1．用实验方法测定平面应力状态下一点处的主应力；
2．在弯扭组合作用下，用电测法单独测量弯矩和扭矩；
3．进一步熟悉使用电阻应变仪的测量方法。
二、实验仪器、设备
简易加载设备（BZ8001多功能实验台）、DH3818-2静态电阻应变仪、钢板尺。
BZ8001多功能实验台 DH3818-2静态电阻应变仪
三、实验原理和方法
弯扭试验的加载装置如图所示。
弯扭试样（为无缝钢管）的一端固定于机架上，另一端在垂直于轴线的方向上连接有一扇形加力架，由钢丝绳绕扇形加力架的园弧槽与加载系统相连。加载和卸载用旋转加载手轮来实现，荷载的大小由力传感器将信号送出，经放大后显示。
1． 确定主应力和主方向
在弯扭组合下，圆管的m点处于平面应力状态，且属于二向应力状态，但主应力方向未知。实测时由a、b、c三枚应变片组成直角应变花（图a），并把它粘贴中圆管固定端附近的上表面点m，选定如图所示的坐标轴（图5b），
则a、b、c三枚应变片的α角分别为-45°、0°、45°，然后测得三个特
定方向的应变值：
、
、
。
由应变分析可知
主应变为
三个特定方向的应变
、
、
分别为
由以上三式解得
主应变与三个特定方向的应变的
、
、
关系为
主方向为
对线弹性各向同性材料，主应变ε1、ε2与σ1、σ2方向一致，并由广义胡克定律可求出主应力为
最后将实测结果与理论计算结果进行比较。
2．测定弯矩
在靠近固定端的下表面点m′（m′为直径mm′的端点）上，粘贴一枚与m点相同的应变花，其三枚应变片为a′、b′、c′，相对位置如下图所示。
圆管虽为弯扭组合，但m和m′两点沿x方向只有因弯曲引起的拉伸和压缩应变，且两者数值相等等号相反。因此，将m点的应变片b与m′点的应变片b′按下图半桥接线，
得
式中
为温度应变，
即为m点因弯曲引起的应变。因此求得最大弯曲应力为：
还可由下式计算最大弯曲应力，即：
令以上两式相等，便可求得弯矩为：
最后将实测结果与理论计算结果进行比较。
3．测定扭矩
当圆管受纯扭转时，m点的应变片a和c以及m`点的应变片a′和c′都沿主应力方向。又因主应力σ1和σ2数值相等符号相反，故四枚应变片的应变的绝对值相同，且εa与εa′同号，与ε c、εc′异号。如按下图全桥接线，则
这里，ε1即扭转时主应变，再由广义虎克定律得出：
还因扭转时主应力σ1与切应力τ相等，故有
由以上两式不难求得扭矩T为：
最后将实测结果与理论计算结果进行比较。
一、 实验步骤
1、 将应变仪上的测力输出插头与弯扭组合实验用的力传感器连接，加载前先调零。
2、 主应力测定：将m点处的直角应变花的三个应变片的引出线按a、b、c顺序分别接入应变仪的3组接线端子的A、B柱（接线方法同纯弯曲正应力实验）。按单臂接线方式设置电阻应变仪的工作状态并平衡后，加载测量；
3、 弯矩M的测定：将m点处的直角应变花的b片引出线接入线端子的A、B柱，将m′点处的直角应变花的b′片引出线接入接线端子的B、C柱。
4、 扭矩T的测定：将m点处的直角应变花的a、c片引出线分别接入接线端子的A、B柱和B、C柱，将m′点处的直角应变花的a′、c′片引出线接入同一接线端子的C、D柱和A、D柱。
5、 手摇加载手轮，加初始荷载（建议加至10kg，即100N）；
6、 按应变仪上确认键，观察每个测点是否有应变值恒定不变（否则是导线没接好，或应变片损坏。修复后重复此操作），按平衡键清零，力值清零。
7、 继续手摇加载手轮，各次加载增加值建议为30kg（300N）,分别测定和记录各次荷载下的5个测点的应变值。
8、 实验完毕，卸掉荷载，请指导教师检查原始实验数据。
9、 将仪器、工具等恢复原状，清理现场。
五、实验注意事项
1．本实验为综合性实验，既有实测，又有理论分析，因此在实验前应吃透平面状态的应力应变关系。
2．加载时旋转手柄应缓慢，保持平稳加载。
六、实验数据
1、构件的尺寸和机械性质
项
目
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内 径
d
( mm )
|
外 径
D
( mm )
|
扭 转
力 臂
a
( mm )
|
弯 曲
力 臂
c
( mm )
|
弹 性
模 量
E
( Mpa )
|
泊松比
μ
|
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|
数 值
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2、测试记录
