CN107346631A - 拉伸与弯曲组合变形试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉伸与弯曲组合变形试验装置，包括：试验块、夹具以及销钉；所述试验块上设置有第一圆孔；所述夹具的末端设置有凹槽；所述夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一圆孔匹配的第二圆孔；所述夹具上的第二圆孔与所述试验块上的第一圆孔对齐后装入所述销钉。本发明提供的拉伸与弯曲组合变形试验装置，可以用于测得拉伸与弯曲组合变形时试验块上的应变和应力。该试验装置相对于现有的设备仪器来说制作简单且成本低，学生做起实验来直观容易理解，但实验教学效果会很不错。

Description

拉伸与弯曲组合变形试验装置
技术领域
本发明涉及电测应力分析试验领域，具体地说，特别涉及一种拉伸与弯曲组合变形试验装置。
背景技术
拉伸与弯曲组合变形试验装置是用于高等学校“材料力学”课程做实验的一个仪器设备。利用这个仪器可以测得拉伸与弯曲组合变形试验块上的应变，再根据胡克定理计算出应力。拿试验测得的应力值与理论计算值进行比较，进行误差分析。
现在各高校材料力学课程实验都做弯曲与扭转组合变形实验，没有做拉伸与弯曲组合变形实验。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种拉伸与弯曲组合变形试验装置。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种拉伸与弯曲组合变形试验装置，包括：试验块、夹具以及销钉；
所述试验块上设置有第一圆孔；所述夹具的末端设置有凹槽；所述夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一圆孔匹配的第二圆孔；所述夹具上的第二圆孔与所述试验块上的第一圆孔对齐后装入所述销钉。
可选地，所述试验块包括固定部和贴片部，所述试验块的两端为所述固定部；所述固定部包括上固定部和下固定部；中间为所述贴片部；
所述固定部的厚度大于所述贴片部。
可选地，所述第一圆孔包括第一上圆孔和第一下圆孔；所述第一上圆孔设置于所述上固定部，所述第一下圆孔设置于所述下固定部。
可选地，所述试验块的贴片部上设置有五个用于测量应变的电阻应变片；所述试验块的上固定部处设置有一个温度补偿应变片。
可选地，所述夹具包括上夹具和下夹具；所述上夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一上圆孔匹配的第二上圆孔；所述下夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一下圆孔匹配的第二下圆孔。
可选地，所述销钉包括上销钉和下销钉；
所述上夹具上的第二上圆孔与所述试验块上的第一上圆孔对齐后装入所述上销钉；
所述下夹具上的第二下圆孔与所述试验块上的第一下圆孔对齐后装入所述下销钉。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的拉伸与弯曲组合变形试验装置，可以用于测得拉伸与弯曲组合变形时试验块上的应变和应力。该试验装置相对于现有的设备仪器来说制作简单且成本低，学生做起实验来直观容易理解，但实验教学效果会很不错。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种拉伸与弯曲组合变形试验装置的主视图；
图2是本发明实施例的一种拉伸与弯曲组合变形试验装置的侧视图；
图3是本发明实施例的试验块的三视图；
图4是本发明实施例的夹具的示意图；
图5是本发明实施例的销钉的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种拉伸与弯曲组合变形试验装置，参见图1-5，包括：试验块10、夹具20以及销钉30；
所述试验块10上设置有第一圆孔110；所述夹具20的末端设置有凹槽210；所述夹具20的凹槽210处设置有与所述试验块10上的第一圆孔110匹配的第二圆孔220；所述夹具20上的第二圆孔220与所述试验块10上的第一圆孔110对齐后装入所述销钉30。
可选地，所述试验块10包括固定部120和贴片部130，所述试验块10的两端为所述固定部120；所述固定部120包括上固定部121和下固定部122；中间为所述贴片部130；进一步的，固定部120与贴片部130的连接处设置有圆弧40。
所述固定部120的厚度大于所述贴片部130。
可选地，所述第一圆孔110包括第一上圆孔111和第一下圆孔112；所述第一上圆孔111设置于所述上固定部121，所述第一下圆孔112设置于所述下固定部122。
可选地，所述试验块10的贴片部上设置有五个用于测量应变的电阻应变片1、2、3、4、5；所述试验块的上固定部处设置有一个温度补偿应变片。
可选地，所述夹具20包括上夹具21和下夹具22；所述上夹具21的凹槽处设置有与所述试验块上的第一上圆孔111匹配的第二上圆孔；所述下夹具22的凹槽处设置有与所述试验块上的第一下圆孔112匹配的第二下圆孔。
可选地，所述销钉30包括上销钉31和下销钉32。
所述上夹具21上的第二上圆孔与所述试验块10上的第一上圆孔111对齐后装入所述上销钉31。
所述下夹具22上的第二下圆孔与所述试验块10上的第一下圆孔112对齐后装入所述下销钉32。
具体应用时，上下两个夹具上的圆孔跟试验块上的圆孔对齐后装入销钉，然后装夹到万能材料拉伸实验机的上下夹头上，采用万能材料拉伸实验机提供拉力。将电阻应变片接到静态电阻应变仪上，利用静态电阻应变仪采用多点测量技术测量试验块上贴电阻应变片处的应变，再根据胡克定理由测得的应变计算出对应点处的应力。
拿试验测得的应力值跟理论计算的应力值进行比较，可以进行误差分析。让学生对拉伸与弯曲组合变形有一个具体的了解，而且使学生对拉伸与弯曲组合变形的应力和强度计算这个知识点能够更加牢固的掌握，大大地增强教学效果。
具体地，每一套试验装置需拉伸与弯曲组合变形试验块(即试样)一个、夹具两个和销钉两个为一套。都用不生锈的钢材加工制作。拉伸与弯曲组合变形试验块的4mm厚处(即贴应变片处)正反面需磨削加工。
本实施例中，提供了拉伸与弯曲组合变形试验块(试样)的设计
1.合成应力的计算
将偏心的拉力F向中心线平移得力F′＝F和附加力偶M＝F·e。假设拉力F＝20kN时，计算试验块中间截面(即中性层)上的应力。
中间截面(即中性层)的截面面积为A＝90×4＝360mm2
轴力产生的拉应力为
弯矩为M＝20×23＝460N·m
应变片到中性轴z的距离分别为
y1＝40mm,y2＝20mm,y3＝0,y4＝-20mm,y5＝-40mm
试验块中间截面(即中性层)的惯性矩为
点1处弯曲应力为
点2处弯曲应力为
则1、2、3、4、5点处的合成应力分别为
而试验块合成应力最大值为σlmax＝55.6+85.2MPa＝140.8MPa，不会超过许用拉应力；最大压应力值为σymax＝55.6-85.2MPa＝-29.6MPa。拿试验测得的应力值跟理论计算的应力值进行比较，可以进行误差分析。
2.确定温度补偿片的位置
设A点处的应力为零，即
yA＝29.4mm
将温度补偿片贴在A点处。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的拉伸与弯曲组合变形试验装置，可以用于测得拉伸与弯曲组合变形时试验块上的应变和应力。该试验装置相对于现有的设备仪器来说制作简单且成本低，学生做起实验来直观容易理解，但实验教学效果会很不错。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，包括：试验块、夹具以及销钉；
所述试验块上设置有第一圆孔；所述夹具的末端设置有凹槽；所述夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一圆孔匹配的第二圆孔；所述夹具上的第二圆孔与所述试验块上的第一圆孔对齐后装入所述销钉。
2.如权利要求1所述的拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，所述试验块包括固定部和贴片部，所述试验块的两端为所述固定部；所述固定部包括上固定部和下固定部；中间为所述贴片部；
所述固定部的厚度大于所述贴片部。
3.如权利要求2所述的拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，所述第一圆孔包括第一上圆孔和第一下圆孔；所述第一上圆孔设置于所述上固定部，所述第一下圆孔设置于所述下固定部。
4.如权利要求3所述的拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，所述试验块的贴片部上设置有五个用于测量应变的电阻应变片；所述试验块的上固定部处设置有一个温度补偿应变片。
5.如权利要求4所述的拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，所述夹具包括上夹具和下夹具；所述上夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一上圆孔匹配的第二上圆孔；所述下夹具的凹槽处设置有与所述试验块上的第一下圆孔匹配的第二下圆孔。
6.如权利要求5所述的拉伸与弯曲组合变形试验装置，其特征在于，所述销钉包括上销钉和下销钉；
所述上夹具上的第二上圆孔与所述试验块上的第一上圆孔对齐后装入所述上销钉；
所述下夹具上的第二下圆孔与所述试验块上的第一下圆孔对齐后装入所述下销钉。
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