本發(fā)明涉及電測(cè)應(yīng)力分析試驗(yàn)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，特別涉及一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置是用于高等學(xué)校“材料力學(xué)”課程做實(shí)驗(yàn)的一個(gè)儀器設(shè)備。利用這個(gè)儀器可以測(cè)得拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)塊上的應(yīng)變，再根據(jù)胡克定理計(jì)算出應(yīng)力。拿試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力值與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，進(jìn)行誤差分析。

現(xiàn)在各高校材料力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)都做彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有做拉伸與彎曲組合變形實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置。所述技術(shù)方案如下：

一方面，提供了一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置，包括：試驗(yàn)塊、夾具以及銷(xiāo)釘；

所述試驗(yàn)塊上設(shè)置有第一圓孔；所述夾具的末端設(shè)置有凹槽；所述夾具的凹槽處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊上的第一圓孔匹配的第二圓孔；所述夾具上的第二圓孔與所述試驗(yàn)塊上的第一圓孔對(duì)齊后裝入所述銷(xiāo)釘。

可選地，所述試驗(yàn)塊包括固定部和貼片部，所述試驗(yàn)塊的兩端為所述固定部；所述固定部包括上固定部和下固定部；中間為所述貼片部；

所述固定部的厚度大于所述貼片部。

可選地，所述第一圓孔包括第一上圓孔和第一下圓孔；所述第一上圓孔設(shè)置于所述上固定部，所述第一下圓孔設(shè)置于所述下固定部。

可選地，所述試驗(yàn)塊的貼片部上設(shè)置有五個(gè)用于測(cè)量應(yīng)變的電阻應(yīng)變片；所述試驗(yàn)塊的上固定部處設(shè)置有一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。

可選地，所述夾具包括上夾具和下夾具；所述上夾具的凹槽處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊上的第一上圓孔匹配的第二上圓孔；所述下夾具的凹槽處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊上的第一下圓孔匹配的第二下圓孔。

可選地，所述銷(xiāo)釘包括上銷(xiāo)釘和下銷(xiāo)釘；

所述上夾具上的第二上圓孔與所述試驗(yàn)塊上的第一上圓孔對(duì)齊后裝入所述上銷(xiāo)釘；

所述下夾具上的第二下圓孔與所述試驗(yàn)塊上的第一下圓孔對(duì)齊后裝入所述下銷(xiāo)釘。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

本發(fā)明提供的拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置，可以用于測(cè)得拉伸與彎曲組合變形時(shí)試驗(yàn)塊上的應(yīng)變和應(yīng)力。該試驗(yàn)裝置相對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備儀器來(lái)說(shuō)制作簡(jiǎn)單且成本低，學(xué)生做起實(shí)驗(yàn)來(lái)直觀容易理解，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果會(huì)很不錯(cuò)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置的主視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)塊的三視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的夾具的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的銷(xiāo)釘?shù)氖疽鈭D。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置，參見(jiàn)圖1-5，包括：試驗(yàn)塊10、夾具20以及銷(xiāo)釘30；

所述試驗(yàn)塊10上設(shè)置有第一圓孔110；所述夾具20的末端設(shè)置有凹槽210；所述夾具20的凹槽210處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊10上的第一圓孔110匹配的第二圓孔220；所述夾具20上的第二圓孔220與所述試驗(yàn)塊10上的第一圓孔110對(duì)齊后裝入所述銷(xiāo)釘30。

可選地，所述試驗(yàn)塊10包括固定部120和貼片部130，所述試驗(yàn)塊10的兩端為所述固定部120；所述固定部120包括上固定部121和下固定部122；中間為所述貼片部130；進(jìn)一步的，固定部120與貼片部130的連接處設(shè)置有圓弧40。

所述固定部120的厚度大于所述貼片部130。

可選地，所述第一圓孔110包括第一上圓孔111和第一下圓孔112；所述第一上圓孔111設(shè)置于所述上固定部121，所述第一下圓孔112設(shè)置于所述下固定部122。

可選地，所述試驗(yàn)塊10的貼片部上設(shè)置有五個(gè)用于測(cè)量應(yīng)變的電阻應(yīng)變片1、2、3、4、5；所述試驗(yàn)塊的上固定部處設(shè)置有一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。

可選地，所述夾具20包括上夾具21和下夾具22；所述上夾具21的凹槽處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊上的第一上圓孔111匹配的第二上圓孔；所述下夾具22的凹槽處設(shè)置有與所述試驗(yàn)塊上的第一下圓孔112匹配的第二下圓孔。

可選地，所述銷(xiāo)釘30包括上銷(xiāo)釘31和下銷(xiāo)釘32。

所述上夾具21上的第二上圓孔與所述試驗(yàn)塊10上的第一上圓孔111對(duì)齊后裝入所述上銷(xiāo)釘31。

所述下夾具22上的第二下圓孔與所述試驗(yàn)塊10上的第一下圓孔112對(duì)齊后裝入所述下銷(xiāo)釘32。

具體應(yīng)用時(shí)，上下兩個(gè)夾具上的圓孔跟試驗(yàn)塊上的圓孔對(duì)齊后裝入銷(xiāo)釘，然后裝夾到萬(wàn)能材料拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)的上下夾頭上，采用萬(wàn)能材料拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)提供拉力。將電阻應(yīng)變片接到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上，利用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀采用多點(diǎn)測(cè)量技術(shù)測(cè)量試驗(yàn)塊上貼電阻應(yīng)變片處的應(yīng)變，再根據(jù)胡克定理由測(cè)得的應(yīng)變計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的應(yīng)力。

拿試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力值跟理論計(jì)算的應(yīng)力值進(jìn)行比較，可以進(jìn)行誤差分析。讓學(xué)生對(duì)拉伸與彎曲組合變形有一個(gè)具體的了解，而且使學(xué)生對(duì)拉伸與彎曲組合變形的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算這個(gè)知識(shí)點(diǎn)能夠更加牢固的掌握，大大地增強(qiáng)教學(xué)效果。

具體地，每一套試驗(yàn)裝置需拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)塊(即試樣)一個(gè)、夾具兩個(gè)和銷(xiāo)釘兩個(gè)為一套。都用不生銹的鋼材加工制作。拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)塊的4mm厚處(即貼應(yīng)變片處)正反面需磨削加工。

本實(shí)施例中，提供了拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)塊(試樣)的設(shè)計(jì)

1.合成應(yīng)力的計(jì)算

將偏心的拉力f向中心線平移得力f′＝f和附加力偶m＝f·e。假設(shè)拉力f＝20kn時(shí)，計(jì)算試驗(yàn)塊中間截面(即中性層)上的應(yīng)力。

中間截面(即中性層)的截面面積為a＝90×4＝360mm²

軸力產(chǎn)生的拉應(yīng)力為

彎矩為m＝20×23＝460n·m

應(yīng)變片到中性軸z的距離分別為

y1＝40mm,y2＝20mm,y3＝0,y4＝-20mm,y5＝-40mm

試驗(yàn)塊中間截面(即中性層)的慣性矩為

點(diǎn)1處彎曲應(yīng)力為

點(diǎn)2處彎曲應(yīng)力為

則1、2、3、4、5點(diǎn)處的合成應(yīng)力分別為

而試驗(yàn)塊合成應(yīng)力最大值為σlmax＝55.6+85.2mpa＝140.8mpa，不會(huì)超過(guò)許用拉應(yīng)力；最大壓應(yīng)力值為σymax＝55.6-85.2mpa＝-29.6mpa。拿試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力值跟理論計(jì)算的應(yīng)力值進(jìn)行比較，可以進(jìn)行誤差分析。

2.確定溫度補(bǔ)償片的位置

設(shè)a點(diǎn)處的應(yīng)力為零，即

ya＝29.4mm

將溫度補(bǔ)償片貼在a點(diǎn)處。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

本發(fā)明提供的拉伸與彎曲組合變形試驗(yàn)裝置，可以用于測(cè)得拉伸與彎曲組合變形時(shí)試驗(yàn)塊上的應(yīng)變和應(yīng)力。該試驗(yàn)裝置相對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備儀器來(lái)說(shuō)制作簡(jiǎn)單且成本低，學(xué)生做起實(shí)驗(yàn)來(lái)直觀容易理解，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果會(huì)很不錯(cuò)。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。