1、 8 力和扭矩的測量8-1單選題1、關于輪輻式彈性元件，下列敘述中有誤的是（ ）。(A) 輪輻式彈性元件對加載方式不敏感，抗偏載性能好；(B) 輪輻式彈性元件測向穩定，是剪切受力的彈性元件；(C) 在各輪輻上下表面分別安裝應變計；(D) 應變計分別安裝在輪輻的側面。2、在工程結構上粘貼應變計時，（ ）的做法是不適當的。(A) 貼片前用細砂紙交叉打磨試件，用4H鉛筆劃線，用丙酮檫凈表面；(B) 粘貼后用兆歐表測量絕緣電阻；(C) 接線后采用硅膠作應變計的保護；(D) 在環境溫度下使用酚醛樹脂粘接劑粘貼應變計。3、在復雜受力情況下的單向應力測量中，如果試件材料的泊松比為0.3，利用電橋的加減特性或

2、橋臂電阻的串、并聯 最大可以使拉壓力測量的讀數增加到實際應變的（ ）倍。(A) 2 ； (B) 1.3 ；(C) 1.6；(D) 4 8-2填空題 1、在平面應力狀態下測量主應力，當主應力方向完全未知時，使用（ ）應變化。 2、測量轉軸扭矩時，應變計應安裝在與軸中心線成（ ）的方向上。 3、在轉軸扭矩測量中，（ ）集電裝置結構簡單，使用方便，但是許用的線速度較低。 8-3 簡答題1、以單臂工作為例，說明在進行電阻應變測量時，消除溫度影響的原理和條件？把工作應變片和補償片接在相鄰橋臂，利用電橋的加減特性消除溫度的影響。條件是被測件與粘貼完補償片溫度的補償板的材料相同；工作應變片和補償片的規格型號

3、相同；工作應變片和補償片處于相同溫度場中。 2、轉軸扭矩的測量方法有哪幾種？試述采用應變原理測量轉軸扭矩的原理及方法。扭矩測量方法如下：測量轉軸的應變，例如應變式扭矩測量；測量轉軸兩橫截面的相對扭轉角，例如用磁電感應式、光電感應式傳感器測量扭矩；測量軸材料導磁率的變化，例如采用壓磁式傳感器測量扭矩。應變式扭矩測量方法如下： 沿與軸線方向粘貼應變片，應變計的布置及組橋方式應考慮靈敏度、溫度補償及抵消拉、壓及彎曲等非測量因素干擾的要求，如圖8-1所示。若沿與軸線方向軸的應變值為1，則扭矩為 式中 E材料的彈性模量；材料的泊松比；Wn材料的抗扭模量。測量前應做扭矩標定。若應變儀輸出應變為儀，則儀/4

4、對于實心圓軸 圖中電橋輸出可經拉線式或電刷式集電裝置連接到電阻應變儀。圖8-11 簡述常溫固化的箔式應變計安裝步驟，說出使用的工具和材料。(1) 檢查和分選應變計。用放大鏡做應變計的外觀檢查，用歐姆表和電橋測量和分選應變計。(2) 試件的表面處理。用砂紙打磨試件表面，用鉛筆畫線，用無水酒精或丙酮等試劑清潔表面。(3) 貼片。用502膠或環氧樹脂型粘結劑，用小鑷子撥正，上復玻璃紙等不被粘結的薄膜后，擠壓出多余的膠水和氣泡。基本固化后，去掉薄膜。(4) 檢查。用放大鏡做粘貼質量的外觀檢查，用兆歐表檢查敏感柵與試件的絕緣電阻。(5) 接線。用絕緣套管保護引線，通過接線端子連接導線。焊接器材有電烙鐵、

5、焊錫、松香等。(6) 檢查。用歐姆表檢查電橋各橋臂的阻值。(7) 防護。用硅橡膠等防護劑防護，用膠帶和布帶包扎，并在導線上做標記。8-4應用題1、一等強度梁上、下表面貼有若干參數相同的應變片，如題圖8.1 所示。梁材料的泊松比為，在力P的作用下，梁的軸向應變為，用靜態應變儀測量時，如何組橋方能實現下列讀數？a) ； b) (1+)； c) 4； d) 2(1+)；e) 0；f) 2題圖8.2解：本題有多種組橋方式，例如圖8-3所示。題圖8.32、如圖8.4所示，在一受拉彎綜合作用的構件上貼有四個電阻應變片。試分析各應變片感受的應變，將其值填寫在應變表中。并分析如何組橋才能進行下述測試：(1)

6、只測彎矩，消除拉應力的影響；(2) 只測拉力，消除彎矩的影響。電橋輸出各為多少？題圖8.4解（1）組橋如圖8.5a。題圖8.5設構件上表面因彎矩產生的應變為，材料的泊松比為，供橋電壓為u0，應變片的靈敏度系數為K。各應變片感受的彎應變如表8.1-1。表8.1-1R1R2R3R4-可得輸出電壓其輸出應變值為 (2)組橋如圖8.5b。設構件上表面因拉力產生的應變為，其余變量同(1)的設定。各應變片感受的應變如表8.1-2。表8.1-2R1R2R3R4-可得輸出電壓輸出應變值為 3、用YD15型動態應變儀測量鋼柱的動應力，測量系統如題圖10.6所示，若R1=R2=120，圓柱軸向應變為220，=0.

7、3，應變儀外接負載為Rfz=16，試選擇應變儀衰減檔，并計算其輸出電流大小。（YD15型動態應變儀的參數參見表8.3-1和8.3-2。）表8.3-1 YD-15應變儀衰減檔位衰減檔位置131030100衰減檔總電阻（）600600600600600衰減檔用電阻（）60020060206信號衰減比（）10033103.31量程（）1003001000300010000表8.3-2 YD-15應變儀輸出及靈敏度匹配電阻（）12,21620501000輸出靈敏度(mA/）0.250.0930.0250.0110（mV/）滿量程輸出（mA）259.32.511（V）解電橋輸出應變由題表8.3-1選衰減

8、檔3。由題表8.3-2可知16負載時的靈敏度為0.093mA/，于是，輸出電流的幅值I=4、用三軸45應變花測得受力構件一點的應變值為：0=267，45=570，90=79，已知材料的彈性模量E1.96105Mpa，0.3，試計算主應力大小和方向。解：它們與零度應變計的夾角分別為：5、用三角形應變花測得受力構件某點的應變值為：0=400，60=250，120=300，已知材料的彈性模量E1.9613105Mpa，0.3, 試計算主應力大小和方向。它們與零度應變計的夾角分別為：6、應變電橋如圖8-7所示，其中R1，R2為應變計（R=120，K=2）；若分別并聯Ra=200k，Rb=60k，Rc=

9、20k，各相當于多少應變值輸出？圖8-77、在一特性常數 A=5/N的等強度梁上，安裝應變計如圖8-8，若懸臂端加載P=20N，泊松比=0.25，根據圖8-9中貼片和組橋方式，填寫靜態應變測量時的儀器讀數（）。R9，R10為溫度補償片。圖8-8150-150-400125200圖8-98、用應變計測量一個小軸的扭矩，測量系統框圖如圖8-10，試在圖8-11中表示如何布片和組橋，要求電橋的靈敏度最高并消除附加彎曲和拉、壓載荷的影響。已知小軸直徑D=25mm，彈性模量E=2105MPa，泊松比=0.25；應變儀靈敏度K=10mV/，滿量程輸出為1V，衰減檔位置如表8-1所示；由A/D和PC構成虛擬

10、儀器，設定其滿量程輸出為1000。（抗彎截面模量為0.1D3，抗扭截面模量為0.2D3。應變儀的特性參數如表8-1，8-2。）當小軸加載扭矩為T=50Nm時，請選擇應變放大器增益檔，如果把顯示值標定為輸入扭矩，標定系數應為多少？圖8-10圖8-11解：布片和組橋方式參見圖8-1。軸的扭轉公式為：于是，可以求得=445=4100=400I=K=10400=4000 mV衰減檔位置10，輸出電壓為U0=4000/10=400 mV顯示應變 0= U01000/1000 mV =4009、用應變計測量一模擬小軸的扭矩，測量系統框圖如圖8-12，電橋電源電壓為15V，應變計靈敏度系數為2.0。試在圖8

11、-11中表示如何布片和組橋，要求電橋的靈敏度最高并消除附加彎曲和拉、壓載荷的影響。已知小軸直徑D=30mm，彈性模量E=2105MPa，泊松比=0.28；應變放大器有1，10，100，1000等4個增益檔，其電壓放大倍數分別為1，10，100，1000，滿量程輸出為5V；由A/D和PC構成虛擬儀器，A/D輸入范圍為5V，虛擬儀器對應的顯示值是5000mV。當小軸加載扭矩為T=50Nm時，請選擇應變放大器增益檔，如果把顯示值標定為輸入扭矩，標定系數應為多少？圖8-12 mV選增益1000，輸出電壓為 mV標定系數 K=50/1778=0.02812 N-m / mV10、設計一圓筒形拉（壓）力傳

12、感器，如何布片組橋才能消除加載偏心的影響，并由最大可能的靈敏度？最大負荷P=9.8kN時，電橋輸出的應變值為1150，若材料的彈性模量E=1.96105MPa，泊松比=0.25，且設定此傳感器彈性元件的內徑為20mm，試確定傳感器彈性元件的外徑。解：布片和組橋方式見圖8-13所示。試件的實際應變值=/2(1+) =1150/2(1+0.25)=460圖8-13負荷等式為： 0.785(D2d2)E=98000.785(D2202)10-61.9610510646010-6=9800于是，有 D=23.2mm11、減速器速比為i=3.5，輸入軸直徑d=50mm，輸出軸直徑D=80mm，利用應變計

13、按扭矩測量方法測得輸入軸應變讀數d=700，輸出軸應變讀數D=540，兩軸材料相同，布片接橋相同，求減速器的機械效率。解：因為 所以，機械效率=(2T2)/(1T1) =(DD3)/(idd3) =(540803)/( 3.5700503)=0.912、見圖8-14所示，力P作用在一個懸臂梁上（該梁的各種參數均為已知），試問如何布片、接橋和計算才能測得P？圖8-14解：把P分解成Px和Py，并在梁上布片，如圖8-15(a)所示。測量Py的組橋方式如圖8-15(b)所示，測量Px的組橋方式如圖8-15(c)所示。P力的大小：P=(Px2+Py2)1/2圖8-15P與Px之間的夾角： =arctan(Py/Px)13 矩形橫截面的發動機連桿承受拉力N（示意圖如圖8.16所示）。為了測量拉力，如何布片組橋