烟台大学：工程力学实验指导书（材料力学）6 弯扭组合主应力电测实验

86弯扭组合主应力电测实验1、概述在工程实际中，构件在荷载作用下往往发生两种或两种以上的基本变形，即组合变形。经简化后，构件表面处于平面应力状态，薄壁圆筒在弯扭组合变形下的试验就是一个典型代表。2、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。3、实验原理通过对应力单元体的分析可知，要得到平面应力状态下单元体主应力大小及方向需要知道单元体两垂直方向的应力的大小及方向及剪应力大小及方向。在弹性模量电测实验时，我们通过粘贴两垂直方向的应变片从而测得8纵、8横，并有，纵=8纵×E，也就是说该纵向应力可以通过该方向的应变直接得到，但不能将此推广为：“任意方向的应力与该方向的应变为简单的αα=8。×E关系”。譬如：在弹性模量电测实验中有①纵=6纵×E是正确的，①横=6横×E则是错误的，因为，在单向拉压状态时，①横=0，6横是由纵而不是由のm引起的，S横=6纵×μ。由泊松比的定义可知，在双向应力状态下，与任意应力方向同向的应变包含垂直方向应变引起的分量，此时的应力不能简单由α。=8。×E来求得。同样，在平面应力状态下，8。还包含剪应变引起的分量。为简化分析，取如图6.1所示的单元体进行分析，依据胡克定律可得S(-o2)E1(2-o,)62=E(6-1)式中，,-最大主应力，α，-最小主应力，-最大主应力（α,）方向的线应变8，-最小主应力（α，）方向的线应变，E-弹性模量，μ-泊松比。E(6,+62)0=1-μ?E(62+)02=1-μ(6-2)

§6 弯扭组合主应力电测实验 1、概述 在工程实际中，构件在荷载作用下往往发生两种或两种以上的基本变形，即组合变 形。经简化后，构件表面处于平面应力状态，薄壁圆筒在弯扭组合变形下的试验就是一个 典型代表。 2、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。 3、实验原理 通过对应力单元体的分析可知，要得到平面应力状态下单元体主应力大小及方向需要 知道单元体两垂直方向的应力的大小及方向及剪应力大小及方向。在弹性模量电测实验 时，我们通过粘贴两垂直方向的应变片从而测得  纵 、 横 ，并有，  纵 =  纵  E ，也就 是说该纵向应力可以通过该方向的应变直接得到，但不能将此推广为：“任意方向的应力与 该方向的应变为简单的   =    E 关系”。譬如：在弹性模量电测实验中有  纵 =  纵  E 是正确的，  横 =  横  E 则是错误的，因为，在单向拉压状态时，  横 = 0， 横 是由  纵 而不是由  横 引起的，  横 =  纵   。由泊松比的定义可知，在双 向应力状态下，与任意应力方向同向的应变包含垂直方向应变引起的分量，此时的应力不 能简单由   =    E 来求得。同样，在平面应力状态下，   还包含剪应变  引起的分 量。 为简化分析，取如图 6.1 所示的单元体进行分析，依据胡克定律可得 ( ) 1 ( ) 1 2 1 * 2 1 2 * 1       = − = − E E （6-1） 式中，  1 -最大主应力，  2 -最小主应力， * 1  -最大主应力（  1 ）方向的线应变， * 2  -最小主应力（  2 ）方向的线应变， E -弹性模量，  -泊松比。 ( ) 1 ( ) 1 * 1 * 2 2 2 * 2 * 1 2 1         + − = + − = E E （6-2）

为方便不同方向应变的表述，设定测点坐标系，定义测点处的应变分量分别为8，、6,、y，定义与X轴夹角为α方向的应变为8α，并规定α角以逆时针转动为正。则有：8=,cos α+8, sin'α+ sin αcosa(6-3a)经三角函数关系变换后，得到(+8)+--6)cos2α+YxySin2α-(6a21(6-3b)61可以看出，所得的8。表达式与平面应力状态下α6.的表达式类同，据此可得到如图6-1所示横坐标为8，D+纵坐标为一/2的应变圆，此应变圆可表示出平面应力(61-E:)/2m状态下一点处不同方向应变的变化规律。0C/2a.61由于在平面应力状态下，α，与α，为主应力，在此Yas2-平面内=0，故其，=0，由应变单元体分析可知，(81+62)/2E.在=0时，8、82为主应变，即8=81， /21图6-1平面应力状态下应变圆82=82。这样，主应力的测量就可以转化为主应变的测量。E() +2)a.1- L(6-4)E(62e)02=1- μ?通过图6-1所示平面应力状态下应变圆可知：(e,+6,)+6,-6,)+r[s,+8,)-(e,-,)~+r(6-6235)

为方便不同方向应变的表述，设定测点坐标系，定义测点处的应变分量分别为 x  、 y  、 xy  ，定义与 X 轴夹角为  方向的应变为   ，并规定  角以逆时针转动为正。则 有：    cos   sin   sin  cos 2 2 = x + y + xy （6-3a） 经三角函数关系变换后，得到         sin 2 2 1 ( ) cos 2 2 1 ( ) 2 1 = x + y + x − y + xy （6-3b） 可以看出，所得的   表达式与平面应力状态下   的表达式类同，据此可得到如图 6-1 所示横坐标为  ， 纵坐标为 −  / 2 的应变圆，此应变圆可表示出平面应力 状态下一点处不同方向应变的变化规律。 由于在平面应力状态下，  1 与  2 为主应力，在此 平面内  =0，故其，  = 0 ，由应变单元体分析可知， 在  = 0 时， * 1  、 * 2  为主应变，即 1 * 1  =  ， 2 * 2  =  。这样，主应力的测量就可以转化为主应变的 测量。 ( ) 1 ( ) 1 2 2 2 1 1 2 1 2         + − = + − = E E （6-4） 通过图 6-1 所示平面应力状态下应变圆可知：   2 2 1 ( ) ( ) 2 1 x y x y xy  =  +  +  −  +    2 2 2 ( ) ( ) 2 1 x y x y xy  =  +  −  −  +  （6- 5） 图 6-1 平面应力状态下应变圆

Yx2α.=arctan6.-6,在实际测量中，我们可以直接测量到6、6，但无法直接测得w，但由三点可确定唯一的圆可知，只要知道任意三个方向的线应变就可以确定唯一的应变圆，在实际测量中，为粘贴及确定主应力（变）方向方便，往往采用直角应变花或等角应变花。通常直角应变花的粘贴方式如图6-2所示。由α角方向的线应变公式（6-3a）可得：8,=8a(6-6)6,=6=28,-(8+8)将式（6-6）代入（6-5）可得6 =2(5。 +8.)+ /2[8。 -8,) +(6, -6.)月])( +8.)-/2[(6 -6,)° +(6, -6)](6-7)28b-(8a+8)2α。= arctan 6a-60将式（6-7）代入（6-4）可得E1+μ（2(1- Je,-,) +(6,-6122-uEV2(1- μ),1+μ(a-8,)+(6, -6.)02221-u(6-8)实际测试时，有时采用如图6-3所示的粘贴方式，此时，由于三个应变片的相互位置关系未发生变化，主应变6、6,的计算公式同式（6-7)，主应力的计算公式同式（6-8），主应变的方向与应变片a的夹角α。可表示为

x y xy     − 2 = arctan 0 在实际测量中，我们可以直接测量到 x  、 y  ，但无法直接测得 xy  ，但由三点可确定 唯一的圆可知，只要知道任意三个方向的线应变就可以确定唯一的应变圆，在实际测量 中，为粘贴及确定主应力（变）方向方便，往往采用直角应变花或等角应变花。通常直角 应变花的粘贴方式如图 6-2 所示。 由  角方向的线应变公式（6-3a）可得： x a  =  y c  =  （6-6） 2 ( ) xy b a c  =  −  +  将式（6-6）代入（6-5）可得    2 2 1 ( ) 2 ( ) ( ) 2 1 a c a b b c  =  +  +  −  +  −     2 2 2 ( ) 2 ( ) ( ) 2 1 a c a b b c  =  +  −  −  +  −  （6-7） a c b a c       − − + = 2 ( ) 2 arctan 0 将式（6-7）代入（6-4）可得 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )       − + − − + − + − =       − + − − + + + − = 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 a c a b b c a c a b b c E E                     （6-8） 实际测试时，有时采用如图 6-3 所示的粘贴方式，此时，由于三个应变片的相互位置 关系未发生变化，主应变 1  、 2  的计算公式同式（6-7），主应力的计算公式同式（6-8）， 主应变的方向与应变片 a 的夹角  a 可表示为 图6-2 直角应变花垂直粘贴方式

28b -(6a +8.)(6-9)2α,=arctanyl6a-6eC8145°而，α=α。-45°，故有α2α=2α。-90006X450-1Ytan(2α)=(6-10)tan(2α.)由式（6-7）得图6-3直角应变倾斜45度粘贴方式28b-(8a +8.)tan(2α.)=(6-11)6a-60将（6-9）代入到（6-8）可得6.-8.(6-2α。= arctan-26h -(8. +6.)10)这样便得到了直角应变花倾斜45度粘贴时的主应力（变）与X轴的夹角。主应力测试时，有时还用如图6-4所示的等角应变花，同直角应变花主应变的的推导方式，可得其主应变及方向的表达式：yI60°C8图6-4等角应变花的粘贴方式26a+8+eV(8.-6,)2+(6 -6)+(.-6)6,=3CV262 =E +6, +6._ 1/(6a-8)2+(8b-8)2+(8-8a)33J3(6,-8.)2α.=arctan(6-11)260-8-84、实验方案4.1实验设备、测量工具及试件：YDD-1型多功能材料力学试验机（图1.8）、150mm游标卡尺、500mm钢板尺、弯扭组合试件（图6.5）

a c b a c a       − − + = 2 ( ) 2 arctan (6-9) 而， 0 0 = − 45   a ，故有 0 0 2 = 2 − 90   a tan(2 ) 1 tan(2 ) 0  a  − = (6-10) 由式（6-7）得 a c b a c a       − − + = 2 ( ) tan(2 ) (6-11) 将（6-9）代入到（6-8）可得 ) 2 ( ) 2 arctan ( 0 b a c a c       − + − = − （6- 10） 这样便得到了直角应变花倾斜 45 度粘贴时的主应力（变）与 X 轴的夹角。 主应力测试时，有时还用如图 6-4 所示的等角应变花，同直角应变花主应变的的推导 方式，可得其主应变及方向的表达式： 2 2 2 1 ( ) ( ) ( ) 3 2 3 a b b c c a a b c           + − + − + − + + = 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 3 2 3 a b b c c a a b c           − − + − + − + + = a b c b c       − − − = 2 3( ) 2 arctan 0 （6-11） 4、实验方案 4.1 实验设备、测量工具及试件： YDD-1 型多功能材料力学试验机（图 1.8）、150mm 游标卡尺、500mm 钢板尺、弯扭组合 试件（图 6.5）。 图 6-3 直角应变倾斜 45 度粘贴方式 图 6-4 等角应变花的粘贴方式

YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。试件敏感部分截面为圆环形，实验前需要测量的原始参数有：试件截面尺寸D、d，弯曲力臂Ll、Lw2，扭转力臂L，。加载等强度梁固定端弯扭钢管$D不Lr图6-6安装好的弯扭组合试件图6.5弯扭组合试件4.2装夹、加载方案安装好的试件如图6.6所示。弯扭组合体的固定端插入到试验机右立柱的固定孔内，悬臂梁的自由端为长槽孔，通过销轴与油缸活塞杆相联接，通过油缸活塞杆的上下移动，对试件进行交变加载，加载的换向及速度控制同拉伸实验。同梁弯曲实验一样，为保证试件的安全，需设置相应的报警保护装置。4.3数据测试方案与拉、压试验相同，我们可以测得悬臂梁施力点的荷载，据此荷载，就可以得到弯扭组合试件上任一截面的弯矩、扭矩、剪力，及悬臂梁上任一截面的弯矩及剪力。通过在弯扭组合试件表面粘贴45度角应变花，测三向应变，利用广义胡克定律，可得到该点主应力大小及方向，将其与计算值相比较，验证广义胡克定律。应变的测量采用共用补偿片的测量方式。另外，通过在弯扭管的特征部位定向粘贴应变花的不同补偿方式，可测量在反复荷载作用下的应变，得到特征点应变随弯曲、扭转的变化规律。4.4数据的分析处理方案数据采集分析系统，实时记录试件所受的力及应变，并生成力、应变实时曲线及力、应变X-Y曲线，图6.7为一个弯扭组合主应力及等强度梁电测实验荷载、应变实测曲线，中间窗口一荷载的实时曲线，左窗口一等强度梁应变实时曲线，右窗口一一弯扭组合试件某测点的三向应变。数据读数利用光标同步分级读数的方式

YDD-1 型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部 分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。 试件敏感部分截面为圆环形，实验前需要测量的原始参数有：试件截面尺寸 D、d，弯曲 力臂 Lw1、 Lw2 ，扭转力臂 Ln 。 4.2 装夹、加载方案 安装好的试件如图 6.6 所示。弯扭组合体的固定端插入到试验机右立柱的固定孔内，悬 臂梁的自由端为长槽孔，通过销轴与油缸活塞杆相联接，通过油缸活塞杆的上下移动，对试 件进行交变加载，加载的换向及速度控制同拉伸实验。同梁弯曲实验一样，为保证试件的安 全，需设置相应的报警保护装置。 4.3 数据测试方案 与拉、压试验相同，我们可以测得悬臂梁施力点的荷载，据此荷载，就可以得到弯扭组 合试件上任一截面的弯矩、扭矩、剪力，及悬臂梁上任一截面的弯矩及剪力。通过在弯扭组 合试件表面粘贴 45 度角应变花，测三向应变，利用广义胡克定律，可得到该点主应力大小 及方向，将其与计算值相比较，验证广义胡克定律。应变的测量采用共用补偿片的测量方式。 另外，通过在弯扭管的特征部位定向粘贴应变花的不同补偿方式，可测量在反复荷载作用下 的应变，得到特征点应变随弯曲、扭转的变化规律。 4.4 数据的分析处理方案 数据采集分析系统，实时记录试件所受的力及应变，并生成力、应变实时曲线及力、应 变 X-Y 曲线，图 6.7 为一个弯扭组合主应力及等强度梁电测实验荷载、应变实测曲线，中间 窗口-荷载的实时曲线，左窗口-等强度梁应变实时曲线，右窗口-弯扭组合试件某测点的三 向应变。数据读数利用光标同步分级读数的方式。 图 6.5 弯扭组合试件 图 6-6 安装好的弯扭组合试件

紫YDD-L数据来年分折系统一弯扭组合一等强门典柔实会-070513-文件）编辑）设置）控制（观通0）处理@）童看V密口（）助00#日口A国园口国国#阳领中电品品风同源oat6Xu区磨扭组合等验度禁卖验-07051-·国口区酒1大0.0187.6187.6道号工程单位U）热度值G2)f259540954通道参取应变应力置减参做#海中国就结图6.7弯扭组合等强度梁实测实验曲线如前所述，通过测得的集中荷载，就可以得到弯扭组合试件上任一截面的弯矩、扭矩、剪力，及悬臂梁上任一截面的弯矩及剪力。通过在弯扭组合试件表面粘贴45度角应变花，测三向应变，利用广义胡克定律，可得到该点主应力大小及方向，将其与计算值相比较，验证广义胡克定律5、完成实验预习报告在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。实验预习报告包括：明确相关概念、计算试件在安全应力下的最大荷载、明确操作步骤等，在完成预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过程等。完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条件。6、实验操作步骤简介6.1测量试件原始参数确定安全荷载实验需要已知的原始参数有：材料的弹性模量E、泊松比Ⅱ：电阻应变片的灵敏度系数K、阻值R、导线电阻等，需要的原始参数：试件截面尺寸D、d，弯曲力臂L、L2，扭转力臂L.。并根据最大应力计算试件的安全荷载。需要注意的是，有些原始参数有确定的设计值，只有在装夹中使其满足设计值实验装置才能满足设计要求，如等强梁加载力臂（扭转力臂）L，。有些参数需调整到设计值，如弯

如前所述，通过测得的集中荷载，就可以得到弯扭组合试件上任一截面的弯矩、扭矩、 剪力，及悬臂梁上任一截面的弯矩及剪力。通过在弯扭组合试件表面粘贴 45 度角应变花， 测三向应变，利用广义胡克定律，可得到该点主应力大小及方向，将其与计算值相比较，验 证广义胡克定律 5、完成实验预习报告 在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。实验预习 报告包括：明确相关概念、计算试件在安全应力下的最大荷载、明确操作步骤等，在完成 预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、有些条件为已 知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告的完成，将有利于正确 理解及顺利完成实验。 有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过程等。 完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条件。 6、实验操作步骤简介 6.1 测量试件原始参数确定安全荷载 实验需要已知的原始参数有：材料的弹性模量 E、泊松比μ；电阻应变片的灵敏度系数 K、阻值 R、导线电阻等，需要的原始参数：试件截面尺寸 D、d，弯曲力臂 Ln1、Ln2 ，扭转 力臂 Lw 。并根据最大应力计算试件的安全荷载。 需要注意的是，有些原始参数有确定的设计值，只有在装夹中使其满足设计值实验装置 才能满足设计要求，如等强梁加载力臂（扭转力臂） Ln 。有些参数需调整到设计值，如弯 图 6.7 弯扭组合等强度梁实测实验曲线

曲力臂Ll、Lw2°6.2装夹试件6.2.1调定系统的压力为确保试件安全及方便控制加载速度，在所需荷载较小时，须设定系统工作压力。在油缸活塞杆无连接件的情况下，打开“压力调节手轮”，关闭“进油手轮”，“油泵启动”“拉伸下行”打开进油手轮至正常工作位置，使油缸活塞杆下行至最低位置，此时压力表指示的压力就是系统工作时的最大压力，通过调整“压力控制手轮”的位置调节系统工作压力至要求值，弯扭组合主应力及等强度梁电测实验中，系统的工作压力设定为2MPa。调整完成后，关闭“进油手轮”、“油泵停止”、“拉压停止”。6.2.1安装试件第一步，短转换杆安装到油缸活塞杆的螺孔内，并调整转换杆上圆孔的位置，圆孔正对试验机前方。第二步，将弯扭组合体的固定端插入到试验机右立柱的固定孔内，并安装调节丝杠。第三步，将等强度梁安装到弯扭组合体的受力端的花键槽内，测量并调整其与工作应变片的距离使之满足设计值Ll、Lw2°第四步，将弯扭转接套安装到短转换杆上，注意弯扭转接套开口的位置，并通过保险销轴联接，销轴采用由后到前的安装方式，以利于实验中观察保险销轴在转接套长槽孔中的位置。加载时保险销轴可在弯扭转接套的长槽孔内上下滑动。下行时，通过保险销轴传力给弯扭转接套，上行时，短转换杆直接推动弯扭转接套。第五步，控制油缸活塞杆上行，使弯扭转接套的圆孔与等强度梁的长槽孔平齐，安装加力销轴，加力销轴可在弯扭转接套内转动，在等强度梁长槽孔内滑动。第六步，旋转调节丝杠调整弯扭组合体固定端在右立柱中的位置，使得加力销轴作用在等强度梁的“等强度施力点”上，调整油缸活塞杆的位置，使得保险销轴位于弯扭转接套长槽孔的中间部位。这样就完成了试件装夹，安装好的试件如图6.6所示。6.3连接测试线路按要求联接测试线路，一般第一通道选择测力，其余通道测应变。联线时应注意不同类型传感器的测量方式及接线方式，联线方式应与传感器的工作方式相对应。应变的测试采用单片共用补偿片的方式，将被测应变片依次联接到测试通道中，联接时注意应变片的位置、方向与测试通道的对应关系。6.4设置采集环境6.4.1进入测试环境按要求联接测试线路，确认无误后，打开仪器电源及计算机电源，双击桌面上的快捷图标，提示检测到采集设备→确定一→进入如图6.8所示的测试环境。同前面的实验一样，首先检测仪器，通过文件一引入项目，引入所需要的采集环境。6.4.2设置测试参数第一项：系统参数采样方式：采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”，需要特别注意的是，弯扭组合实验是一个非破坏性试验，我们需要通过设置报警通道来保护试件。试验时，当实测数据达到报警设定值时，油缸就会按照指定的要求反向运行或停止运行，报警通道一般设置为测力通道，报警值由实验预估最大荷载确定，例如，当控制弯扭管根部最大应变不超过600με时，所加的拉、压力应小于8KN，此时，设置报警参数上限为8KN，下限为时-8KN，就可以保证测

曲力臂 Lw1、 Lw2 。 6.2 装夹试件 6.2.1 调定系统的压力 为确保试件安全及方便控制加载速度，在所需荷载较小时，须设定系统工作压力。 在 油缸活塞杆无连接件的情况下， 打开“压力调节手轮”，关闭“进油手轮”，“油泵启动”“拉 伸下行”打开进油手轮至正常工作位置，使油缸活塞杆下行至最低位置，此时压力表指示的 压力就是系统工作时的最大压力，通过调整“压力控制手轮”的位置调节系统工作压力至要 求值，弯扭组合主应力及等强度梁电测实验中，系统的工作压力设定为 2MPa。调整完成后， 关闭“进油手轮”、“油泵停止”、“拉压停止”。 6.2.1 安装试件 第一步，短转换杆安装到油缸活塞杆的螺孔内，并调整转换杆上圆孔的位置，圆孔正对 试验机前方。 第二步，将弯扭组合体的固定端插入到试验机右立柱的固定孔内，并安装调节丝杠。 第三步，将等强度梁安装到弯扭组合体的受力端的花键槽内，测量并调整其与工作应变 片的距离使之满足设计值 Lw1、 Lw2 。 第四步，将弯扭转接套安装到短转换杆上，注意弯扭转接套开口的位置，并通过保险销 轴联接，销轴采用由后到前的安装方式，以利于实验中观察保险销轴在转接套长槽孔中的位 置。加载时保险销轴可在弯扭转接套的长槽孔内上下滑动。下行时，通过保险销轴传力给弯 扭转接套，上行时，短转换杆直接推动弯扭转接套。 第五步，控制油缸活塞杆上行，使弯扭转接套的圆孔与等强度梁的长槽孔平齐，安装加 力销轴，加力销轴可在弯扭转接套内转动，在等强度梁长槽孔内滑动。 第六步，旋转调节丝杠调整弯扭组合体固定端在右立柱中的位置，使得加力销轴作用在 等强度梁的“等强度施力点”上，调整油缸活塞杆的位置，使得保险销轴位于弯扭转接套长 槽孔的中间部位。 这样就完成了试件装夹，安装好的试件如图 6.6 所示。 6.3 连接测试线路 按要求联接测试线路，一般第一通道选择测力，其余通道测应变。联线时应注意不同类 型传感器的测量方式及接线方式，联线方式应与传感器的工作方式相对应。应变的测试采用 单片共用补偿片的方式，将被测应变片依次联接到测试通道中，联接时注意应变片的位置、 方向与测试通道的对应关系。 6.4 设置采集环境 6.4.1 进入测试环境 按要求联接测试线路，确认无误后，打开仪器电源及计算机电源，双击桌面上的快捷图标， 提示检测到采集设备→确定→进入如图 6.8 所示的测试环境。同前面的实验一样，首先检测 仪器，通过文件-引入项目，引入所需要的采集环境。 6.4.2 设置测试参数 第一项：系统参数 采样方式：采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”，需要特别注意的是，弯扭组合实验是 一个非破坏性试验，我们需要通过设置报警通道来保护试件。试验时，当实测数据达到报警 设定值时，油缸就会按照指定的要求反向运行或停止运行，报警通道一般设置为测力通道， 报警值由实验预估最大荷载确定，例如，当控制弯扭管根部最大应变不超过 600με时，所 加的拉、压力应小于 8KN，此时，设置报警参数上限为 8KN，下限为时-8KN，就可以保证测

点最大应变不超过600口，以保证试件的安全。第二项：通道参数测量油缸活塞杆的拉压力通道，同拉压实验设置相同的修正系数。其余通道测量应变对于设置为应力应变的通道需将其修正系数“b”设置为“1”。进入应力应变测试，由于采用共用补偿片，需要输入桥路类型-选择“方式一”，当选择“方式一”时需要输入的参数有：应变计电阻、导线电阻、灵敏度系数、工程单位，并选择相应的满度值。第三项：窗口参数可以开设多个数据窗口，其中中间窗口为测力窗口，其余每个窗口测量一组电阻应变片，并按顺序排列，并设定好窗口的其它参数如坐标等。6.4.3数据预采集，验证报警参数6.4.3.1数据预采集确定采集设备各通道显示的满度值与通道参数的设定值相一致后，选择“控制”一“平衡”“清零”-“启动采样”，输入相应的文件名，选择好存储目录以后便进入了相应的采集环境。此时从实时曲线窗口内便可以读到相应的零点数据，证明采集环境能正常工作。6.4.3.2，验证报警参数关闭“进油手轮”，选择“拉压自控”，“油泵启动”，“拉压下行”，打开“进油手轮”，油缸活塞杆下行，注意观察保险销的位置，控制加载速度，缓慢加载，至上限报警值时油缸活塞杆自动反向向上运行，同样，当油缸活塞杆上行加载至下限报警值时，油缸活塞杆也会自动反向下行，油缸活塞杆自动向下运行，证明报警功能可用，并同时验证在该报警值下的应变值。若报警值不满足要求，可适时修改至合适值。验证完成后，观察保险销轴的位置，当保险销轴处于弯扭加载套的中间位置时，关闭进油手轮，停止采集数据。这样就完成了数据采集环境的设置。若设备无通道报警功能时需设置限位开关的位置来控制自动反向运行，并进行验证。6.4加载测试在确信设备和采集环境运行良好以后便可以开始正式的加载试验了。首先关闭“进油手轮”，选择“油泵启动”，“拉伸下行”。前面已经设置好了采集环境这里只需要平衡，清除零点，启动采样。采集到到我们所需要的数据。打开“进油手轮”，进行加载，加载应注意观察保险销轴的位置，当保险销轴不受力时，可以加快加载速度，当保险销轴接近受力时应放慢加载速度。在拉伸下行加载过程中是通过保险销轴传力的，在加载过程中注意观察实验数据的正确性。至上限报警时，油缸活塞杆会自动反向上行，在上行加载时通过短转换杆将力传递给弯扭转接套，给试件进行加载。至下限报警值时，油缸活塞杆同样会自动反向下行。在实验过程中也可采用手动换向的加载方式，并注意控制“进油手轮”以控制加载速度。采集到准确的三组反复弯扭数据后，当保险销轴不受力时就可以关闭“进油手轮”选择“拉压停止”、“油泵停止”按钮，然后停止采集数据。7、分析数据完成实验报告7.1验证数据首先显示全部数据，回放加载测试数据，将测力窗口设置成X-Y记录方式，X轴--应变通道，Y轴--测力通道。以验证应变与荷载的线性关系，及正反向加载时，应变的变化规律。7.2读取数据弯扭组合主应力及等强度梁电测实验采用分级读数的方式分析数据，共分5级，依据试验过程中的最大荷载，确定级差，为消除起始点误差的影响，将荷载级差作为起始数据。将测力窗口重新恢复为普通绘图方式，通过数据移动及局部放大功能，将多个窗口显示同样一段数据，采用光标同步的方式进行同步读数，读数时，将主动光标放在测力窗口，采用光标

点最大应变不超过 600με，以保证试件的安全。 第二项：通道参数 测量油缸活塞杆的拉压力通道，同拉压实验设置相同的修正系数。其余通道测量应变， 对于设置为应力应变的通道需将其修正系数“b”设置为“1”。进入应力应变测试，由于采 用共用补偿片，需要输入桥路类型-选择“方式一”，当选择“方式一”时需要输入的参数有： 应变计电阻、导线电阻、灵敏度系数、工程单位，并选择相应的满度值。 第三项：窗口参数 可以开设多个数据窗口，其中中间窗口为测力窗口，其余每个窗口测量一组电阻应变片， 并按顺序排列，并设定好窗口的其它参数如坐标等。 6.4.3 数据预采集，验证报警参数 6.4.3.1 数据预采集 确定采集设备各通道显示的满度值与通道参数的设定值相一致后，选择“控制”- “平 衡”- “清零”- “启动采样”，输入相应的文件名，选择好存储目录以后便进入了相应的 采集环境。此时从实时曲线窗口内便可以读到相应的零点数据，证明采集环境能正常工作。 6.4.3.2，验证报警参数 关闭“进油手轮”，选择“拉压自控”，“油泵启动”，“拉压下行”，打开“进油手轮”， 油缸活塞杆下行，注意观察保险销的位置，控制加载速度，缓慢加载，至上限报警值时油缸 活塞杆自动反向向上运行，同样，当油缸活塞杆上行加载至下限报警值时，油缸活塞杆也会 自动反向下行，油缸活塞杆自动向下运行，证明报警功能可用，并同时验证在该报警值下的 应变值。若报警值不满足要求，可适时修改至合适值。验证完成后，观察保险销轴的位置， 当保险销轴处于弯扭加载套的中间位置时，关闭进油手轮，停止采集数据。这样就完成了数 据采集环境的设置。 若设备无通道报警功能时需设置限位开关的位置来控制自动反向运行，并进行验证。 6.4 加载测试 在确信设备和采集环境运行良好以后便可以开始正式的加载试验了。 首先关闭“进油手轮”，选择“油泵启动”，“拉伸下行”。前面已经设置好了采集环境， 这里只需要平衡，清除零点，启动采样。采集到到我们所需要的数据。 打开“进油手轮”，进行加载，加载应注意观察保险销轴的位置，当保险销轴不受力时， 可以加快加载速度，当保险销轴接近受力时应放慢加载速度。在拉伸下行加载过程中是通过 保险销轴传力的，在加载过程中注意观察实验数据的正确性。至上限报警时，油缸活塞杆会 自动反向上行，在上行加载时通过短转换杆将力传递给弯扭转接套，给试件进行加载。至下 限报警值时，油缸活塞杆同样会自动反向下行。在实验过程中也可采用手动换向的加载方式， 并注意控制“进油手轮”以控制加载速度。 采集到准确的三组反复弯扭数据后，当保险销轴不受力时就可以关闭“进油手轮”、选 择“拉压停止”、“油泵停止”按钮，然后停止采集数据。 7、分析数据完成实验报告 7.1 验证数据 首先显示全部数据，回放加载测试数据，将测力窗口设置成 X-Y 记录方式，X 轴-应变 通道，Y 轴-测力通道。以验证应变与荷载的线性关系，及正反向加载时，应变的变化规律。 7.2 读取数据 弯扭组合主应力及等强度梁电测实验采用分级读数的方式分析数据，共分 5 级，依据试 验过程中的最大荷载，确定级差，为消除起始点误差的影响，将荷载级差作为起始数据。将 测力窗口重新恢复为普通绘图方式，通过数据移动及局部放大功能，将多个窗口显示同样一 段数据，采用光标同步的方式进行同步读数，读数时，将主动光标放在测力窗口，采用光标

拖动与方向键微移光标相结合的方式，选取合适的荷载值，此时应注意光标读数的小数点位数，测力通道：2位，应变通道：1位。7.3分析数据将读取的数据，依次填入到相应的数据分析表格或代入到相应的公式进行计算，将实测值与计算值相比较，分析误差原因。需要注意的是，由于采用交变加载，分析数据时需要分析两段正反向加载数据，并分别填入到相应的表格中，注意正、反向数据的对比。7.4完成实验报告通过观察试验现象、分析试验数据就可以进行试验报告的填写了，完成实验报告的各项内容。并总结试验过程中遇到的问题、解决方法及对该实验的改进建议。在填写原始数据及实验结果时需要注意数据的读数应能反映试验设备的分辨率，计算结果效数字的位数应能反映试验的精度等。8、实验注意事项1、在紧急情况下，没有明确的方案时，按急停按钮。2、有些原始参数有确定的设计值，只有在装夹中使其满足设计值实验装置才能满足设计要求，如等强梁加载力臂（扭转力臂）L。有些参数需调整到设计值，如弯曲力臂L1、Lw2。3、打开实验机通过溢流阀或打开压力控制手轮设定系统的最大工作压力，以不超过3MPa为宜：实验时可先打开压力控制手轮以确保试件安全：4、在设置通道报警参数时应采用渐增的方式，可先设置一较小的报警值，证明计算及报警系统可用后再设置相应的实验报警值。5、在验证通道报警参数时需确保试件的安全，需有明确的报警失效的控制方案，如：在开口很小的情况下控制进油手轮，使得可随时关闭进油手轮；手放在“拉压停止”或“油泵停止”按钮上，可随时停止加载等。6、加载测试完成后，严禁出现数据采集停止而油泵仍在工作的情形，因为此时通道的报警功能已经失效，实验最大荷载处于非受控状态，试件极易损坏。正确的操作是：“采集到准确的三组反复弯扭数据后，当试件不受力时就可以关闭“进油手轮”、选择“拉压停止”、“油泵停止”按钮，然后停止采集数据

拖动与方向键微移光标相结合的方式，选取合适的荷载值，此时应注意光标读数的小数点位 数，测力通道：2 位，应变通道：1 位。 7.3 分析数据 将读取的数据，依次填入到相应的数据分析表格或代入到相应的公式进行计算，将实测 值与计算值相比较，分析误差原因。需要注意的是，由于采用交变加载，分析数据时需要分 析两段正反向加载数据，并分别填入到相应的表格中，注意正、反向数据的对比。 7. 4 完成实验报告 通过观察试验现象、分析试验数据就可以进行试验报告的填写了，完成实验报告的各项 内容。并总结试验过程中遇到的问题、解决方法及对该实验的改进建议。 在填写原始数据及实验结果时需要注意数据的读数应能反映试验设备的分辨率，计算结 果效数字的位数应能反映试验的精度等。 8、实验注意事项 1、在紧急情况下，没有明确的方案时，按急停按钮。 2、有些原始参数有确定的设计值，只有在装夹中使其满足设计值实验装置才能满足设计要 求，如等强梁加载力臂（扭转力臂） Ln 。有些参数需调整到设计值，如弯曲力臂 Lw1、Lw2 。 3、打开实验机通过溢流阀或打开压力控制手轮设定系统的最大工作压力，以不超过3MPa为 宜；实验时可先打开压力控制手轮以确保试件安全； 4、在设置通道报警参数时应采用渐增的方式，可先设置一较小的报警值，证明计算及报警 系统可用后再设置相应的实验报警值。 5、在验证通道报警参数时需确保试件的安全，需有明确的报警失效的控制方案，如：在开 口很小的情况下控制进油手轮，使得可随时关闭进油手轮；手放在“拉压停止”或“油泵停 止”按钮上，可随时停止加载等。 6、加载测试完成后，严禁出现数据采集停止而油泵仍在工作的情形，因为此时通道的报警 功能已经失效，实验最大荷载处于非受控状态，试件极易损坏。正确的操作是：“采集到准 确的三组反复弯扭数据后，当试件不受力时就可以关闭“进油手轮”、选择“拉压停止”、“油 泵停止”按钮，然后停止采集数据