弹性常数介绍；电测作图法原理和方法；使用引伸计绘制力-变形弹性回归曲线、验证胡克定律；在试验演示时应提醒学员注意变形和位移显示窗口数值，说明位移和变形不是同一概念；试验数据处理介绍。

⑵学员实验内容：

测量试样直径（计算R时用Smin，计算E时用S平均）；调入“弹性模量测定”方案；输入试样尺寸及有关信息；标定校准；安装试样和装卡变形传感器（安装试样前，试验力应清零）；试车及检查；进行试验（本次试验采用“程控”控制方式），注意观察验证胡克定律情况；保存数据文件。

4．实验结果及要求

弹性模量E的测定。

“曲线分析”页显示F-L曲线时，应使曲线放大为初始直线斜率为50左右，且最大载荷约为该量程的80%为宜。

对于低碳钢等有明显弹性直线段的F-L曲线，取弹性直线段的斜率即为所测材料的弹性模量E。

根据F-L曲线，在弹性直线段（或直线段的延长线）上取任一点，读取该点的力FE和相应的变形LE，按公式即可求得弹性模量E。

实验过程学员应重点观察的试验现象：

在弹性直线段验证胡克定律的情况、变形和位移的区别。

学员应掌握的重点：

引伸计装卡技能、弹性模量测试方法、计算和修约规则。

实验2.2规定非比例延伸强度的测定（学员必做）

1．实验目的与任务

掌握对无明显物理屈服点材料测定规定非比例延伸强度Rp0.2的测试方法，并测定硬铝的拉伸规定非比例延伸强度Rp0.2。

2．实验原理

按照国标GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，规定非比例延伸强度Rp的测定方法采用图解法：

用电测作图法绘制精确的F-L曲线，在F-L曲线图上，划一条与曲线的弹性直线段部分平行，且在变形轴上与此直线段的距离等效于规定非比例延伸率，例如0.2%的直线，此平行线与曲线的交点给出相应于所求规定非比例延伸强度的力。

此力除以试样原始横截面积S0就可得到规定非比例延伸强度Rp。

因此，准确绘制F-L曲线图十分重要。

3．实验内容及要求

⑴实验教学内容及要求：

规定非比例延伸强度介绍、规定非比例延伸强度Rp0.2的测试方法；使用引伸计绘制力-变形曲线、验证胡克定律、观察材料滞后现象；硬铝试样断口分析；试验数据处理介绍（直线平移法判读规定非比例延伸强度的操作要点）。

⑵学员实验内容：

测量试样直径；调入“硬铝拉伸试验”方案；输入试样尺寸及有关信息；标定校准；安装试样和装卡变形传感器；试车及检查；进行试验（本次试验采用“程控”控制方式，直至试样拉断），注意观察验证胡克定律、冷作硬化和材料屈服后产生的滞后现象情况；保存数据文件。

4．实验结果及要求

规定非比例延伸强度Rp0.2的测定。

在F-L曲线上，自弹性直线段与变形轴交点O起，截取规定非比例延伸率为0.2%的OC段（OC=0.2%ּL0ּn），过C点作弹性直线段的平行线CD交曲线于D点，D点所对应的力为Fp0.2。

代入公式即可求得规定非比例延伸强度Rp0.2。

在“曲线分析”页，首先用鼠标在弹性直线内判读弹性段J点（取弹性直线段的10%）和弹性段K点（取弹性直线段的50%），然后按“曲线分析”页的快捷键【Rp0.2】，当确定移到0.2%Le时双击鼠标左键，会绘出规定非比例延伸率为0.2%的平行线（红色），与曲线相交的点即为Fp0.2。

按鼠标右键，在“结果分析选择框”内，选择“Rp0.2点（R）”项。

这时所判读的Fp0.2自动输入“结果分析”页中，可用计算器手工计算Rp0.2并修约。

实验过程学员应重点观察的试验现象：

在弹性直线段验证胡克定律的情况、验证卸载定律、观察冷作硬化和材料屈服后产生的滞后现象；变形和位移的区别；分析比较低碳钢和硬铝的破坏断口及原因。

数据处理学员应掌握的重点：

引伸计标定数据处理方法（GB/T12160-2002《单轴试验用引伸计的标定》）、规定非比例延伸强度的判读、计算和修约规则。

实验2.3扭转切变模量的测定和扭转破坏试验（教员演示）

1．实验目的与任务

⑴用电测仪器自动绘制扭矩-扭角曲线（T-曲线），在比例极限内验证剪切胡克定律，测定材料的扭转切变模量G。

⑵测定低碳钢的扭转上屈服强度eH、下屈服强度eL、抗扭强度b；铸铁的抗扭强度b。

⑶比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特征。

⑷本试验由教员进行的演示实验，目的使学员了解金属材料拉伸、压缩和扭转试验的区别，其力学性能和破坏形式的不同。

2．实验原理

切变模量是切应力与切应变成线性比例关系范围内切应力与切应变之比，即

可见，在比例极限内，对试样施加扭矩T，并测量出试样标距L0的相应扭角，即可求得切变模量G。

圆轴受扭转时，材料处于纯剪应力状态，因此常用扭转试验来研究不同材料在纯剪作用下的力学性能。

通常使用扭转试验机对圆形试样施加扭矩，测量扭矩及其相应的扭转角，绘制扭矩-扭角扭转图（T-φ曲线）或扭矩-夹头转角扭转图（T-曲线），测定有关扭转力学性能。

3．实验内容及要求

金属材料扭转力学性能的测试方法介绍，重点介绍国家标准GB/T10128-2007《金属材料室温扭转试验方法》。

扭转试验也是材料力学性能试验的重要方法之一。

扭转试验有下述特点：

从试样开始变形直至破断，在试样的整个工作长度上其塑性变形是均匀进行的；试样半径及试样工作长度保持不变，试样仍保持圆形；在试样横截面的表面，变形均匀且相等。

这就有可能测定某些塑性金属材料的变形能力，建立高塑性材料的应力和应变关系，测定其强度和塑性指标。

这一点在拉伸和压缩时，由于变形不均匀（如拉伸出现颈缩；压缩出现鼓形）是不易做到的。

利用NDW-05型微机控制扭转试验机，进行低碳钢（Q235）和铸铁（HT200）扭转演示试验。

验证剪切胡克定律：

用电子扭转计测试试样标距内的扭角，绘制扭矩－扭角曲线（T－曲线）弹性回归曲线，验证剪切胡克定律、测定材料的切变模量G。

扭转破坏试验：

验证剪切胡克定律的试验结束后，卸下电子扭转计及相关配套装置，并试样平行段上用彩色粉笔画上一条直线，以观察扭转破坏变形，直至试样破坏。

注意观察低碳钢的扭转屈服现象和铸铁试样的破坏断口。

3．实验结果及要求

⑴扭转切变模量G的测定。

在弹性直线段上读取扭矩增量T和相应的扭转角增量，按下式计算：

⑵根据试验数据，按弹性扭转公式计算低碳钢的上扭转屈服强度eH、下扭转屈服强度eL、抗扭强度b；铸铁的抗扭强度b。

由扭转试验可知：

轴被扭转时，其中心部分所受的应力很小。

因此，可把中间部分的材料去除，做成空心轴。

对于空心轴，其内应力较实心轴增加不大，但重量却要减轻很多，这对宇航和航空工业的结构设计具有重要意义。

根据低碳钢和铸铁的拉伸、压缩和扭转三种试验结果，要求学员列表比较分析总结这两种材料的机械性质（包括屈服强度、破坏强度、断口形、破坏原因）。

实验单元三弯曲实验

实验3.1弯曲正应力实验（学员必做）

1．实验目的与任务

⑴测定梁承受纯弯曲下的弯曲正应力，并与理论计算结果进行比较，以验证弯曲正应力公式。

⑵学习用电阻应变仪测量应力的基本原理和方法。

2．实验原理

采用电测法测试：

用电阻应变片组成半桥单臂测量电路测量实，根据单向胡克定律=E·，计算出实。

实验采用中碳钢制成的矩形截面梁，承受四点弯曲。

在载荷F的作用下，梁的中部为纯弯曲，弯矩为M=Fa/2。

在梁承受纯弯曲段的侧面和上下表面，沿不同高度粘贴有八片电阻应变片，其中1～7号片平行于轴线，8号片垂直于轴线。

另外在梁边安置粘贴有应变片的温度补偿块，对每一待测应变片连同温度补偿片，按半桥单臂测量线路接线。

按数字静态电阻应变仪的操作规程将应变仪调平衡，加载后即可测得各待测点的应变实。

3．实验内容及要求

⑴实验教学内容及要求：

梁的纯弯曲试验装置介绍（包括应变片布片位置）；电测法原理介绍：

电阻应变片、应变电桥及特性、温度补偿；实验数据记录及数据处理方法；

⑵学员实验内容：

接线组桥（半桥单臂测量）、调整8个测点的灵敏系数（K=2.17）、0.5kN初载下8个测点逐个调零、分级加载逐点测量（1.5kN、2.5kN…4.5kN，分四级）、实验数据整理。

试验采用“增量法”加载，每增加等量的载荷F，测定各点相应的应变增量一次，取应变增量的平均值实，计算出各点应力增量实。

重复进行三次，重复测量中出现的误差大小，可表明测量的可靠程度。

4．实验结果及要求

实验结果和理论计算均按载荷增量F=1kN情况下处理。

⑴对每一测点求出应变增量的平均值

算出1～7号测点相应的应力增量的实测值

式中E是梁所用材料的弹性模量，本实验装置所用的中碳钢

为210GPa。

⑵由弯曲正应力公式

求出1～7号测点在弯矩增量

作用下相应的应力增量的理论值。

式中惯性矩I=bh3/12。

⑶对每一测点，列表比较实与理，并计算相对误差

1号测点在梁的中性层处，因理＝0，故只需计算绝对误差。

要求列表比较1～7号测点的弯曲正应变和弯曲正应力的实测值、弯曲正应力的理论值及相对误差。

并根据测试结果对弯曲正应力公式是否正确作出相应的结论。

⑷在材料力学中假设梁的纯弯曲段内是单向应力状态，利用7号与8号应变片所测得的应变，根据泊松比的定义（在弹性范围内，同一应力水平下横向应变与纵向应变之比值，即

。

），可由

计算得到中碳钢的弯曲泊松比。

实验过程学员应重点观察的试验现象：

实验过程中性层（即1#片）有无应变输出、正负应变读数的含义、对称点应变的数值是否相等。

学员应掌握的重点：

应变仪的使用、接线组桥（体会应变电桥）；增量法；实验数据处理（8#片不满足单向胡克定律）。

实验3.2弯曲变形实验（学员必做）

1．实验目的与任务

⑴测定简支梁的挠度和转角，并与理论计算结果进行比较，以验证挠度和转角公式。

⑵学习测量位移的简单方法。

2．实验原理

简支梁中点受集中力F作用时，根据理论计算，其中点挠度为

支座处截面的转角为

式中l为梁的跨度，EI为截面抗弯刚度。

挠度采用直接测量的方法：

将测挠度的百分表安装在梁中央截面上部，梁受载后百分表的读数就是梁在中点C的挠度fC实。

转角采用间接测量的方法：

在梁支座截面A处用螺钉固接一根小直杆，并在杆上距固接端为a处置一百分表。

当梁弯曲时，截面A带动小直杆转动，小直杆的转角与梁端转角相等，由百分表测出小直杆右端垂直位移Da，因截面转角A很小，由受载后测转角的百分表的读数Da与长度a之比，即可算出梁端A的转角D实:

本实验在弹性范围内进行，采用“增量法”加载。

3．实验内容及要求

⑴实验教学内容及要求：

弯曲变形实验装置介绍（百分表读数和使用）、挠度直接测量法介绍、转角间接测量法（小直杆的作用）介绍；实验数据记录及数据处理方法。

⑵学员实验内容：

按照实验要求安装百分表、预加5N砝码后百分表调零，分级加载逐点测量（15N、25N…55N，分五级）、实验数据整理。

试验采用“增量法”加载，每增加等量的载荷F，测定相应的位移增量一次，取位移增量的平均值实，计算出测点梁的中点挠度和支座处转角。

重复进行三次，重复测量中出现的误差大小，可表明测量的可靠程度。

4．实验结果及要求

实验结果和理论计算均按载荷增量F=10N情况下处理。

⑴根据实验记录，求出中点挠度增量实测值fC实

支座截面转角增量实测值A实按下式计算

⑵根据理论公式，计算出在载荷增量F作用下其中点挠度增量的理论值fC理及支座截面转角增量的理论值A理。

钢梁的弹性模量E为210GPa。

⑶比较fC实和fC理及A实和A理，并计算相对误差，以验证理论公式。

要求列表比较挠度和转角的实测值和理论值及相对误差。

并根据测试结果对挠度公式和转角公式是否正确作出相应的结论。

实验过程学员应重点观察的试验现象：

为什么百分表安装时许需预压3～5mm？

在增量法测量中，未考虑梁的自重。

是不应该考虑呢？

还是省略不计？

学员应掌握的重点：

百分表的使用；增量法；“曲平面假设”实验中怎么运用

实验3.3冲击试验（教员演示）

1．实验目的与任务

⑴了解冲击吸收功的含义。

⑵测定低碳钢和铸铁的冲击吸收功，比较这两种材料的抗冲击能力和破坏断口。

⑶介绍仪器化冲击的新标准、新技术。

⑷本试验由教员进行的演示实验，目的使学员了解冲击吸收功、塑性材料和脆性材料抗冲击的能力及断口区别。

演示实验在学员进行弯曲试验中分组穿插进行。

2．实验原理

金属材料在应用中，不仅受到静载荷的作用，而且还可能受到速度很快的冲击载荷的作用，如火车车轮对铁轨的冲击，锻锤对铁砧的冲击等，这时材料的塑性降低，脆性增加。

对于强度高，塑性差的材料，易发生突然断裂。

通常材料抗冲击的能力用冲击吸收功（即冲击吸收能）来表示。

冲击试验机由摆锤、机身、支座、度盘、指针等几部分组成。

试验时将带有缺口的试样安放于试验机的支座上，使试样处于简支梁状态，重量为Q的摆锤从高度H处落下（见图），势能转化为动能，冲断试样后所剩下的动能转化为势能使摆锤上扬h。

摆锤势能的变化为Q（H－h），它等于试样冲断时所消耗的功，即冲击吸收功AK：

AK值由指针指示的位置从度盘上直接读出，式中L、、详见上图。

因为试样缺口处的高度应力集中，AK的绝大部分为缺口局部所吸收。

冲击吸收功AK的单位为焦耳（J）。

从上述可看出，AK表示冲断试样所消耗的冲击功或试样断裂前所吸收的能量，有确切的物理意义。

所以国家标准GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》用冲击吸收能AK来衡量金属材料的抗冲击能力。

3．实验内容及要求

⑴冲击吸收功的测定和冲击断口分析：

测定低碳钢和铸铁冲击吸收功，比较这两种材料的抗冲击能力和破坏断口。

冲断试样所消耗的冲击功AK可分为三部分，即消耗于试样弹性变形的弹性功，消耗于塑性变形的塑性功，以及消耗于裂纹出现至断裂的撕裂功。

对于不同金属材料，AK值有可能相同，但消耗于这三部分功的分配比例却可以相差很大。

AK的大小并不能反映材料的“韧”和“脆”，只有塑性功、尤其撕裂功的大小，才能显示出材料的韧脆性质。

由于AK能敏感地反映材料的组织结构特点，且与强度指标等结合起来可以较好地评价材料的性能，所以它在工程中被广泛应用。

若弹性功所占比例大，塑性功小，而撕裂功几乎没有，则表明材料在断裂前塑性变形小，裂纹出现后立即断裂，断口表面为结晶状的脆性断裂，如铸铁材料。

反之，塑性功所占的比例大，表明材料的塑性变形大，撕裂功占的比例大，表明裂纹出现以后扩展的速度很慢，并且断口周围有较大的塑性变形，断口为纤维状的韧性断裂，如低碳钢材料。

⑵仪器化冲击试验简介

普通冲击试验机只能测定试样冲断时的冲击能量，不能反映试样受冲击载荷而断裂的全过程。

不同的材料的冲击吸收功可能相同，由于断裂过程不同（如力-位移曲线形态不同），则其抗断裂能力不同。

仪器化冲击试验机是研究材料动态断裂力学性能的高新技术产品，它直接形象地反映出材料在冲击载荷下受力与变形的情况及二者间的关系，为描述材料受冲击和断裂的全过程提供可靠数据，可广泛用于冶金、机械、石油、造船、军事、核电等领域。

仪器化冲击试验在欧洲、美国上已普遍展开，也有相应的试验方法标准，如国际标准ISO14556:

2000（E）《钢材-夏比V型缺口摆锤冲击试验——仪器化试验方法》。

国内近年来在仪器化冲击试验方面发展很快，已有相应的国家标准GB/T19748-2005《钢材夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法》，已研制出相应的仪器化冲击试验机。

对于仪器化冲击试验机而言，在冲击过程中需要实时记录冲击载荷（F）、冲击时间（T）、位移（S）等信号，由于试样受冲击时间很短（毫秒级），对测量系统的采样频率要求很高，采样频率应≥250kHz。

仪器化冲击试验需要记录并绘制力（F）-时间（T）、力（F）-位移（S）、能量（W）-时间（T）、能量（W）-位移（S）、速度（V）-时间（T）等不同关系的曲线，便于进行分析与判断。

4．实验结果及要求

⑴根据所测的冲击吸收功AK（以J计算），比较低碳钢和铸铁的冲击吸收功。

⑵比较低碳钢和铸铁两种试样断口的特征。

实验单元四弯扭组合的主应力和内力的测定

实验4.1弯扭组合的主应力和内力的测定（学员必做）

1．实验目的与任务

⑴测定薄壁圆管在弯扭组合下主应力的大小及方向。

⑵测定薄壁圆管在弯扭组合下的弯矩和扭矩，及由弯矩产生的正应力和扭矩产生的切应力。

⑶学习电阻应变花的应用，进一步掌握电测法。

2．实验原理

实验装置如图所示，薄壁圆管一端固定，另一端装一固定横杆（扇臂），管与杆

的轴线相互垂直，并且位于水平面内。

在横杆自由端铅直方向加力，使圆管发生弯曲与扭转的组合变形。

薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E为71.0GPa，泊松比为0.33。

圆管I－I截面为被测试截面，在图（b）所示的A、B、C、D四个测点上各贴一枚直角应变花（直角应变花是由三个夹角成45的应变片组成，应变花的中间应变片与圆管轴线一致称为0片，另两个应变片分别与圆管轴线成±45角，反时针方向为45片