多功能材料力學實驗裝置設計方案

⑴ 材料力學彎扭組合變形實驗原理是什麼

一．實驗目的
1.測定薄壁圓管外表上一點的主應力；
2.驗證彎扭組合變形理論公式；
3.掌握電阻應變片花的使用。
二．實驗設備和儀表
1.靜態數字電阻應變儀；
2.彎扭組合試驗台。
.實驗計算簡圖如下所示：

在D點作用一外力，通過BD桿作用在C點，同時產生彎矩和扭矩；
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2.應變測量常常採用電阻應變花，把幾個敏感柵製作成特 殊夾角形式，組合在同一基片上。本實驗採用直角應變花，在A，B，C，D四點〔這四點分別布置在圓管正前方、正上方、正前方，正下方〕上各貼一片，分別沿，，方向，如下圖。測量並記錄每一點三個方向的應變值、、。
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正上方和正下方〔B、D點〕處於彎扭組合情況下，同時作用有彎曲正應力和扭轉切應力，其中彎曲正應力上端受拉，下端受壓，而前方和前方由於彎矩作用產生的切應力遠遠小於扭轉產生
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的切應力，所以可以忽略不計，這樣，在前後位置只受扭轉剪應力。
3.理論應變的計算公式及簡單推導
彎曲正應力計算公式：； 〔1〕
扭轉剪應力計算公式：； 〔2〕
根據〔1〕〔2〕式可計算出理論上作用在每點的應力值。
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由應力狀態理論分析可知，薄壁圓管外表上各點均處於平面應力狀態。假設在被測位置x,y平面鍵簡握，沿x,y方稿慶向的線應變為，剪應變為 ，根據應變分析可知，該點任一方向的線應變計算公式為：
〔3〕
將分別用，，代替，可得到x,y方向的應變方程組：
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〔4〕
由此，可得到解出每點、、值的公式：
〔5〕
另外，根據2中的分析，利用材料力學相關公式，可得，的理論計算公式為：
第 7 頁
〔6〕
這樣，將〔1〕〔2〕〔6〕式代入到〔5〕式中，即可求解每點、、的理論值。
4.將計算得到的理論值直接與測試儀上顯示的數據進展比照，分析誤差。
四．實驗步驟
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1.測量試件尺寸、加力臂的長度和測點距力臂的距離，記錄試件的相關物理性質；
2.按測試要求，將所測各點的應變片接入電阻應變儀，並調整好所用儀器設備；
3.試驗載入，根據薄壁圓管尺寸及許用力，採用初始值為100N，逐級載入100N，最大值500N的載入方案進展實驗；
4.依次記錄各點相應的應變值；
第 9 頁
5.完成試驗後，卸除荷載，關閉電源，將所用儀器恢復到初始狀態；
五．數據記錄與分析
測點
角度
荷載/N
理論值/1e-6
實驗值/1e-6
誤差/1e-6
上頂點B點

100
-37.9
-43
5.1
200
-75.8
-87
11.2
300
-113.6
-131
17.4
400
-151.5
-174
22.5
500
-189.4
-217
27.6

100
114.2
122
7.8
200
228.3
245
16.7
300
342.5
369
26.5
400
456.6
493
36.4
500
570.8
619
48.2

100
116.7
130
13.3
200
233.3
260
26.7
300
350.1
391
40.9
400
466.6
522
55.4
500
583.3
654
70.7
前頂點A點

100
-77.3
-92
14.7
200
-154.5
-184
29.5
300
-231.8
-277
45.2
400
-309.1
-368
58.9
500
-386.3
-460
73.7

100
0
0
0
200
0
1
1
300
0
-2
2
400
0
-1
1
500
0
-1
1

100
77.3
91
13.7
200
154.5
183
28.5
300
231.8
274
42.2
400
309.1
366
56.9
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386.3
459
72.7
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材料力學彎扭組合變形實驗原理是什麼
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彎扭組合變形實驗(主應力)
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⑵ 多功能物料科學配比稱重裝置設計

自動化配料稱重系統被廣泛用於食品、葯品和化學材料中，如調味料、活性成分和催化劑。這些自動化控制系統，使製造商能夠增加產量，減少勞動力和材料的變化。這些自動化系統還簡化了批量跟蹤和生產記錄的保存。
隨著生產過程自動化水平的提升，稱重感測器已是生產過程式控制制中不可或缺的一個必要裝置。稱重感測器現在已經覆蓋了所有的稱重領域，從料斗、料罐稱重到汽車衡、起重機等稱重均可實現，自動配料稱重到粉體顆粒進量控制等也都可以通過稱重感測器實現。高精度稱重感測器或稱重模塊可用於工業現場在線計量及配料控制，為更方便地接入工業測量控制系統中，可提供多種規格的稱重變送器。亦可提供專門的配料控制器用以完成罐裝包裝、配料等生產過程連續自動化運行或控制。在工業生產控制中，由於機器需要長時間連續運轉，這對設備的可靠性就有著極高的要求。稱重感測器需滿足這一需求，可靠性高，抗干擾能力強，防雷性能好。可實現不間斷工作，節約停機啟動時間；維護方便，系統整體成本低等特點。
配料稱重系統是由稱重感測器，稱重儀表，控制系統的結合，達到對罐體的稱重計量工作，從而進行控制的系統。稱重及控制系統主要由多隻稱重感測器，多路接線盒(含放大器)，顯示儀表，輸出多程式控制制信號組成。該系統可應用於各種箱體稱重，罐裝液體，固體稱重及乾粉攪拌機，砂漿配料攪拌機，液體配料罐等。用戶可以直接接入PLC系統、終端控制系統、實現多程式控制制及自動化控制.

⑶ 實驗方案設計

一、 實驗內容

考慮不同庫水升降條件下,「浸泡—風干」循環作用對岩石試樣實驗, 對每一期試樣進行單軸或三軸實驗, 得出在不同水位升降條件下對岩體力學參數的影響規律, 及在不同「浸泡—風干」循環期次作用下力學參數劣化規律。

二、 試驗岩樣

試驗所用砂岩取自三峽庫區秭歸沙鎮溪鎮白水河滑坡, 為侏羅繫上沙溪廟組砂岩。在同一個岩層開出較大片的岩塊, 並在現場切割成小塊運回試驗室鑽心取樣。 根據《工程岩體試驗方法標准》(GB/T50266—99)、 《水利水電工程岩石試驗規程》(SL264—2001)以及國際岩石力學學會推薦標准, 同時滿足RMT-150C岩石力學試驗系統三軸試驗岩樣規格要求, 經過細心切磨製成尺寸為Φ50mm×100mm圓柱形試件。 試樣的精度嚴格滿足規范要求: 高度、 直徑偏差≤±0.3mm, 試件兩端面不平整度≤±0.05mm(圖5-1)。

岩石礦物鑒定結果為絹雲母中粒石英砂岩(圖5-2), 孔隙式鈣質膠結結構, 基質具微細鱗片變晶結構的中粒砂狀結構。 岩石由石英、 長石、 岩屑、 雲母等組成。 碎屑組分有燧石岩屑, 次角-次圓狀, 粒徑0.3mm, 佔10%; 石英碎屑, 次角-次圓狀, 均勻分布,粒徑0.3～0.5mm, 佔80%; 基質組分為絹雲母, 佔10%。

圖5-9 有壓岩石溶解儀的結構圖

圖5-10 水壓力室俯視圖

圖5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解試驗儀為本試驗開發的一種模擬庫水壓及庫水升降條件下岩石溶解試驗儀, 下面將對該儀器進行詳細的介紹。

(1)一種模擬庫水壓力條件的儀器的研製

本實驗儀器為一種模擬庫水壓力狀態下水-岩作用的實驗裝置, 模擬蓄水後庫岸岩(土)體所受水壓力環境, 通過考慮不同水壓力及水位升降條件下的岩石-水作用的浸泡實驗, 研究庫水條件下的水-岩作用及力學損傷特徵。 為了達到上述目的, 本儀器製作由岩石溶解室(壓力室), 動、 靜水模擬控制系統, 壓力控制系統, 壓力感測帶等組成。

水壓力室: 主要由底座、 圓柱形水壓力室和蓋板組成, 底板與蓋板之間分布有八根加固螺栓, 通過密封墊圈將圓柱形水壓力室固定在底座和蓋板之間。水壓力室採用不銹鋼和有機玻璃製作, 以便承受較大壓力。

壓力控制系統: 由內部壓力傳導系統和外部壓力控制系統組成。在水壓力室底部安裝一個壓力感測帶與外部壓力控制系統相接, 該壓力感測帶與外部壓力控制系統相連; 外部壓力控制系統由供壓裝置和高精度壓力表以及壓力傳導管道組成, 通過高精度壓力表將15MP壓力轉變為0～1.4MP(量程范圍)的壓力傳遞到壓力感測帶(穩壓狀態), 通過壓力感測帶將壓力傳遞給水, 進而控制水壓力室中的水壓, 滿足實驗要求達到的壓力狀態。

動、 靜水模擬控制系統: 該系統由穩壓電源、 直流電機、 葉輪組成。 直流電機安裝在水壓力室的底板下部, 通過轉軸與水壓力室內部的葉輪相連。 可以模擬在動水狀態下岩石的溶解特徵, 也可以模擬在靜水狀態下岩石的溶解特徵; 同時, 通過控制直流電機轉速進一步模擬在不同動水狀態下岩石的溶解特徵。 與壓力控制系統組合可以進一步模擬在水庫庫水壓力狀態下(具有一定的流速情況下)的水-岩作用。 同時在水壓力室下部設置水樣採集口, 通過水樣分析研究岩石溶解特徵。

(2)岩石溶解儀操作步驟

a. 壓力室放置試樣。 首先將制備好的岩樣放入水壓力室內, 分層直立或橫卧擺放;蓋上蓋板並將加固螺栓擰緊, 固定好。

b. 壓力室充水。 通過進水管向水壓力室內注水, 注水期間將放氣螺絲打開, 將水壓力室內空氣排除, 直至水漫出注水管後, 封閉進水管, 擰緊放氣螺絲。

c. 控制壓力室水壓力。 連接外部壓力控制系統與內部壓力控制系統, 確認連接完成後, 將總控箱中的氣源壓力調節閥全部放開(擰至最松位置), 放氣閥放到「開」的位置。 緩慢旋轉氣源壓力調節閥, 按照實驗要求調節壓力, 並通過外部壓力系統通過壓力傳到裝置將壓力傳遞給水, 保證水-岩作用是在一定庫水條件下進行。

d. 取出試樣。 完成一個實驗周期之後(實驗流程要求), 獲取試樣之前, 首先關閉總氣源(氮氣瓶), 按照試驗流程調節閥慢慢將氣源壓力減小, 打開放氣閥以及放氣螺絲,使殘余氣體放出。 開放水樣採集口, 獲取足夠水樣供分析。 取出岩樣做相應分析。

(3)岩石溶解試驗儀的特點

該儀器製作的優點是: 結構簡單、 易操作、安全可靠, 可以模擬庫區岩體所處不同水壓力環境, 根據需要保持或調節水壓力狀態模擬庫水位升降; 設置動、 靜水模擬控制系統, 以模擬庫水擾動; 設置取水管道, 以便分析離子濃度的變化。

該儀器可以模擬在庫水升降條件及水壓力狀態下岩石所處的水環境, 為研究庫水條件下水-岩作用機理及力學特性而提供一套室內實驗平台。

⑷ 材料力學教學需要哪些設備呢

壓桿穩定實驗機 振動聲學測試分析系統 動態信號處理系統 激振器、沖擊力錘、常溫加速度感測器及高溫加速度感測器 電子萬能試驗機 力感測器及引伸計 波高採集系統 力學多功能教學實驗系統等。