实验力学试题库.doc
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1、P2 3;p10 3;p18 9;p20 3 二,2;p21 3,5;p22 11;p23 10,9P24 3;p 27 ;线拟合;p28 3 ;p34 五-九试题一、填空题1. 当应变计与应变仪连接的导线较长时,例如大于10 m以上,由于导线本身有一定电阻值,它和应变计一起串联在应变电桥的桥臂上而又不参加变形,这将使指示应变小于真实应变,可以通过改变应变仪的 灵敏系数 来修正。2. 压缩实验时,试件两端面涂油的目的是 减小摩擦;低碳钢压缩后成鼓形的原因 压头及支撑面对其塑性流动的限制 。3. 颈缩阶段中应力应变曲线下降的原因 采用的原始面积及长度计算应力应变,而不是实时的真实面积和真实长度
2、。二、选择题1. 用标距50 mm和100 mm的两种拉伸试样,测得低碳钢的屈服极限分别为、,伸长率分别为和。比较两试样的结果,则有以下结论,其中正确的是( C )。A ,; B ,=;C ,; D ,=。2. 铸铁圆棒在外力作用下,发生图示的破坏形式,其破坏前的受力状态如图( D )。 3. 受扭圆轴上贴有3个应变片,如图所示, 实验时测得应变片( C )的读数为0。 A:1和2; B:2和3; C:1和3; D:1、2和3。三、零、构件测试方案设计、计算1.用组合试验台做超静定梁(静不定梁)实验时,用两个铰支端来代替固定端,为此所带来的误差可用实验验证,请设计一个电测方案。说明 :1)应变
3、计怎样布置?2)所测结果怎样说明是固定端或铰支端?R2 上下沿轴线方向贴两个应变计, 1/4桥,若两通道读数不同则说明该处存在弯矩,近似固定端,若两通道读数差别不大,几乎相等则铰支端。2. 用四枚应变计自行设计布片和接桥方案,试求图示薄壁容器的 (1)主应力1和2;(2)内压p。设容器的直径D、壁厚、材料的弹性模量E及泊松比m 为已知。要求所接电桥有最大的灵敏度。R1R2ABCDRa Rb补偿片 3. 立柱受压受弯(弯矩的方向未知),已知材料的弹性模量E,泊松比,立柱直径,应变计灵敏系数K,应变仪灵敏系数K仪。试设计贴片方案和接桥方案,确定立柱所受的轴向压力F及弯矩M以及弯矩的方向(以和x轴的
4、夹角表示)。xyFF 4 图示圆轴承受轴力F、弯矩M和扭矩T的共同作用。已知材料的弹性模量E,泊松比及圆轴直径d。试用4枚应变计自行设计布片和接桥方案,测量 (1) 轴力F ; (2) 扭矩T;(3) 弯矩M。答案一、填空题1.灵敏系数;2.减少摩擦、压头及支撑面对其塑性流动的限制;3.采用的原始面积及长度计算应力应变,而不是实时的真实面积和真实长度。二、选择题1. C;2. D ;3. C 三、零、构件测试方案设计、计算1.用组合试验台做超静定梁(静不定梁)实验时,用两个铰支端来代替固定端,为此所带来的误差可用实验验证,请设计一个电测方案。说明 :1)应变计怎样布置?2)所测结果怎样说明是固
5、定端或铰支端?R2 上下沿轴线方向贴两个应变计, 1/4桥,若两通道读数不同则说明该处存在弯矩,近似固定端,若两通道读数差别不大,几乎相等则铰支端。R1R2ABCD2. 用四枚应变计自行设计布片和接桥方案,试求图示薄壁容器的 (1)主应力1和2;(2)内压p。设容器的直径D、壁厚、材料的弹性模量E及泊松比m 为已知。要求所接电桥有最大的灵敏度。 补偿片Ra Rb(a)(b)(c)R2R44R1R3R3R1R2R44补偿片RRRRRRAAACBCBBCDDD 3. 立柱受压受弯(弯矩的方向未知),已知材料的弹性模量E,泊松比,立柱直径,应变计灵敏系数K,应变仪灵敏系数K仪。试设计贴片方案和接桥方
6、案,确定立柱所受的轴向压力F及弯矩M以及弯矩的方向(以和x轴的夹角表示)。xyR1R2R44R3FF 补偿片M可以分解成方向和方向的矩,分别为和测轴力时接桥方案(a),测接桥方案(b), 测接桥方案(c), , (a)(b)R11R22R3R4RRRRAABCBCDD4 图示圆轴承受轴力F、弯矩M和扭矩T的共同作用。已知材料的弹性模量E,泊松比及圆轴直径d。试用4枚应变计自行设计布片和接桥方案,测量 (1) 轴力F ; (2) 扭矩T;(3) 弯矩M。(c)R1R44R2R3BCD,测接桥方案(a):测接桥方案(b):测接桥方案(C)2题1图1所示为一矩形截面构件,受一对轴向拉力F作用,F作用
7、位置存在允许误差,已知构件截面尺寸为:,材料的弹性模量为,泊松比为,试问用怎样的测量方案能准确测出拉力?给出测试方案的计算表达式。题1方案一:全桥测量方案,消除在z方向存在加载偏差的影响图2 题1贴片方案 图3 题1接桥方案一将、和均作为工作片按全桥联结,见图3,可测得:,从而平均应变 所以,同理,消除在y方向存在加载偏差的影响, 将、和均作为工作片按全桥联结,可测得:将两次得到的载荷取平均,即得到较准确的拉力测量值。题1方案二:半桥测量方案,消除在z方向存在加载偏差的影响 图4 题1 接桥方案2 将、和均作为工作片按半桥串联联结,见图4,可测得: ,从而平均应变 所以, 图5 题1接桥方案2
8、同理,消除在y方向存在加载偏差的影响, 将、和均作为工作片按半桥串联联结,见图5,可测得:将两次得到的载荷取平均,即得到较准确的拉力测量值。题1方案三:全桥测量方案,消除在y、z方向同时存在加载偏差的影响将、和及、和均作为工作片按全桥桥串联联结,见图6,可测得: 从而平均应变 所以, 图6 题1接桥方案三题2:图7所示为一矩形截面构件,受一对偏心拉力F作用,已知构件截面尺寸为:,材料的弹性模量为,泊松比为,欲采用电阻应变片测量方法测出偏心拉力及偏心距,试给出构件测试方案设计和、计算表达式。(此提可不考虑加载存在偏差)图7题2方案一:应变片粘贴方式见图8 图8将、和均作为工作片按全桥联结,见图3
9、,可测得:,从而平均应变 所以, (1)将、和均作为工作片按全桥联结,见图9,可测得:而: (2)将(1)带入(2),可得偏心距。 图9 题2方案一接桥方案题2方案二:应变片粘贴方式见图8将、和均作为工作片按全桥联结,见图3,可测得:,从而平均应变 所以, (1)将、均作为工作应变片按半桥联接,见图10,可测得,而: (2)将(1)带入(2),可得偏心距。 图10题2 方案三:应变片粘贴方式见图11图11 题2 应变片贴片位置示意图将应变片接入1/4电桥,作为温度补偿片,见图12,可测得: 图12将、应变片按半桥接入电桥,见图13,可测得, 而: ,将带入,可得偏心距 图13 图 14题2方案
10、四:应变片粘贴方式见图11将应变片接入1/4电桥,作为温度补偿片,见图14,可测得: (1)将、应变片按半桥接入电桥,见图12,可测得,而: (2)将(1)带入(2),可得偏心距。 题2方案五:将应变片作为工作片接入1/4电桥,作为温度补偿片,可测得: 将应变片作为工作片接入1/4电桥,作为温度补偿片,可测得,而: ,将带入,可得偏心距。题2方案六:将应变片作为工作片接入1/4电桥,作为温度补偿片,可测得,而: (1)将应变片接入1/4电桥,作为温度补偿片,可测得,而: (2)将(1)+(2)可得,(1)(2)并将带入可得偏心距。题3:图15所示为一矩形截面构件,受一对偏心拉力F作用,已知构件
11、截面尺寸为:,材料的弹性模量为,泊松比为,欲采用电阻应变片测量方法测出偏心拉力及偏心位置,试给出构件测试方案和、计算表达式。图15 图16题3方案一:应变片粘贴方式见图16将、和及、和均作为工作片按全桥桥串联联结,见图6,可测得: 从而平均应变 所以, (1)将、和及、和均作为工作片按全桥桥串联联结,见图17,可测得: (2) 图17而: (3) (4)将、和均作为工作片按全桥联结,见图9,可测得:而: (5)将(3)、(4)带入(2),再与(1)、(5)联立求解可得偏心位置。题3方案二:应变片粘贴方式见图16将、和及、和均作为工作片按全桥串联联结,见图6,可测得: 从而平均应变 所以, (1
12、)将、和及、和均作为工作片按全桥串联联结,见图17,可测得: (2)而: (3) (4)将、和均作为工作片按半桥联结,见图18,可测得: 图18而: (5)将(3)、(4)带入(2),再与(1)、(5)联立求解可得偏心位置。题3方案三:应变片粘贴方式见图16将、和及、和均作为工作片按全桥桥串联联结,见图6,可测得: 从而平均应变 所以, (1)将、和均作为工作片按半桥串联联结,见图19,可测得: (2) 图19而: (3)将、和均作为工作片按半桥串联联结,见图18,可测得: (4) 图18而: (5)将(1)分别带入(3)、(5)可得偏心位置。题3方案四:应变片粘贴方式见图20将、应变片按半桥
13、接入电桥,可测得 (1)将、应变片按半桥接入电桥,可测得 (2)图20 题3 应变片贴片示意图将应变片按1/4桥接入电桥,作为温度补偿片,可测得 (3)将(2)、(3)联立求解,可得、,再将带入(1)可得题3方案五:将应变片按1/4桥接入电桥,作为温度补偿片,可测得 (1)将应变片按1/4桥接入电桥,作为温度补偿片,可测得 (2)将应变片按1/4桥接入电桥,作为温度补偿片,可测得 (3)将(1)、(3)相加可得,(1)、(3)相减并带入可得,将带入(2)可得。题4图21为一压力容器罐示意图,试问怎样从表面一点处测量某一方向的正应变,来推知容器壁厚?已知:容器所受内压,平均直径为,容器罐的弹性模
14、量为,泊松比为。图21 压力容器罐示意图 图22题4方案一:过图22所示单元体沿1方向贴一应变片,将此应变片按1/4桥接入电桥,另选一应变片贴在压力容器罐的不受力处作为温度补偿片(如图22中的3位置处),可测得由于 , 所以, 题4方案二:过图22所示单元体沿1和2方向上各贴一应变片,将此二应变片均作为工作片按半桥接入电桥,温度互相补偿,可测得,由于 , 即: 所以, 题4方案三:过图22所示单元体沿1、2方向的45度角平分线方向贴一应变片,将此应变片按1/4桥接入电桥,另选一应变片贴在压力容器罐的不受力处作为温度补偿片(如图22中的3位置处),可测得由于 , (1)由虎克定律: (2) (3
15、)将(2)+(3)带入(1)得:所以, 题4方案四:过图22所示单元体沿2方向贴一应变片,将此应变片按1/4桥接入电桥,另选一应变片贴在压力容器罐的不受力处作为温度补偿片(如图22中的3位置处),可测得由于 , 所以, 题5图23 所示截面为圆形的刚架结构,在端点H处受一与刚架平面相垂直的力,已知、及截面直径,问通过怎样的应变片布局和电测方案能测量出所有各段的内力,并能画出内力图。图23题6在一连续梁上作用有与之相连构件产生的横向载荷如图7所示,已知连续梁的横截面为矩形截面,面积为,梁的弹性模量为,泊松比为。试问用怎样的贴片方案及电桥设计来测出作用力?给出计算表达式。题7 对于铸铁材料,通过怎
16、样的实验能说明铸铁的压缩屈服极限、剪切屈服极限和拉伸屈服极限三者的关系?题7 答案:(1) 根据铸铁的压缩实验及端口破坏形式说明(2) 根据铸铁的扭转实验及端口破坏形式说明所以, 题8 对于低碳钢材料,通过怎样的实验能说明低碳钢的拉伸屈服极限和剪切屈服极限的关系?题8 答案:低碳钢圆轴扭转时,横截面上的剪应力及与横截面成方向的拉、压应力都相同,均为,扭断时端口沿横截面,说明横截面上的剪应力首先达到屈服,即 题9图示为低碳钢材料的拉伸曲线图,请指出图示中的上屈服强度和下屈服强度分别为: (A). a和b(B). c和b(C). a和d(D). c和d题9答案:(C)题10 图示为低碳钢材料的拉伸
17、曲线图,请分别给出:(1) 断后伸长率(2) 断裂总伸长率(3) 最大力伸长率(4) 最大力非比例伸长率题10答案:(1)(2)(3)(4)31) 拉伸实验时,对圆截面试样,直径为,则其标距下列取法不正确的是(C)A: B: C:2)测弹性模量E,使用球铰式引伸仪,读数表为千分表,其放大系数为多少? (C)A:500 B:1000 C:20003)用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时,当温度补偿应变片所贴的构件材料的线膨胀系数小于被测梁的线膨胀系数时,应变测量结果与真实结果(A)。A:偏大 B:偏小 C:一致4)用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时,当温度补偿应变片的灵敏度高于被测量梁上贴的应变片灵敏度时
18、,应变测量结果与真实结果(B)。A:偏大 B:偏小 C:一致5)有材料拉伸实验中下列说明不正确的是(A和B)A没有屈服阶段的材料不属于塑性材料。B只有弹性阶段和强化阶段,没有屈服阶段和局部变形阶段的材料不属于塑性材料。C对没有明显屈服极限的塑性材料,用来作为屈服指标。6)低碳钢试样拉伸实验时下列描述错误的是(A和B)A:通常就把上屈服极限称为屈服极限或屈服点,用来表示。 B:屈服现象的出现与横截面上最大正应力有直接关系。 C:表面磨光的低碳钢试样屈服时,表面将出现与轴线大致成倾角的条纹。 7)图示为三种材料的应力应变曲线,则:弹性模量最大的材料是(A);强度最高的材料是(A);塑性性能最好的材
19、料是(C)。ABC8)低碳钢的拉伸应力应变曲线如图所示,若加载至C点,然后卸载,则应力回到零值的路径是沿(C)A:曲线cbao; B:曲线cbf(bfoa);C:曲线ce(ceoa);D:曲线cd(cdo);9)直径为的圆截面杆承受处力偶矩,测得该杆表面与纵线成45方向上的线应变为(如图所示),则些材料的剪切弹性模量G为(B)A: B: C:解: ,即:所以10)设和分别为轴向受力杆的轴向线应变和横向线应变,为材料的泊松比,则下面结论正确的是(C)A:, B:, C:, D:,1、在线弹性范围内,材料在拉伸和压缩过程中,_。(A)E相同,不同 (B)E不同,相同 (C)E相同,相同 (D)E不
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