壓彎組合變形復(fù)合試樣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓彎組合變形復(fù)合試樣，用于高等學(xué)校及高職高專等工科材料力學(xué)和工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，屬于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為了把學(xué)生培養(yǎng)成為社會(huì)需要的高素質(zhì)人才，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不斷深入，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由單一實(shí)驗(yàn)到組合實(shí)驗(yàn)，從簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)到綜合實(shí)驗(yàn)全面展開。綜合實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)分析解決工程實(shí)際問(wèn)題、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要實(shí)驗(yàn)，綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇非常關(guān)鍵既要考慮與課程的關(guān)聯(lián)又要考慮與工程實(shí)際的貼近，還要考慮學(xué)生的接受能力。壓縮和彎曲是兩種基本變形，實(shí)際構(gòu)件中比比皆是，在受壓構(gòu)件中由于制造或安裝誤差可能會(huì)使載荷作用位置偏離理想狀態(tài)產(chǎn)生偏心壓縮，偏心壓力作用下將發(fā)生壓縮和彎曲的組合變形，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析和計(jì)算偏心大小、偏心角度所產(chǎn)生的應(yīng)力變化對(duì)構(gòu)件造成的影響非常有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析和計(jì)算偏心大小、偏心角度所產(chǎn)生的應(yīng)力變化對(duì)構(gòu)件造成的影響的壓彎組合變形復(fù)合試樣。
[0004]本實(shí)用新型薄壁矩形管、加載園盤、固定園盤三者為上下結(jié)構(gòu)，其中:中間部分為薄壁矩形管，所述薄壁矩形管上部為加載圓盤，下部為固定圓盤，兩圓盤的形心與薄壁矩形管的軸線重合。在薄壁矩形管四個(gè)方角處縱向粘貼電阻應(yīng)變片。
[0005]加載圓盤上刻有加載區(qū)及加載等偏心矩圓周線，所述加載區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，所述圓周線上標(biāo)有加載點(diǎn)。
[0006]固定圓盤上對(duì)稱地開有兩條圓弧形滑槽，所述圓弧形滑槽與加載圓盤的第II加載區(qū)和第IV加載區(qū)相對(duì)應(yīng)。
[0007]所述薄壁矩形管截面尺寸是50*25*1.18mm。
[0008]所述加載圓盤和固定賀盤用焊接方式連接在薄壁矩形管兩端。
[0009]薄壁矩形管四個(gè)方角處縱向粘貼八枚電阻應(yīng)變片。
[0010]本實(shí)用新型薄壁矩形管兩端焊接加載園盤和固定園盤，通過(guò)在加載園盤上設(shè)置加載區(qū)和等偏心矩圓周線，就可計(jì)算出薄壁矩形管截面上的應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加載方便，力學(xué)分析全面深入，教學(xué)效果良好。這種試樣填補(bǔ)了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的一個(gè)空白，由該試樣組成的薄壁矩形管偏心壓縮壓彎組合變形應(yīng)力測(cè)定綜合實(shí)驗(yàn)既與課程結(jié)合緊密又貼近工程實(shí)際，難易程度適中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力有很好的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]附圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1-薄壁矩形管、2-加載圓盤、3-加載區(qū)、4-等偏心距圓周線、5-加載點(diǎn)、6-電阻應(yīng)變片、7-固定圓盤、8-滑槽。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本實(shí)用新型即壓彎組合變形復(fù)合試樣由三部分組成，中間部分為薄壁矩形管I是試樣的核心部件，上下兩部分為加載圓盤2和固定圓盤7，兩圓盤的形心與薄壁矩形管I的軸線重合，它們之間用焊接方式連接。
[0014]所述薄壁矩形管I采用50*25*1.18mm優(yōu)質(zhì)不銹鋼鋼管制成，在其每個(gè)方角處縱向共粘貼八枚電阻應(yīng)變片6用于四個(gè)側(cè)面、四個(gè)方角的應(yīng)變測(cè)量。
[0015]所述加載圓盤2位于薄壁矩形管I上方并與其垂直，它用厚度6mm的不銹鋼板做成，直徑為120mm。加載圓盤2上面分出第1、第I1、第II1、第IV加載區(qū)域，每一區(qū)域有第一及第二等偏心距圓周線4，等偏心距圓周線上標(biāo)有不同角度的加載點(diǎn)5。加載點(diǎn)5的位置可任意選擇，選定的位置均由兩個(gè)變量確定，設(shè)定在第I區(qū)域加載點(diǎn)5 ( A點(diǎn))偏心矩L=50mm、角度θ=60。ο
[0016]固定圓盤7位于薄壁矩形管I下方，它也用厚度6mm的不銹鋼做成，直徑為120mm。固定圓盤7起固定整個(gè)試樣的作用，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了改變偏心矩和測(cè)點(diǎn)角度在其上面對(duì)稱地開有兩個(gè)滑槽8，通過(guò)滑槽8用螺栓將試樣與基礎(chǔ)平臺(tái)固定。
[0017]本實(shí)用新型可與多種加力裝置組成薄壁矩形管偏心壓縮壓彎組合變形應(yīng)力測(cè)定綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)偏心矩和偏心角度進(jìn)行不同的組合。不管那種情形實(shí)驗(yàn)都可以完成以下內(nèi)容:(I)計(jì)算和測(cè)量薄壁矩形管橫截面上的應(yīng)力分布；(2)計(jì)算和測(cè)量薄壁矩形管橫截面上最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力；(3)計(jì)算和測(cè)量薄壁矩形管橫截面上中性軸的位置；
(4)計(jì)算理論值和測(cè)量值的誤差；(5)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析構(gòu)件的強(qiáng)度和安全問(wèn)題。
[0018]實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)選定加載圓盤2上的加載點(diǎn)5設(shè)置于A點(diǎn)處(A點(diǎn)設(shè)置在加載區(qū)3的I區(qū)，第二等偏心距圓周線4和60角方向)，讓加載點(diǎn)5與加力構(gòu)件壓頭對(duì)準(zhǔn)，此時(shí)用螺栓通過(guò)固定圓盤7上的滑槽8將試樣與基礎(chǔ)固定。將薄壁矩形管I四個(gè)方角上的八枚電阻應(yīng)變片6和一枚溫度補(bǔ)償應(yīng)變片與電阻應(yīng)變儀按1/4橋方式連接，即可進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。按照實(shí)驗(yàn)方案對(duì)試樣施加壓力，薄壁矩形管I受偏心壓縮后將產(chǎn)生壓縮和彎曲的組合變形，其橫截面上只有正應(yīng)力，分布規(guī)律為線性分布。這時(shí)在截面上存在一條中性軸，將截面分成受拉和受壓兩個(gè)區(qū)域，橫截面上最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力及中性軸的位置隨加載位置不同而不同。加載位置可以用兩個(gè)變量(偏心矩L和角度Θ )確定，根據(jù)材料力學(xué)理論可以計(jì)算出此時(shí)薄壁矩形管截面上應(yīng)力分布規(guī)律、最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力及中性軸的位置。
[0019]試樣受力后從電阻應(yīng)變儀上測(cè)量出薄壁矩形管I四個(gè)面上的應(yīng)變，根據(jù)胡克定律把應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)力，即可得到薄壁矩形管截面上實(shí)驗(yàn)測(cè)量的應(yīng)力分布規(guī)律、最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力及中性軸的位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:薄壁矩形管(1)、加載圓盤(2)、固定圓盤(7)三者為上下結(jié)構(gòu)，其中:中間部分為薄壁矩形管(1)，薄壁矩形管(I)上部為加載圓盤(2)，下部為固定圓盤(7)，兩圓盤的形心與薄壁矩形管(I)的軸線重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:在薄壁矩形管四個(gè)方角處縱向粘貼電阻應(yīng)變片(6 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:加載圓盤(2)上刻有加載區(qū)(3)及加載等偏心矩圓周線(4)，所述加載區(qū)(3)分為四個(gè)區(qū)域，所述圓周線上標(biāo)有加載點(diǎn)(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:固定圓盤(7)上對(duì)稱地開有兩條圓弧形滑槽，所述圓弧形滑槽與加載圓盤(2)的第II加載區(qū)和第IV加載區(qū)相對(duì)應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:所述薄壁矩形管(I)截面尺寸是 50*25*1.18mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓彎組合變形復(fù)合試樣，其特征在于:所述加載圓盤(2)和固定圓盤(7 )用焊接方式連接在薄壁矩形管(I)兩端。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種壓彎組合變形復(fù)合試樣，用于高等學(xué)校及高職高專等工科材料力學(xué)和工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，屬于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域。本實(shí)用新型薄壁矩形管、加載園盤、固定園盤三者為上下結(jié)構(gòu)，兩圓盤的形心與薄壁矩形管的軸線重合。本實(shí)用新型薄壁矩形管兩端焊接加載園盤和固定園盤，通過(guò)在加載園盤上設(shè)置加載區(qū)和等偏心矩圓周線，就可計(jì)算出薄壁矩形管截面上的應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加載方便，力學(xué)分析全面深入，教學(xué)效果良好。這種試樣填補(bǔ)了材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的一個(gè)空白，由該試樣組成的薄壁矩形管偏心壓縮壓彎組合變形應(yīng)力測(cè)定綜合實(shí)驗(yàn)既與課程結(jié)合緊密又貼近工程實(shí)際，難易程度適中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力有很好的作用。
【IPC分類】G09B23/10
【公開號(hào)】CN204695642
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520156145
【發(fā)明人】朱云, 方治華, 李革, 顧勇強(qiáng), 賈宏玉, 黃智德
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古科技大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日