專利名稱：剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，屬于力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高等教育是關(guān)系到社會主義建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要的不可或缺的環(huán)節(jié)，不斷研究新的教學(xué)方法和新的教學(xué)設(shè)備，努力提高教學(xué)質(zhì)量，是高等院校和教育工作者們普遍的共識?，F(xiàn)有的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，驗(yàn)證性試驗(yàn)主要有金屬材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)和純彎曲梁正應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，目前還沒有開設(shè)剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性試驗(yàn)的，但理論教學(xué)中卻有相當(dāng)?shù)膬?nèi)容是關(guān)于剪切應(yīng)力方面的敘述，缺少的就是通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證的環(huán)節(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要內(nèi)容在于提供一種剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，利用帶曲柄的懸臂梁在橫向集中力作用下，懸臂梁上位于集中力作用線處截面上合成彎矩為零， 而只有橫向剪切內(nèi)力作用的特點(diǎn)，完成只有剪切力作用的條件從而進(jìn)行剪切應(yīng)力分布規(guī)律測定實(shí)驗(yàn)。一種剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括框架、曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁、加力裝置、力傳感器，上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁由懸臂段和曲柄段組成；上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁和加力裝置均安裝于框架上；上述加力裝置的加力點(diǎn)位于曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁的曲柄段上， 加力方向與曲柄段垂直；在上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁的懸臂段上，對應(yīng)加力作用線的截面上，與懸臂段軸線呈45度方向粘貼有一組電阻應(yīng)變片。一種上述剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)、將曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁上的電阻應(yīng)變片，分別組成單臂半橋測量電路；(2)、利用加力裝置施加初載Ptl ； (3)、在初載作用下，將各個電阻應(yīng)變電橋調(diào)零；(4)、給加力裝置施加作用力增量Δ F ；(5)、讀取各個電阻應(yīng)變電橋的讀數(shù)電阻應(yīng)變量ε ；(6)、將測量得到的電阻應(yīng)變量ε代入公式Γ= 2飽中，計算出各點(diǎn)的剪切應(yīng)力τ，其中G表示材料的剪切彈性模量；(7)、按懸臂段的幾何位置，連接各點(diǎn)應(yīng)力值，得到應(yīng)力分布規(guī)律，使理論結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。考慮到粘貼電阻應(yīng)變片的方便程度，以及測試截面不被其他內(nèi)力干擾，一般上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁的截面選擇矩形截面較為方便。一般推薦上述加力作用線位于懸臂段的中垂線上，這樣有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計的對稱性和美觀。本實(shí)用新型特征在于1.利用帶曲柄的純剪切實(shí)驗(yàn)梁構(gòu)件，在載荷作用下實(shí)驗(yàn)梁上存在一個只有剪切內(nèi)力而無其他內(nèi)力存在的截面。2.利用在該截面上不同高度處沿45度方向粘貼的電阻應(yīng)變片的測量結(jié)果(與軸線成45度方向的線應(yīng)變k )計算出剪切應(yīng)力，
由此驗(yàn)證理論教學(xué)內(nèi)容。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以更加深刻的理解剪切應(yīng)力的存在，以及剪切應(yīng)力的分布規(guī)律。3.本實(shí)用新型所述的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)裝置，顯著特點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)裝置新穎、 內(nèi)容表現(xiàn)直觀，使理論教學(xué)內(nèi)容得到很好的驗(yàn)證。

圖1是純剪切試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖；圖2是帶曲柄的純剪切實(shí)驗(yàn)梁實(shí)驗(yàn)段內(nèi)的內(nèi)力分析圖；圖1中標(biāo)號名稱1、加力手輪，2、框架，3、力傳感器，4、加力絲桿，5、曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁，6、底座，7、電阻應(yīng)變片。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，純剪切梁剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，是利用本實(shí)用新型設(shè)計的帶曲柄的純剪切實(shí)驗(yàn)梁，以及與之相配套的實(shí)驗(yàn)加力裝置來完成的實(shí)驗(yàn)。其中加力裝置由加力絲桿4和加力手輪1組成。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下1.將實(shí)驗(yàn)梁上的電阻應(yīng)變片，分別組成單臂半橋測量電路。2.轉(zhuǎn)動手輪給實(shí)驗(yàn)梁加上向下的初始作用力Ptl (初載)。3.在初載作用下，將各個應(yīng)變電橋調(diào)零。4.再給實(shí)驗(yàn)梁施加向下的作用力增量△ F。5.讀取各個應(yīng)變電橋的讀數(shù)應(yīng)變(在沒有系統(tǒng)誤差的條件下，可以認(rèn)為讀數(shù)應(yīng)變就是實(shí)驗(yàn)梁上的各點(diǎn)應(yīng)變值)。6.將測量得到的應(yīng)變值代入公式(·Γ=2&)中，計算出各點(diǎn)的剪切應(yīng)力值。7.按實(shí)驗(yàn)梁上的幾何位置，連接各點(diǎn)應(yīng)力值，得到應(yīng)力分布規(guī)律，使理論結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。這一新的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是，當(dāng)力作用在實(shí)驗(yàn)梁的曲柄上時，它所造成的在懸臂梁上實(shí)驗(yàn)段上的載荷由三部分組成，一是集中力P向梁的C端簡化平移后的等效的彎矩Μ1，二為平移后的集中力對懸臂梁所造成的沿軸線成線性變化的彎矩Μ2，三為平移后的集中力對懸臂梁造成的垂直于懸臂梁軸線的恒定剪切力P。而Ml和Μ2在梁的中部的作用力P的作用線截面處的合成彎矩為零，因此在這個截面上的內(nèi)力只有恒定的剪切力P的作用，因而在該截面上可以進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括框架(2)、曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)、加力裝置、力傳感器(3)，上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5) 由懸臂段和曲柄段組成；上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5 )和加力裝置均安裝于框架(2 )上；上述加力裝置的加力點(diǎn)位于曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)的曲柄段上，加力方向與曲柄段垂直；在上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)的懸臂段上，對應(yīng)加力作用線的截面上，與懸臂段軸線呈 45度方向粘貼有一組電阻應(yīng)變片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于上述加力裝置由加力絲桿(4)和加力手輪(1)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)的截面為矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于上述加力作用線位于懸臂段的中垂線上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種剪切應(yīng)力分布規(guī)律驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置，屬于力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括包括框架(2)、曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)、加力裝置、力傳感器(3)，上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)由懸臂段和曲柄段組成；上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)和加力裝置均安裝于框架(2)上；上述加力裝置的加力點(diǎn)位于曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)的曲柄段上，加力方向與曲柄段垂直；在上述曲柄懸臂實(shí)驗(yàn)梁(5)的懸臂段上，對應(yīng)加力作用線的截面上，與懸臂段軸線呈45度方向粘貼有一組電阻應(yīng)變片。本實(shí)用新型利用只產(chǎn)生純剪切內(nèi)力而沒有其他內(nèi)力存在的懸臂梁，進(jìn)行剪切應(yīng)力分布規(guī)律測定實(shí)驗(yàn)。
文檔編號G09B23/10GK202171885SQ201120153908
公開日2012年3月21日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者徐鹿麟 申請人:南京航空航天大學(xué)