中瑞祥物理實驗彎扭組合實驗裝置操作原理注意事項 用于研究材料在彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用下的力學(xué)行為，其操作和使用原理主要基于應(yīng)變測量技術(shù)。以下結(jié)合實驗裝置和原理進行說明。 實驗裝置概述 實驗裝置通常由一個薄壁圓管試樣、扇形加力架、加載系統(tǒng)（如旋轉(zhuǎn)手輪和鋼絲繩）以及力傳感器組成。? 2 圓管一端固定，另一端通過加力架承受垂直于軸線的集中載荷。加載時，轉(zhuǎn)動手輪通過鋼絲繩拉動加力架，使圓管產(chǎn)生彎扭組合變形；力傳感器實時測量載荷大小，并將信號放大顯示。? 操作原理 ?加載與載荷測量?： 通過旋轉(zhuǎn)加載手輪施加載荷，載荷大小由力傳感器檢測并數(shù)字化顯示。? 載荷通過加力架傳遞到圓管自由端，使其在截面I—I處同時承受彎矩、剪力和扭矩。? ?應(yīng)變測量與組橋技術(shù)?： 在圓管表面（如上、下表面的B、D點）粘貼應(yīng)變花（通常為0°、±45°方向的應(yīng)變片），用于測量局部應(yīng)變。? 采用不同的電橋接線方式分離單一內(nèi)力分量的影響： ?半橋接法?：用于消除溫度應(yīng)變或測量彎矩引起的應(yīng)變。例如，將B點和D點的應(yīng)變片按半橋連接，可得到由彎矩引起的軸向應(yīng)變。? ?全橋接法?：用于測量扭矩引起的剪應(yīng)變。通過前后點的應(yīng)變片全橋連接，放大扭矩相關(guān)信號。? 接線時需注意溫度補償，通常將補償片接入應(yīng)變儀的公共補償段。? ?數(shù)據(jù)采集與處理?： 分級加載（如從50N逐步增至450N），記錄每個載荷下各測點的應(yīng)變值。? 通過應(yīng)變分析公式計算主應(yīng)變和主方向： 主應(yīng)變由應(yīng)變花測得的三個方向應(yīng)變（ε?、ε??、ε???）通過公式計算得出。? 主應(yīng)力通過廣義胡克定律轉(zhuǎn)換：σ?,? = E/(1?μ2) × (ε?,? ± με?,?)，其中E為彈性模量，μ為泊松比。? 彎矩和扭矩的實驗值通過應(yīng)變與理論公式的關(guān)聯(lián)求得，例如彎矩M = (ε_b × E × I)/y，扭矩T = (ε_t × G × J)/r，其中I為慣性矩，J為極慣性矩，G為剪切模量。? 關(guān)鍵注意事項 ?避免超載?：薄壁圓管易損壞，操作時需嚴格控制載荷范圍，禁止用力扳動自由端。? ?重復(fù)加載法?：為減少誤差，常采用重復(fù)加載（如預(yù)加載后卸載再加載），取多次測量平均值。? ?誤差控制?：確保應(yīng)變片粘貼準確、接線正確，并檢查儀器零點穩(wěn)定性。? 原理總結(jié) 該實驗基于材料力學(xué)中彎扭組合變形的理論，通過應(yīng)變測量分離彎矩、扭矩和剪力的影響，結(jié)合電橋技術(shù)放大微小應(yīng)變信號，最終實現(xiàn)主應(yīng)力、彎矩和扭矩的實驗測定。? 2 實驗結(jié)果常與理論值比較，以驗證材料性能和理論模型
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