多功能材料力学实验装置设计方案

⑴ 材料力学弯扭组合变形实验原理是什么

一．实验目的
1.测定薄壁圆管外表上一点的主应力；
2.验证弯扭组合变形理论公式；
3.掌握电阻应变片花的使用。
二．实验设备和仪表
1.静态数字电阻应变仪；
2.弯扭组合试验台。
.实验计算简图如下所示：

在D点作用一外力，通过BD杆作用在C点，同时产生弯矩和扭矩；
第 2 页
2.应变测量常常采用电阻应变花，把几个敏感栅制作成特 殊夹角形式，组合在同一基片上。本实验采用直角应变花，在A，B，C，D四点〔这四点分别布置在圆管正前方、正上方、正前方，正下方〕上各贴一片，分别沿，，方向，如下图。测量并记录每一点三个方向的应变值、、。
第 3 页

正上方和正下方〔B、D点〕处于弯扭组合情况下，同时作用有弯曲正应力和扭转切应力，其中弯曲正应力上端受拉，下端受压，而前方和前方由于弯矩作用产生的切应力远远小于扭转产生
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的切应力，所以可以忽略不计，这样，在前后位置只受扭转剪应力。
3.理论应变的计算公式及简单推导
弯曲正应力计算公式：； 〔1〕
扭转剪应力计算公式：； 〔2〕
根据〔1〕〔2〕式可计算出理论上作用在每点的应力值。
第 5 页
由应力状态理论分析可知，薄壁圆管外表上各点均处于平面应力状态。假设在被测位置x,y平面键简握，沿x,y方稿庆向的线应变为，剪应变为 ，根据应变分析可知，该点任一方向的线应变计算公式为：
〔3〕
将分别用，，代替，可得到x,y方向的应变方程组：
第 6 页
〔4〕
由此，可得到解出每点、、值的公式：
〔5〕
另外，根据2中的分析，利用材料力学相关公式，可得，的理论计算公式为：
第 7 页
〔6〕
这样，将〔1〕〔2〕〔6〕式代入到〔5〕式中，即可求解每点、、的理论值。
4.将计算得到的理论值直接与测试仪上显示的数据进展比照，分析误差。
四．实验步骤
第 8 页
1.测量试件尺寸、加力臂的长度和测点距力臂的距离，记录试件的相关物理性质；
2.按测试要求，将所测各点的应变片接入电阻应变仪，并调整好所用仪器设备；
3.试验加载，根据薄壁圆管尺寸及许用力，采用初始值为100N，逐级加载100N，最大值500N的加载方案进展实验；
4.依次记录各点相应的应变值；
第 9 页
5.完成试验后，卸除荷载，关闭电源，将所用仪器恢复到初始状态；
五．数据记录与分析
测点
角度
荷载/N
理论值/1e-6
实验值/1e-6
误差/1e-6
上顶点B点

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
前顶点A点

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
500
386.3
459
72.7
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材料力学弯扭组合变形实验原理是什么
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弯扭组合变形实验(主应力)
弯扭组合变形实验 一、实验目的 ——主应力的测定 1．测量薄壁圆管在弯曲和扭转组合变形下，其表面一点的主应力大小及方位。 2．掌握用电阻应变花测量某一点主应力大小及方位的方法。 3．将测点主应力值与该

⑵ 多功能物料科学配比称重装置设计

自动化配料称重系统被广泛用于食品、药品和化学材料中，如调味料、活性成分和催化剂。这些自动化控制系统，使制造商能够增加产量，减少劳动力和材料的变化。这些自动化系统还简化了批量跟踪和生产记录的保存。
随着生产过程自动化水平的提升，称重传感器已是生产过程控制中不可或缺的一个必要装置。称重传感器现在已经覆盖了所有的称重领域，从料斗、料罐称重到汽车衡、起重机等称重均可实现，自动配料称重到粉体颗粒进量控制等也都可以通过称重传感器实现。高精度称重传感器或称重模块可用于工业现场在线计量及配料控制，为更方便地接入工业测量控制系统中，可提供多种规格的称重变送器。亦可提供专门的配料控制器用以完成罐装包装、配料等生产过程连续自动化运行或控制。在工业生产控制中，由于机器需要长时间连续运转，这对设备的可靠性就有着极高的要求。称重传感器需满足这一需求，可靠性高，抗干扰能力强，防雷性能好。可实现不间断工作，节约停机启动时间；维护方便，系统整体成本低等特点。
配料称重系统是由称重传感器，称重仪表，控制系统的结合，达到对罐体的称重计量工作，从而进行控制的系统。称重及控制系统主要由多只称重传感器，多路接线盒(含放大器)，显示仪表，输出多程控制信号组成。该系统可应用于各种箱体称重，罐装液体，固体称重及干粉搅拌机，砂浆配料搅拌机，液体配料罐等。用户可以直接接入PLC系统、终端控制系统、实现多程控制及自动化控制.

⑶ 实验方案设计

一、 实验内容

考虑不同库水升降条件下,“浸泡—风干”循环作用对岩石试样实验, 对每一期试样进行单轴或三轴实验, 得出在不同水位升降条件下对岩体力学参数的影响规律, 及在不同“浸泡—风干”循环期次作用下力学参数劣化规律。

二、 试验岩样

试验所用砂岩取自三峡库区秭归沙镇溪镇白水河滑坡, 为侏罗系上沙溪庙组砂岩。在同一个岩层开出较大片的岩块, 并在现场切割成小块运回试验室钻心取样。 根据《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—99)、 《水利水电工程岩石试验规程》(SL264—2001)以及国际岩石力学学会推荐标准, 同时满足RMT-150C岩石力学试验系统三轴试验岩样规格要求, 经过细心切磨制成尺寸为Φ50mm×100mm圆柱形试件。 试样的精度严格满足规范要求: 高度、 直径偏差≤±0.3mm, 试件两端面不平整度≤±0.05mm(图5-1)。

岩石矿物鉴定结果为绢云母中粒石英砂岩(图5-2), 孔隙式钙质胶结结构, 基质具微细鳞片变晶结构的中粒砂状结构。 岩石由石英、 长石、 岩屑、 云母等组成。 碎屑组分有燧石岩屑, 次角-次圆状, 粒径0.3mm, 占10%; 石英碎屑, 次角-次圆状, 均匀分布,粒径0.3～0.5mm, 占80%; 基质组分为绢云母, 占10%。

图5-9 有压岩石溶解仪的结构图

图5-10 水压力室俯视图

图5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解试验仪为本试验开发的一种模拟库水压及库水升降条件下岩石溶解试验仪, 下面将对该仪器进行详细的介绍。

(1)一种模拟库水压力条件的仪器的研制

本实验仪器为一种模拟库水压力状态下水-岩作用的实验装置, 模拟蓄水后库岸岩(土)体所受水压力环境, 通过考虑不同水压力及水位升降条件下的岩石-水作用的浸泡实验, 研究库水条件下的水-岩作用及力学损伤特征。 为了达到上述目的, 本仪器制作由岩石溶解室(压力室), 动、 静水模拟控制系统, 压力控制系统, 压力传感带等组成。

水压力室: 主要由底座、 圆柱形水压力室和盖板组成, 底板与盖板之间分布有八根加固螺栓, 通过密封垫圈将圆柱形水压力室固定在底座和盖板之间。水压力室采用不锈钢和有机玻璃制作, 以便承受较大压力。

压力控制系统: 由内部压力传导系统和外部压力控制系统组成。在水压力室底部安装一个压力传感带与外部压力控制系统相接, 该压力传感带与外部压力控制系统相连; 外部压力控制系统由供压装置和高精度压力表以及压力传导管道组成, 通过高精度压力表将15MP压力转变为0～1.4MP(量程范围)的压力传递到压力传感带(稳压状态), 通过压力传感带将压力传递给水, 进而控制水压力室中的水压, 满足实验要求达到的压力状态。

动、 静水模拟控制系统: 该系统由稳压电源、 直流电机、 叶轮组成。 直流电机安装在水压力室的底板下部, 通过转轴与水压力室内部的叶轮相连。 可以模拟在动水状态下岩石的溶解特征, 也可以模拟在静水状态下岩石的溶解特征; 同时, 通过控制直流电机转速进一步模拟在不同动水状态下岩石的溶解特征。 与压力控制系统组合可以进一步模拟在水库库水压力状态下(具有一定的流速情况下)的水-岩作用。 同时在水压力室下部设置水样采集口, 通过水样分析研究岩石溶解特征。

(2)岩石溶解仪操作步骤

a. 压力室放置试样。 首先将制备好的岩样放入水压力室内, 分层直立或横卧摆放;盖上盖板并将加固螺栓拧紧, 固定好。

b. 压力室充水。 通过进水管向水压力室内注水, 注水期间将放气螺丝打开, 将水压力室内空气排除, 直至水漫出注水管后, 封闭进水管, 拧紧放气螺丝。

c. 控制压力室水压力。 连接外部压力控制系统与内部压力控制系统, 确认连接完成后, 将总控箱中的气源压力调节阀全部放开(拧至最松位置), 放气阀放到“开”的位置。 缓慢旋转气源压力调节阀, 按照实验要求调节压力, 并通过外部压力系统通过压力传到装置将压力传递给水, 保证水-岩作用是在一定库水条件下进行。

d. 取出试样。 完成一个实验周期之后(实验流程要求), 获取试样之前, 首先关闭总气源(氮气瓶), 按照试验流程调节阀慢慢将气源压力减小, 打开放气阀以及放气螺丝,使残余气体放出。 开放水样采集口, 获取足够水样供分析。 取出岩样做相应分析。

(3)岩石溶解试验仪的特点

该仪器制作的优点是: 结构简单、 易操作、安全可靠, 可以模拟库区岩体所处不同水压力环境, 根据需要保持或调节水压力状态模拟库水位升降; 设置动、 静水模拟控制系统, 以模拟库水扰动; 设置取水管道, 以便分析离子浓度的变化。

该仪器可以模拟在库水升降条件及水压力状态下岩石所处的水环境, 为研究库水条件下水-岩作用机理及力学特性而提供一套室内实验平台。

⑷ 材料力学教学需要哪些设备呢

压杆稳定实验机 振动声学测试分析系统 动态信号处理系统 激振器、冲击力锤、常温加速度传感器及高温加速度传感器 电子万能试验机 力传感器及引伸计 波高采集系统 力学多功能教学实验系统等。