best365英国体育在线物理实验弯扭组合实验装置操作原理注意事项

用于研究材料在弯曲和扭转共同作用下的力学行为，其操作和使用原理主要基于应变测量技术。以下结合实验装置和原理进行说明。

实验装置概述

实验装置通常由一个薄壁圆管试样、扇形加力架、加载系统（如旋转手轮和钢丝绳）以及力传感器组成。‌

2 圆管一端固定，另一端通过加力架承受垂直于轴线的集中载荷。加载时，转动手轮通过钢丝绳拉动加力架，使圆管产生弯扭组合变形；力传感器实时测量载荷大小，并将信号放大显示。‌

操作原理

‌加载与载荷测量‌：

通过旋转加载手轮施加载荷，载荷大小由力传感器检测并数字化显示。‌

载荷通过加力架传递到圆管自由端，使其在截面I—I处同时承受弯矩、剪力和扭矩。‌

‌应变测量与组桥技术‌：

在圆管表面（如上、下表面的B、D点）粘贴应变花（通常为0°、±45°方向的应变片），用于测量局部应变。‌

采用不同的电桥接线方式分离单一内力分量的影响：

‌半桥接法‌：用于消除温度应变或测量弯矩引起的应变。例如，将B点和D点的应变片按半桥连接，可得到由弯矩引起的轴向应变。‌

‌全桥接法‌：用于测量扭矩引起的剪应变。通过前后点的应变片全桥连接，放大扭矩相关信号。‌

接线时需注意温度补偿，通常将补偿片接入应变仪的公共补偿段。‌

‌数据采集与处理‌：

分级加载（如从50N逐步增至450N），记录每个载荷下各测点的应变值。‌

通过应变分析公式计算主应变和主方向：

主应变由应变花测得的三个方向应变（ε₀、ε₄₅、ε₋₄₅）通过公式计算得出。‌

主应力通过广义胡克定律转换：σ₁,₂ = E/(1−μ²) × (ε₁,₂ ± με₂,₁)，其中E为弹性模量，μ为泊松比。‌

弯矩和扭矩的实验值通过应变与理论公式的关联求得，例如弯矩M = (ε_b × E × I)/y，扭矩T = (ε_t × G × J)/r，其中I为惯性矩，J为极惯性矩，G为剪切模量。‌

关键注意事项

‌避免超载‌：薄壁圆管易损坏，操作时需严格控制载荷范围，禁止用力扳动自由端。‌

‌重复加载法‌：为减少误差，常采用重复加载（如预加载后卸载再加载），取多次测量平均值。‌

‌误差控制‌：确保应变片粘贴准确、接线正确，并检查仪器零点稳定性。‌

原理总结

该实验基于材料力学中弯扭组合变形的理论，通过应变测量分离弯矩、扭矩和剪力的影响，结合电桥技术放大微小应变信号，最终实现主应力、弯矩和扭矩的实验测定。‌

2 实验结果常与理论值比较，以验证材料性能和理论模型