P23；p103；p189；p203二，2；p213,5；p2211；p2310,9P243；p27；線擬合；p283；p34五-九試題一、填空題1.當應變計與應變儀連接的導線較長時，例如大于10m以上，由于導線本身有一定電阻值，它和應變計一起串聯在應變電橋的橋臂上而又不參加變形，這將使指示應變小于真實應變，可以通過改變應變儀的靈敏系數來修正。2.壓縮實驗時，試件兩端面涂油的目的是減小摩擦；低碳鋼壓縮后成鼓形的原因壓頭及支撐面對其塑性流動的限制。3.頸縮階段中應力應變曲線下降的原因采用的原始面積及長度計算應力應變，而不是實時的真實面積和真實長度。二、選擇題用標距50mm和100mm的兩種拉伸試樣，測得低碳鋼的屈服極限分別為、，伸長率分別為和。比擬兩試樣的結果，那么有以下結論，其中正確的選項是(C)。A，>；B，=；C，>；D，=。2.鑄鐵圓棒在外力作用下，發生圖示的破壞形式，其破壞前的受力狀態如圖〔D〕。3.受扭圓軸上貼有3個應變片，如下圖,實驗時測得應變片(C)的讀數為0。A：1和2；B：2和3；C：1和3；D：1、2和3。SHAPE三、零、構件測試方案設計、計算1.用組合試驗臺做超靜定梁〔靜不定梁〕實驗時，用兩個鉸支端來代替固定端，為此所帶來的誤差可用實驗驗證，請設計一個電測方案。說明：1〕應變計怎樣布置？2〕所測結果怎樣說明是固定端或鉸支端？R2R2上下沿軸線方向貼兩個應變計,1/4橋,假設兩通道讀數不同那么說明該處存在彎矩,近似固定端，假設兩通道讀數差異不大，幾乎相等那么鉸支端。2.用四枚應變計自行設計布片和接橋方案，試求圖示薄壁容器的(1)主應力σ1和σ2；(2)內壓p。設容器的直徑D、壁厚、材料的彈性模量E及泊松比為。要求所接電橋有最大的靈敏度。R1RR1R2ABCDRaRaRb補償片3.立柱受壓受彎〔彎矩的方向未知〕，材料的彈性模量E，泊松比，立柱直徑，應變計靈敏系數K，應變儀靈敏系數K儀。試設計貼片方案和接橋方案，確定立柱所受的軸向壓力F及彎矩M以及彎矩的方向(以和x軸的夾角表示)。xxyFF4圖示圓軸承受軸力F、彎矩M和扭矩T的共同作用。材料的彈性模量E，泊松比及圓軸直徑d。試用4枚應變計自行設計布片和接橋方案，測量(1)軸力F；(2)扭矩T；(3)彎矩M。答案一、填空題1.靈敏系數；2.減少摩擦、壓頭及支撐面對其塑性流動的限制；3.采用的原始面積及長度計算應力應變，而不是實時的真實面積和真實長度。二、選擇題1.C；2.D；3.CSHAPE三、零、構件測試方案設計、計算1.用組合試驗臺做超靜定梁〔靜不定梁〕實驗時，用兩個鉸支端來代替固定端，為此所帶來的誤差可用實驗驗證，請設計一個電測方案。說明：1〕應變計怎樣布置？2〕所測結果怎樣說明是固定端或鉸支端？R2R2上下沿軸線方向貼兩個應變計,1/4橋,假設兩通道讀數不同那么說明該處存在彎矩,近似固定端，假設兩通道讀數差異不大，幾乎相等那么鉸支端。R1R2ABCD2.用四枚應變計自行設計布片和接橋方案，試求圖示薄壁容器的(1)主應力σ1和σ2；(2)內壓p。設容器的直徑DR1R2ABCD補償片R補償片RaRb〔a〕〔b〕〔c〕R2R44R1R3R3R1R2R44補償片R〔a〕〔b〕〔c〕R2R44R1R3R3R1R2R44補償片RRRRRRAAACBCBBCDDDxxyR1R2R44R3FF補償片補償片M可以分解成方向和方向的矩，分別為和測軸力時接橋方案〔a〕,測接橋方案〔b〕,測接橋方案〔c〕,，〔a〕〔b〕R11R22R3R4RRRRAABCBCDD4圖示圓軸承受軸力F、彎矩〔a〕〔b〕R11R22R3R4RRRRAABCBCDD〔c〕R〔c〕R1R44R2R3BCD,,測接橋方案〔a〕：測接橋方案〔b〕：測接橋方案〔C〕2題1圖1所示為一矩形截面構件，受一對軸向拉力F作用，F作用位置存在允許誤差，構件截面尺寸為：,材料的彈性模量為，泊松比為，試問用怎樣的測量方案能準確測出拉力？給出測試方案的計算表達式。題1方案一：全橋測量方案，消除在z方向存在加載偏差的影響圖2題1貼片方案圖3題1接橋方案一將、、和均作為工作片按全橋聯結，見圖3，可測得：，從而平均應變所以，同理，消除在y方向存在加載偏差的影響,將、、和均作為工作片按全橋聯結，可測得：將兩次得到的載荷取平均，即得到較準確的拉力測量值。題1方案二：半橋測量方案，消除在z方向存在加載偏差的影響圖4題1接橋方案2將、、和均作為工作片按半橋串聯聯結，見圖4，可測得：，從而平均應變所以，圖5題1接橋方案2同理，消除在y方向存在加載偏差的影響,將、、和均作為工作片按半橋串聯聯結，見圖5，可測得：將兩次得到的載荷取平均，即得到較準確的拉力測量值。題1方案三：全橋測量方案，消除在y、z方向同時存在加載偏差的影響將、、和及、、和均作為工作片按全橋橋串聯聯結，見圖6，可測得：從而平均應變所以，圖6題1接橋方案三題2：圖7所示為一矩形截面構件，受一對偏心拉力F作用，構件截面尺寸為：,材料的彈性模量為，泊松比為，欲采用電阻應變片測量方法測出偏心拉力及偏心距，試給出構件測試方案設計和、計算表達式。〔此提可不考慮加載存在偏差〕圖7題2方案一：應變片粘貼方式見圖8圖8將、、和均作為工作片按全橋聯結，見圖3，可測得：，從而平均應變所以，〔1〕將、、和均作為工作片按全橋聯結，見圖9，可測得：而：〔2〕將〔1〕帶入〔2〕，可得偏心距。圖9題2方案一接橋方案題2方案二：應變片粘貼方式見圖8將、、和均作為工作片按全橋聯結，見圖3，可測得：，從而平均應變所以，〔1〕將、均作為工作應變片按半橋聯接，見圖10，可測得，而：〔2〕將〔1〕帶入〔2〕，可得偏心距。圖10題2方案三：應變片粘貼方式見圖11圖11題2應變片貼片位置示意圖將應變片接入1/4電橋，作為溫度補償片，見圖12，可測得：圖12將、應變片按半橋接入電橋，見圖13，可測得，而：，將帶入，可得偏心距圖13圖14題2方案四：應變片粘貼方式見圖11將應變片接入1/4電橋，作為溫度補償片，見圖14，可測得：〔1〕將、應變片按半橋接入電橋，見圖12，可測得，而：〔2〕將〔1〕帶入〔2〕，可得偏心距。題2方案五：將應變片作為工作片接入1/4電橋，作為溫度補償片，可測得：將應變片作為工作片接入1/4電橋，作為溫度補償片，可測得，而：，將帶入，可得偏心距。題2方案六：將應變片作為工作片接入1/4電橋，作為溫度補償片，可測得，而：〔1〕將應變片接入1/4電橋，作為溫度補償片，可測得，而：〔2〕將〔1〕+〔2〕可得，〔1〕—〔2〕并將帶入可得偏心距。題3：圖15所示為一矩形截面構件，受一對偏心拉力F作用，構件截面尺寸為：,材料的彈性模量為，泊松比為，欲采用電阻應變片測量方法測出偏心拉力及偏心位置，試給出構件測試方案和、計算表達式。圖15圖16題3方案一：應變片粘貼方式見圖16將、、和及、、和均作為工作片按全橋橋串聯聯結，見圖6，可測得：從而平均應變所以，〔1〕將、、和及、、和均作為工作片按全橋橋串聯聯結，見圖17，可測得：〔2〕圖17而：〔3〕〔4〕將、、和均作為工作片按全橋聯結，見圖9，可測得：而：〔5〕將〔3〕、〔4〕帶入〔2〕，再與〔1〕、〔5〕聯立求解可得偏心位置。題3方案二：應變片粘貼方式見圖16將、、和及、、和均作為工作片按全橋串聯聯結，見圖6，可測得：從而平均應變所以，〔1〕將、、和及、、和均作為工作片按全橋串聯聯結，見圖17，可測得：〔2〕而：〔3〕〔4〕將、、和均作為工作片按半橋聯結，見圖18，可測得：圖18而：〔5〕將〔3〕、〔4〕帶入〔2〕，再與〔1〕、〔5〕聯立求解可得偏心位置。題3方案三：應變片粘貼方式見圖16將、、和及、、和均作為工作片按全橋橋串聯聯結，見圖6，可測得：從而平均應變所以，〔1〕將、、和均作為工作片按半橋串聯聯結，見圖19，可測得：〔2〕圖19而：〔3〕將、、和均作為工作片按半橋串聯聯結，見圖18，可測得：〔4〕圖18而：〔5〕將〔1〕分別帶入〔3〕、〔5〕可得偏心位置。題3方案四：應變片粘貼方式見圖20將、應變片按半橋接入電橋，可測得〔1〕將、應變片按半橋接入電橋，可測得〔2〕圖20題3應變片貼片示意圖將應變片按1/4橋接入電橋，作為溫度補償片，可測得〔3〕將〔2〕、〔3〕聯立求解，可得、，再將帶入〔1〕可得題3方案五：將應變片按1/4橋接入電橋，作為溫度補償片，可測得〔1〕將應變片按1/4橋接入電橋，作為溫度補償片，可測得〔2〕將應變片按1/4橋接入電橋，作為溫度補償片，可測得〔3〕將〔1〕、〔3〕相加可得，〔1〕、〔3〕相減并帶入可得，將帶入〔2〕可得。題4圖21為一壓力容器罐示意圖，試問怎樣從外表一點處測量某一方向的正應變，來推知容器壁厚？：容器所受內壓，平均直徑為,容器罐的彈性模量為，泊松比為。圖21壓力容器罐示意圖圖22題4方案一：過圖22所示單元體沿1方向貼一應變片，將此應變片按1/4橋接入電橋，另選一應變片貼在壓力容器罐的不受力處作為溫度補償片〔如圖22中的3位置處〕，可測得由于，所以，題4方案二：過圖22所示單元體沿1和2方向上各貼一應變片，將此二應變片均作為工作片按半橋接入電橋，溫度互相補償，可測得，由于，即：所以，題4方案三：過圖22所示單元體沿1、2方向的45度角平分線方向貼一應變片，將此應變片按1/4橋接入電橋，另選一應變片貼在壓力容器罐的不受力處作為溫度補償片〔如圖22中的3位置處〕，可測得由于，〔1〕由虎克定律：〔2〕〔3〕將〔2〕+〔3〕帶入〔1〕得：所以，題4方案四：過圖22所示單元體沿2方向貼一應變片，將此應變片按1/4橋接入電橋，另選一應變片貼在壓力容器罐的不受力處作為溫度補償片〔如圖22中的3位置處〕，可測得由于，所以，題5圖23所示截面為圓形的剛架結構，在端點H處受一與剛架平面相垂直的力，、及截面直徑，問通過怎樣的應變片布局和電測方案能測量出所有各段的內力，并能畫出內力圖。圖23題6在一連續梁上作用有與之相連構件產生的橫向載荷如圖7所示，連續梁的橫截面為矩形截面，面積為，梁的彈性模量為，泊松比為。試問用怎樣的貼片方案及電橋設計來測出作用力？給出計算表達式。題7對于鑄鐵材料，通過怎樣的實驗能說明鑄鐵的壓縮屈服極限、剪切屈服極限和拉伸屈服極限三者的關系？題7答案：根據鑄鐵的壓縮實驗及端口破壞形式說明根據鑄鐵的扭轉實驗及端口破壞形式說明所以，題8對于低碳鋼材料，通過怎樣的實驗能說明低碳鋼的拉伸屈服極限和剪切屈服極限的關系？題8答案：低碳鋼圓軸扭轉時，橫截面上的剪應力及與橫截面成方向的拉、壓應力都相同，均為，扭斷時端口沿橫截面，說明橫截面上的剪應力首先到達屈服，即題9圖示為低碳鋼材料的拉伸曲線圖，請指出圖示中的上屈服強度和下屈服強度分別為：(A).a和b(B).c和b(C).a和d(D).c和d題9答案：〔C〕題10圖示為低碳鋼材料的拉伸曲線圖，請分別給出：斷后伸長率斷裂總伸長率最大力伸長率最大力非比例伸長率題10答案：〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕3拉伸實驗時，對圓截面試樣，直徑為，那么其標距以下取法不正確的選項是〔C〕A：B：C：2〕測彈性模量E，使用球鉸式引伸儀，讀數表為千分表，其放大系數為多少？〔C〕A：500B：1000C：20003〕用惠斯登電橋測量純彎曲梁應變時，當溫度補償應變片所貼的構件材料的線膨脹系數小于被測梁的線膨脹系數時，應變測量結果與真實結果〔A〕。A：偏大B：偏小C：一致4〕用惠斯登電橋測量純彎曲梁應變時，當溫度補償應變片的靈敏度高于被測量梁上貼的應變片靈敏度時，應變測量結果與真實結果〔B〕。A：偏大B：偏小C：一致5〕有材料拉伸實驗中以下說明不正確的選項是〔A和B〕A．沒有屈服階段的材料不屬于塑性材料。B．只有彈性階段和強化階段，沒有屈服階段和局部變形階段的材料不屬于塑性材料。C．對沒有明顯屈服極限的塑性材料，用來作為屈服指標。6〕低碳鋼試樣拉伸實驗時以下描述錯誤的選項是〔A和B〕A：通常就把上屈服極限稱為屈服極限或屈服點，用來表示。B：屈服現象的出現與橫截面上最大正應力有直接關系。C：外表磨光的低碳鋼試樣屈服時，外表將出現與軸線大致成傾角的條紋。7〕圖示為三種材料的應力—應變曲線，那么：彈性模量最大的材料是〔A〕；強度最高的材料是〔A〕；塑性性能最好的材料是〔C〕。AABC8〕低碳鋼的拉伸應力—應變曲線如下圖，假設加載至C點，然后卸載，那么應力回到零值的路徑是沿〔C〕A：曲線cbao;B：曲線cbf(bf∥oa);C：曲線ce(ce∥oa);D：曲線cd(cd∥oσ);9)直徑為的圓截面桿承受處力偶矩，測得該桿外表與縱線成45o方向上的線應變為〔如下圖〕，那么些材料的剪切彈性模量G為〔B〕A：B：C：解：，即：所以10〕設ε和ε'分別為軸向受力桿的軸向線應變和橫向線應變,μ為材料的泊松比,那么下面結論正確的選項是(C)A：，B：，C：，D：，1、在線彈性范圍內，材料在拉伸和壓縮過程中，________。(A)E相同，不同(B)E不同，相同(C)E相同，相同(D)E不同，不同。2、低碳鋼試棒拉伸破壞后，標距由100mm變為130mm，直徑由10mm變為7mm。其泊松比為_________________。(A)(B)(C)(D)以上算法都不對3、電測E和的實驗，測得，，那么該試件泊松比為__________.(A)(B)(C)(D)4、低碳鋼試棒破壞的兩種斷口a、b如下圖，它們_________。(a)(b)(A)a為拉伸破壞，b為扭轉破壞。(B)a為扭轉破壞,b為拉伸破壞。(C)a、b均為拉伸破壞(D)a、b均為扭轉破壞5、低碳鋼試棒扭轉破壞是______________(A)沿橫截拉斷(B)沿橫截剪斷(C)沿45度螺旋面拉斷(D)沿45度螺旋面剪斷6、鑄鐵試件扭轉破壞是______(A)沿橫截拉斷(B)沿橫截剪斷(C)沿45度螺旋面拉斷(D)沿45度螺旋面剪斷7、低碳鋼抗拉能力_________抗剪能力。8、鑄鐵鋼抗拉能力_________抗剪能力。9、鑄鐵壓縮受_________應力破壞。10.簡述液壓萬能試驗機操作順序和要領。11.在電阻應變測量應變時、在測量電路中接入補償電阻應變片。補償電阻應變片起什么作用?1.C2.D3.C4.A5.B6.C7.大于8.小于9.剪應力10.簡述液壓萬能試驗機操作順序和要領。答：〔1〕操作步驟

1、檢查送油閥和回油閥門是否處于關閉位置；檢查夾頭的類型和規格是否與試件相匹配；檢查保險開關是否有效。

2、根據估計的最大載荷Pmax選擇適當的力值量程，并換好對應的擺錘。3、調節機器零位。加載前，測力指針應指在度盤上的“零〞點，否那么必須加以調整。調整時，先開動油泵，將活動平臺升起5~10mm左右，然后調整擺桿上的平衡鉈，使擺桿保持鉛直位置，再轉動水平齒桿使指針對準“零〞點。4、安裝試件。拉伸試件如果空間不夠，那么須調整拉伸空間，在空載的情況下，用調位電機調節下夾頭的位置。

5、撥回隨動指針與測力指針靠攏，使繪圖裝置紙筆就位，筆要處于零線位置，且保持適當壓力。

6、開動油泵電動機數分鐘，檢查運轉是否正常。然后緩緩翻開送油閥，慢速加載試驗，讀取試驗數據。7、實驗完畢，關閉送油閥，并立即停機，脫開繪圖裝置紙筆，然后取下被破壞的試件。緩緩翻開回油閥，將油液泄回油箱，最后將一切機構復原，并清理機器。〔2〕操作要領1、試驗前，一定要給油缸里充一些油，使活動平臺上升少許，以消除自重。

2、指針調零時，擰動水平齒桿要小心。不許抬壓，以免機構滑扣，毀壞精密絲扣和細牙輪。

3、拉伸試件夾緊后，不得再調整下夾頭的位置，同時也不能調整測力指針到零。

4、不準用調位電機對試件施行加載和卸載。升、降方向不能直接變換，必須按停止按鈕后再進行變換。5、開啟油泵前，送油閥和回油閥一定要置于關閉位置，加載、卸載和回油均應緩慢進行。嚴防送油閥開得過大，測力指針走得太快，致使試件受到沖擊作用。

6、機器開動后，操作不得擅自離開控制臺，且注意力要集中，以免發平安事故。

7、實驗時不得觸動擺錘，以免影響讀數的準確。

8、在實驗過程中，如果聽到異常聲音或發生故障應立即停機，進行檢查和修理。11、在電阻應變測量應變時，在測量電路中接入補償電阻應變片。補償電阻應變片起什么作用?答：補償電阻應變片是消除溫度影響所產生的附加應變。粘貼在構件上的應變片，其電阻值一方面隨構件變形而變化，另一方面，當環境溫度變化時，應變片絲柵的電阻值也將隨溫度改變而變化。這種因環境溫度變化引起的應變片電阻值變化，是虛假應變，會帶來很大的誤差，必須消除溫度變化的影響。4一、機械性能測試試驗(50分，每題10分)1．某塑性材料拉伸試驗采用的圓截面試樣，直徑10mm，標距100mm。在線彈性階段，10kN載荷作用下，測得試樣50mm(引伸計夾角間距離)伸長0.0318mm。繼續拉伸時測得下屈服極限載荷為22.8kN，最大載荷為34.0kN，破壞后的標距長131.24mm，破壞局部的最小直徑為6.46mm。試求解及答復：1)這種材料的E、s、b、、。另外該材料是什么方式失效？導致失效的是什么應力？2)當載荷到達22kN時產生0.04的應變，此時對應的彈性應變和塑性應變各為多少？答：1)，，，屈服失效，與軸線成45o面上的最大切應力。2)，2．簡述低碳鋼拉伸的冷作硬化現象，其對材料的力學性能有何影響？答：低碳鋼拉伸強化階段卸載時，應力——應變關系保持與線彈性階段平行。它提高了材料的比例極限(提高了彈性范圍)，降低了塑性變形。3．某材料采進行扭轉試驗，圓截面試樣外表拋光，直徑10mm，在開始階段，每隔10N.m，標距100mm內測得相對扭轉角分別為o/m、o/m、和。發現在43.0N.m處，試樣外表出現軸向線與橫向線網格，且扭轉圖曲線出現平臺，繼續加載，在98.4N.m處試樣斷裂。試答復及求解：1)該材料扭轉失效方式是什么？試樣外表網格是如何產生的？最后的斷面應該如何？2)根據給定試驗數據求出其相關力學參量。答：1)該材料扭轉失效方式是屈服，外表的網格是橫截面和縱截面上的最大切應力產生。最后的斷面是橫截面。2)，，4．低碳鋼和灰鑄鐵扭轉斷裂時橫截面真實切應力分布是否有區別，為什么？答：低碳鋼是塑性材料，有屈服現象，在屈服階段之后，其扭轉角增加很快，承當的扭矩增加很小，即扭轉圖近似一直線，因此整個橫截面切應力趨向于相同大小。鑄鐵扭轉破壞之前塑性變形很小，所以近似按線彈性假設，認為橫截面切應力與點到圓心距離呈正比。5．扭轉試驗計算極慣性矩和抗扭截面系數對測量圓軸直徑要求是否一樣？答：不一樣，極慣性矩是取標距和中間三個截面平均直徑的平均值計算，抗扭截面系數是取標距和中間三個截面平均直徑的最小值計算。二、電測試驗(50分，每題10分)1．TTp圖1R1R2圖1所示薄壁圓筒受內壓p和扭矩T作用，其平均直徑D，壁厚t(<D/10)，彈性模量E，泊松比均，在圓筒外壁沿軸向和周向粘貼兩垂直應變片R1和RTTp圖1R1R21)全橋接法測量內壓p的接橋電路。2)p與測量值d的理論關系。3)如果想用半橋測量扭矩T大小，該如何貼片和接橋，并給出相關求解公式。答：1)布片圖如圖1a2)，3)沿與軸線夾布片R1和R2(R1沿-45o方向)，接半橋(圖1b)所示)，R2R2RR1ABDCR2R1ABDCR3R4圖1a)R圖1b)b圖2ahF1R1F2R2R3b圖2ahF1R1F2R2R3R41)用全橋接法給出測量F1的接橋電路及相應求解過程。2)如另外增加兩個補償片R5和R6，給出測量F2的接橋電路及相應的求解過程。答：1)橋路如圖2a所示。2)取R1、R3(或R2、R4)與R5、R6按圖2b)接橋R3R1AR3R1ABDCR5R6圖2b)R2BR1CACAR3R4R3R4DD圖圖2a)3．上題中如果只用一個應變片測量F1，試給出布片方案和計算公式。答：1)在梁任意界面h/2(中性層)處沿45o方向布片。2)hFlAhFlA答：1)在梁上下外表任意位置沿縱向各布一個應變片，將兩個應變片按標準半橋接橋。2)5．彎扭組合實驗裝置及應變計分布如圖2a)所示。A、B兩點各粘貼一個45o—3應變花，其中R2、R5沿軸線方向，將A點R3和B點R4應變計分別接1/4橋，測得其應變值分別為及，試給出扭矩和剪力分別產生的橫截面切應力的計算公式(材料的E、)。RR1FABABAR3BR4R6R2R5答：1)2)51、某低碳鋼材料的屈服極限為，單向受拉，在力F作用下，橫截面上的軸向線應變為，正應力為，且；當拉力F卸去后，橫截面上軸向線應變為。問此低碳鋼的彈性模量E是多少？2、在材料的拉伸試驗中，對于沒有明顯的屈服階段的材料，以作為屈服極限〔產生0.2%的塑性應變時的應力or條件屈服極限or名義屈服極限orσ0.2〕3、簡述低碳鋼和鑄鐵兩種材料拉伸試驗曲線的異同，并分別說明表征這兩種材料力學性能的材料指標。低碳鋼拉伸試驗曲線可以分為四個階段，即彈性階段、屈服階段、強化階段和破壞階段，從低碳鋼拉伸試驗曲線上，可以確定材料的比例極限、彈性極限、屈服極限和強度極限。而鑄鐵拉伸試驗上沒有明顯的直線段，材料不服從胡克定律，沒有屈服階段，變形很小，只有唯一的強度指標σb。4、對同一材料的共6個標準試件，通過拉伸試驗分別測得其斷裂強度為470MPa,480MPa,465MPa,380MPa,485MPa,475MPa.通過平均法得到該材料的斷裂強度為〔475MPa，應該去掉有明顯偏差的數據后再取平均值〕5、在對實驗結果的一元線性回歸分析中，〔A〕確定的回歸方程偏差最小。A、最小二乘法B、端值法C、平均法6、如指定有效位數為3，那么實驗數據10.45(+)、10.35、9.565(-)、-9.575的修約結果分別為10.5、10.4、9.56、-9.58。R1R27、根據以下二種受力狀態、貼片方式和要求的量測工程，分別畫出橋路圖，并給出電阻應變儀讀數εrR1R2RR1R2BACR2R1BACR2R1εr=2εBACR1R2εr=〔1+μ〕ε8、簡述電阻應變計的粘貼貼步驟。〔1〕電阻應變計阻值篩選、外觀檢查〔2〕擬粘貼測點的、外表磨光、定位、清洗〔3〕貼片〔4〕固化〔5〕測量導線焊接、固定〔6〕檢查：粘貼質量檢查，短路、斷路、絕緣電阻等檢查〔7〕電阻應變計的防護9、兩輸電鐵塔間的線路會因氣溫的變化而引起導線的垂度發生變化，從而對鐵塔的拉力也會隨溫度而變化，現想在不中斷供電的情況下測出鐵塔間輸電導線中的拉力，請用理論力學匯交力系平衡的原理設計出一個拉力測定裝置。測力、位移計測力、位移計10、試根據電阻應變測試原理，設計一個液體壓力傳感器。銅質盲管液體入口銅質盲管液體入口R1R2簧片R2銅質盲管液體入口R1BBACR1R2等等類似裝置61.隨機誤差大都服從正態分布，它會隨著測量次數的增加而降低。2.1με=10-63.在應變電橋中，按應變片在橋臂中的數量，電橋的接線方法分為半橋和全橋接線法。其中，半橋接線法在實際測量時，又分為兩種情況：單臂測量和半橋〔或雙臂〕測量。4.測量系統的輸出與輸入變化量之比稱為測量系統的靈敏度。如下圖為低碳鋼的σ-ε曲線。與a點對應的應力稱為比例極限，與屈服階段b點對應的應力稱為屈服極限，與最高點c相對應的應力稱為強度極限。三根不同材料的拉伸試件，所得的σ-ε曲線如下圖，那么塑性最好的是桿3，剛度最好的是桿1，強度最好的是桿2。通常對標準差進行點估計的方法有貝塞爾方法、無偏估計法、極大似然法、極差法和最大殘差法。電測法中測點處的測量應變與應變片的電阻變化率〔或電阻的相對變化〕成正比。設應變片的靈敏度系數為2.17，靜態應變儀的靈敏度系數為2.00。讀數應變為290με，那么實測應變應為267.3με。1.根據以下圖中測量列的剩余誤差判斷系統誤差類型，按次序依次判斷正確的選項是〔C〕。〔2〕〔2〕〔1〕〔1〕〔4〕〔3〕〔4〕〔3〕A分別是線性系統誤差、線性系統誤差、周期性系統誤差、復雜系統誤差B分別是恒定系統誤差、線性系統誤差、復雜系統誤差、周期性系統誤差C分別是恒定系統誤差、線性系統誤差、周期性系統誤差、復雜系統誤差D分別是恒定系統誤差、線性系統誤差、周期性系統誤差、周期性系統誤差2.如以下圖所示，黑色小圓點代表測量數據的分布狀態，中心位置為測量理論值，那么下述說法正確的選項是〔D〕〔3〕〔4〕〔2〕〔1〕〔3〕〔4〕〔2〕〔1〕A情況〔1〕隨機誤差大，系統誤差大B情況〔2〕隨機誤差大，系統誤差小C情況〔3〕隨機誤差大，系統誤差小D情況〔4〕隨機誤差小，系統誤差小3.如以下圖所示桿件受力、應變片分布以及應變電測連接線路，那么該電橋測量的應變是〔B〕A由彎矩M引起的正應變B由力P引起的正應變C由彎矩M和P引起的正應變D由彎矩M和P引起的剪應變4.在題3所示圖中，應變儀讀數和被測應變之間的關系是〔A〕ABCD5.以下關于電測法電橋溫度補償的說法正確的選項是：〔D〕A單臂半橋測量法，有兩片工作片，其中一片為溫度補償片B雙臂半橋測量法，有一片工作片，一片溫度補償片C對臂全橋測量法，有四片工作片，兩片溫度補償片D四臂全橋測量法，有四片工作片，且它們相鄰兩對相互溫度補償6．圖中所示箭頭所指處直尺讀數，以下記錄正確的選項是〔A〕A35.00cmB34.9cmC0.35mD0.350m7.鑄鐵壓縮實驗中，鑄鐵的破壞是由〔C〕引起的。A正應力B與軸線垂直的切應力C與軸線成45°的切應力D以上皆是8.材料的扭轉實驗中，以下關于試件各點應力狀態和主應力說法正確的選項是〔C〕。A受扭局部處于純剪切狀態，主應力方向為軸線方向和垂直軸線方向B受扭局部處于純剪切狀態，主應力方向為軸線方向，大小為切應力的倍C受扭局部處于純剪切狀態，主應力方向為軸線方向，大小和切應力相等D桿件各局部均為純剪切狀態，主應力方向為軸線方向和垂直軸線方向，大小和切應力相等9.以下關于應變電測電橋橋臂串聯和并聯電阻說法正確的選項是〔C〕A串聯電阻會放大測試應變，并聯電阻會縮小測試應變B串聯電阻會放大測試應變，并聯電阻根本不會改變測試應變C串聯電阻和并聯電阻均根本不會改變測試應變D串聯電阻根本不會改變測試應變，并聯電阻會縮小測試應變10.測量某零件的極限拉力，其抽樣試驗結果為：119KN，124KN，123KN，128KN，123KN，121KN，123KN，122KN，122KN，120KN，用貝塞爾方法計算標準偏差為：〔A〕A2.5KNB2.1KNC1.9KND2.9KN1．假設10次測量值分別為：41.3，47.2，46.3，48.9，46.9，45.8，46.7，50.1，45.7，45.1試用拉依達準那么〔3準那么〕分析其中有無異常數據？〔10分〕參考答案：〔1〕〔5分〕〔2〕按拉依達準那么，測量值在范圍，即范圍內的測量數據是可信的，依次檢查測量數據可知無可疑數據。〔5分〕2．用擬合如下數據：x：0.5，1.7，2.9，3.5，4.1，4.7，5.1，5.5y：2.78，3.84，5.76，7.25，9.27，12.00，14.31，17.14〔20分〕參考答案：在坐標系中作圖，得一光滑曲線，在曲線上任取兩點，這里取第一和最后一個點，，即和。取中點坐標，從圖上可得所對應y坐標值為6.008。因此〔6分〕于是〔4分〕令，，利用分組法可以求得，，從而，回歸方程為：〔10分〕3.在假定實驗加載設備的情況下，試設計如下所示測定工字梁主應力的實驗。〔30分〕參考答案：〔1〕實驗目的：〔5分〕用實驗的方法測定平面應力狀態下主應力的大小和方向；〔2〕實驗設備及工具：〔5分〕〔a〕實驗加載設備；〔b〕電阻應變儀〔c〕游標卡尺、鋼板尺等〔3〕實驗原理：〔15分〕應變花粘貼位置如上圖所示。對于單個測點的貼片數和貼片方向，要由該點的應力狀態確定。由廣義胡克定律：可知，如果主應力方向一致，那么可令上式中，，得可見在兩向應力狀態下，當主應力方向，只需沿兩個主方向粘貼兩個應變片就可以滿足要求，因此，在梁的中性層A點位置，按粘貼一個直角應變花。如果主應力方向無法預先判定，那么由或可知，假設在三個方向測出三個應變值，將測量結果代入上式任意一式，然后聯立求解，得出之值。再按照求出主應變之值及主應力方向與的夾角，最后由求出主應力值。在梁中性層與邊緣之間的位置B處，粘貼一個“Y〞形應變花，即可滿足實驗要求。〔4〕實驗步驟：〔5分〕〔a〕測定工字梁尺寸，由型鋼表查出有關幾何參數；〔b〕擬定實驗加載方案，確定初載荷與終荷載。注意在終荷載作用下，梁的危險截面上危險點的應力應小于所用梁材質的比例極限；〔c〕按照“屢次獨立加載法〞進行實驗；〔d〕檢查實驗數據；〔e〕機器復位、整理實驗場所。8根據圖示三種材料拉伸時的應力應變曲線，得出如下四種結論，請判斷哪種是正確的：強度極限=，彈性模量，延伸率〔B〕強度極限，彈性模量，延伸率〔C〕強度極限，彈性模量，延伸率〔D〕強度極限，彈性模量，延伸率二．一圓截面桿，材料的應力應變曲線如下圖，假設桿直徑d=10mm，桿長=200mm，桿端承受拉力F=12KN作用，試計算拉力作用時與卸去后，桿的軸向變形；假設軸向拉力F=20KN，那么當拉力作用時與卸去后，桿的軸向變形又分別為何值。三．用加長或增加柵線數的方法改變應變計敏感柵的電阻值,是否能改變應變計的靈敏度系數?為什么?四．矩形截面梁在自由端B處受一力偶M的作用,如圖示.為測定自由端B處的撓度和轉角，實驗者在固定端A的上下底部各貼一相同的應變片,加載后應變儀的度數為r=120×10-5.梁長l=500mm,矩形截面b=10mm,h=20mm.加載變形的過程中為線彈性.bbhlMAB五如圖是截面為矩形的簡支梁，中間受集中載荷P，在梁的中性層A點任意貼一應變片，測得應變值為εα，假設α、E、ν為。試求載荷P的大小。六．主應力測量用的應變花,實驗室大都采用三軸–450應變花,還有一種應變花為三軸–600應變花〔等角應變花〕,如圖示.試導出使用三軸–600應變花而計算主應力的公式,并說明一下兩種應變花的優劣.60600600606006001324ACBD七.圖示懸臂梁上貼應變片1、2、3、4,其靈敏度系數K均相等.OA:OB=1:3,彈性常數為E.求未知力1324ACBDCBACBA八.在構件外表O處，沿與方向粘貼四個應變片，并測得相應正應變依次為與，試判斷上述測試結果是否可靠。九．鑄鐵壓縮試件是沿最大剪應力面破壞的.但實踐說明其破壞截面與水平面不成.而是大約試說明原因并證明.十.承受偏心拉伸的矩形截面如下圖，現用電測法測得該桿上、下兩側面的縱向應變為、，試證明偏心距e與應變和在彈性范圍內滿足以下關系：【解答】一.正確答案是B二解：1.F=12KN時查圖示應力應變曲線，知該桿的軸向應變為拉力作用時，有拉力卸去后2.F=20KN時查圖示應力應變曲線，知該桿的軸向應變為拉力作用時，有此拉力卸去后故殘留軸向變形為三.不能.因為應變計的靈敏度系數主要是由材料決定的,也與金屬絲繚繞形狀、基體及膠層有關.而與金屬絲的長度無關.由靈敏度系數的定義可知:適當增加柵線數可使應變讀數精度增高,但不能改變應變計的靈敏度系數.四.解:由題意可知應變片貼片為半橋線路,溫度補償為工作片補償.五.解1.求約束力2.作剪力圖過A點橫截面上有彎矩和剪力，其中3.A點的應力狀態情況由于A點在中性軸上，故A點彎曲正應力為零，切應力為那么斜截面上正應力為4.利用廣義虎克定律，求P因此，有六.由應變轉換公式可得解出.由可得由可得再由胡克定理可得三軸–450應變花測試的結果用來計算主應力的公式較簡單,但因應變片粘貼的位置角度不準確而引起計算主應力的誤差比擬大.而三軸–600應變花的測試結果用來計算主應力的公式略繁,但因應變片粘貼的位置角度不準確而引起計算主應力的誤差相對較小.七.解:A、B處的彎矩分別為M1和M2,那么由材料力學公式可知1、3、2應變值相等,=八.解：依據平面應變狀態任意方位的正應變公式，有(a)(b)(c)將式(a)和(b)代入(c)，得(d)將以上所得結果代入平面應變狀態任意方位的正應變公式，計算應有的測量值為根據剪切胡克定律有，的實際測量值比上述結果小了一半，這說明題中所給測量結果不可靠。其實，由應變圓可知，無論為何值而同樣說明題中所給的這組測量結果不可靠。九.在鑄鐵壓縮試驗中,鑄鐵的破壞面是最大剪應力面,之所以不是的斜面,主要是由于受壓的材料有滑動內摩擦力所致.設一鑄鐵壓縮試件如圖.其內摩擦系數為f=0.28.試計算受壓破壞時的破壞面的法線與軸線的夾角≈.解:對于任意角相應截面的剪力為即是作函數由橫斜截面應力變換公式可知:令不合題意,故取考查函數可知:因而對應的截面有最大的剪力.十.證明：構件發生軸向拉伸和彎曲變形，在截面上產生正應力彎矩值是負值，上端受拉下端受壓在彈性范圍內：故得證9一、扭轉破壞實驗過程中，為什么鑄鐵試件與低碳鋼試件的斷口形狀差異很大？試說明原因。二、低碳鋼壓縮試件在過屈服階段后，為什么會形成腰鼓形？三、在材料力學測量桿件的變形或應變的實驗中，為什么系統誤差的消除常用增量法？四、試證明：壓縮鑄鐵試件時，破壞面的法線與x軸約成的傾角。題〔四〕圖題〔五〕圖五、一實心圓桿的直徑為，兩端作用的扭矩為，測得該桿外表正點與軸線成方向上的線應變為，,.求其扭矩。六、承受偏心拉伸的矩形截面桿如圖，現用電測法測得該桿上、下兩側面的縱向應變和，試證明偏心距與和在彈性范圍內滿足以下關系：七、圖示懸臂梁在C截面作用向上集中力F，在BC段作用向下均布載荷.在A截面的頂部測得沿軸向線應變，在中性層與軸線成方向的線應變為。材料的彈性摸量E=200GPa，泊松系數，試求載荷F及的大小。八、直徑為d的圓軸承受在鉛直平面內的彎曲力偶，及在端面內的扭轉力偶的聯合作用。試設計電測試驗，以便測出和。假比材料常數、均為。九、為測得圖示矩形截面桿在偏心載荷下載荷P及偏心距e的數值，設計電測試驗方案，列舉可能的貼片方式及電橋連接方式。已有實驗設備：靜態電阻應變儀，游標卡尺，鋼尺，電阻應變片等。十、某一圓軸受到軸向拉力及扭矩作用如圖，用電測試驗測得、，試求拉力和扭矩。假比材料常數、均為。、答：由拉伸實驗可知鑄鐵的抗拉能力比擬弱，抗拉強度低于其抗剪強度，對于鑄鐵試件受扭以后，外表上任意一點受力狀態如下圖。主應力分別為，，，鑄鐵的受扭破壞斷口形狀呈45。方向的螺旋面，應是被拉斷破壞；由拉伸實驗可知低碳鋼的抗拉強度優于其抗剪強度，受扭過程中其破壞斷口與橫截面一致，且比擬平整，是剪切破壞形式。〔二〕、答：低碳鋼在靜壓縮試驗中，當應力小于材料的比例極限或屈服極限時，它所表現的性質與拉伸時相似，成線性關系。而且比例極限與彈性模量的數值與拉伸試驗所得到的大致相同，屈服極限也相近。當應力超過彈性極限以后，材料發生顯著的塑性變形，圓柱形試件的高度縮短，直徑增大。然而，由于試驗機平板與試件兩端有摩擦力，致使試件兩端的橫向變形受到阻礙，而試件的側面是自由外表，于是試件呈現腰鼓形。隨著載荷逐漸增加，試件繼續變形，最后壓成餅狀。由于塑性良好的材料在壓縮時不會發生斷裂，所以測不出材料的強度極限。〔三〕、答：增量法可以防止某些系統誤差的影響。材料試驗機如果有摩擦力〔常量〕存在，那么每次施加于試件上的真實力為、。。。。。再取其增量，摩擦力變可消去。在讀引伸儀時，如習慣于把數字讀得偏高。如果采用增量法，個人的偏向所帶來的系統誤差也可以消除掉。試驗過程中，記錄人員如果能隨時將讀數差算出，還可以消去由于實驗者粗心所致的過失誤差。一般采用增量法。〔四〕、解：在圖中設:——鑄鐵的極限剪應力——由壓縮載荷引起的剪應力——作用在破壞面上的摩擦系數——相對于的摩擦角()——破壞面的法線與x軸所成的夾角由于在斜截面上的剪應力引起材料破壞，所以必須有如下的關系：,因在最小時才破壞，故上式右邊應為最小值由此引起的比不考慮傾斜面上的摩擦角時大，從實驗結果知：得所以〔五〕、解：〔六〕、解：〔七〕、解：A截面彎矩在A截面中性層處取單元體如圖，其主應力；；；主應變由；得〔八〕、解：欲設計電測試驗測出和，須先研究某些特殊點的應力狀態。自圓軸的上邊緣A處取—個單元體(圖B)，在A處沿母線成方向及與母線成方向各貼一片電阻應變片(圖c)，用電測試驗測得這兩個方向的應變值和。得：〔a〕斜截面上的應力公試：(b)由〔a〕、(b)得：其中：；B點處于純剪切狀態，在B處沿于母線成方向貼應變片，測得的是沿主應力方向的拉應變，得：；在B處沿于母線成方向貼應變片，測得的是沿主應力方向的壓應變，得：；〔九〕、答：〔1〕在拉桿兩側面中間部位粘貼R1、R2兩枚應變片〔圖(a)所示〕。也可在與桿件材料相同的物塊上貼兩枚同樣規格的溫度補償片R'，并置于拉桿旁。〔2〕半橋連接方式：可分別按圖〔b〕、〔c〕、〔d〕三種方式連接：由圖〔b〕可單獨測出軸向力P作用下的應變εdsP，故由圖〔c〕可單獨測出由偏心彎矩產生的應變εdsM，故由圖〔d〕可分別測出由軸向力P、偏心彎矩產生的應變。〔3〕全橋連接方式：由圖〔e〕可單獨測出軸向力P作用下的應變，由圖〔b〕的關系得出P。由圖〔f〕可單獨測出偏心彎矩產生的應變，由圖〔c〕的關系得出e。〔十〕、解：由：得：；及：由：得：，10一．〔5分〕以下結論中正確的選項是：。〔1〕對低碳鋼進行壓縮試驗，能測出材料的屈服極限，但測不出強度極限。〔2〕對鑄鐵進行壓縮試驗，能測出材料的強度極限，但測不出屈服極限。〔3〕對低碳鋼進行壓縮試驗，試件不會斷裂。A．〔1〕，〔2〕B．〔2〕，〔3〕C．〔1〕，〔2〕，〔3〕D．〔1〕，〔3〕二．〔5分〕以下結論中正確的選項是：。〔1〕拉伸試件可以是圓截面，也可以是矩形截面。〔2〕金屬材料的壓縮試件通常做成短圓柱體，水泥壓縮試件通常做成正立方體。〔3〕材料的扭轉實驗一般均采用圓截面試件。A．〔1〕，〔2〕B．〔2〕，〔3〕C．〔1〕，〔3〕D．〔1〕，〔2〕，〔3〕三．〔5分〕圖1所示拉伸試件上電阻應變片R1和R2互相垂直，采用半橋接法，R1接AB橋，R2接BC橋。在拉力F作用下，R1和R2的應變值分別為1和2，假設材料的泊松比為，那么讀數應變r=。A．1+2B．(1+)1C．(1)1D．(1+)2RR1R2FF圖1四．〔5分〕圖1所示拉伸試件上電阻應變片R1和R2互相垂直，采用半橋接法，R1接AB橋，R2接BC橋。在拉力F作用下產生線彈性變形，測得讀數應變為r，假設材料的泊松比為，彈性模量為E，那么試件橫截面上的正應力=。A．E(1+)rB．E(1)rC．D．五．〔5分〕在圖2所示的純彎曲試件上，電阻應變片R1和R2分別粘貼在試件的上下外表。采用半橋接法，R1接AB橋，R2接BC橋。試件在載荷作用下產生小變形，測得讀數應變為r。假設材料的彈性模量為E，那么試件的最大彎曲正應力max=。A．4ErB．2ErC．ErD．MMMMR1R2圖2六．〔5分〕圓截面扭轉試件的兩端受到力偶矩T作用，電阻應變片R1和R2分別粘貼在與軸線成45的方向上，如圖3所示。采用半橋接法，，R1接AB橋，R2接BC橋。試件在扭矩作用下產生小變形，測得讀數應變為r。假設材料的彈性模量為E，泊松比為，那么試件橫截面上的最大扭轉切應力max=。A．B．C．D．RR1R2TT圖3七．〔5分〕圓筒形薄壁壓力容器的平均直徑為D，壁厚為，材料的彈性模量為E，泊松比為，電阻應變片R1和R2分別粘貼在容器外壁的軸向和周向。容器在內壓p作用下產生小變形，測得軸向和周向的應變值分別為x和t，那么內壓p=。A．B．C．D．八．〔5分〕矩形截面的簡支梁受到集中力F作用，如圖4所示。梁截面的高度為h，寬度為b，跨度為l。材料的彈性模量為E，泊松比為。假設測得梁AC段的中性層上點K處與軸線成45方向上的線應變為，那么梁上的集中力F=。A．B．C．D．FFABCKlll/3圖4九．〔5分〕矩形截面的懸臂梁受到橫向力F1和拉力F2作用，如圖5所示。梁截面的高度為h，寬度為b，測點至梁端的距離為l，材料的彈性模量為E。現有4枚應變片，假設采用全橋接法測定橫向力F1，試設計布片和接線方案，并寫出橫向力F1與讀數應變的關系式。FF1F2l圖5十．〔5分〕矩形截面的懸臂梁受到橫向力F1和拉力F2作用，如圖5所示。現有4枚應變片，假設采用全橋接法測定拉力F2，試設計布片和接線方案，并寫出拉力F2與讀數應變的關系式。參考答案一．C二．D三．B四．C五．D六．B七．C八．A九．在距自由端為l的截面上下外表分別粘貼2枚縱向應變片，分別標號1、3和2、4。在全橋中順序接入1、2、3、4號片，測得讀數應變為r，有橫向力F1與讀數應變的關系式為十．在距自由端為l的截面上下外表分別粘貼1枚縱向應變片，分別標號1和2。在全橋中順序接入1、補、2、補片，測得讀數應變為r，有拉力F2與讀數應變的關系式為121．在圖上畫出低碳鋼和鑄鐵扭轉破壞時斷口的形狀。低碳鋼是由〔A〕破壞的，鑄鐵是由〔C〕破壞的。A、剪應力B、壓應力C、拉應力D、彎曲應力2、三根圓棒試樣，其面積和長度均相同，進行拉伸試驗得到的曲線如下圖，其中強度最高、剛度最大、塑性最好的試樣分別是〔C〕。A、a,b,cB、b,c,aC、c,b,aD、c,a,b３、電阻應變片所測量的應變是〔B〕A、應變片柵長范圍的平均應變；B、應變片長度范圍的平均應變；C、應變片柵長中心點處的應變；D、應變片柵長兩端點處應變的平均值；４、應變片靈敏系數是指：在應變片軸線方向的〔D〕作用下，應變片電阻值的相對變化與安裝應變片的試件外表上沿應變片軸線方向的應變之比值。A、單向應變B、平面應力C、平面應變D、單向應力５、懸臂梁受載如圖，要分別測得和值，在下面四種貼片方案中，正確的選項是〔C〕。６、在電橋中，與為應變片〔120Ω，〕，假設與并聯一個500000Ω的電阻，那么相當于多大的應變？〔〕７、假設靜態應變儀標定的應變片靈敏系數比實際所用的應變片靈敏系數小時,那么應變儀的讀數比實際應變值是大還是小?作簡單說明。答：應變儀的讀數比實際應變值要大。８、彈性模量的試件，其應力-應變曲線如圖示，A點為屈服極限。當拉伸至B點時，在試樣的標距中測得縱向線應變為，試求從B點卸載到應力為140MPa時，標距內的縱向線應變。解：９、圖示受載梁的上下外表，沿軸向各貼一相同地應變片R1和R2，用半橋如何區分彎曲應變和壓縮應變，繪出橋路接線圖，寫出測量應變與讀數應變的關系式。解：〔1〕采用半橋溫度自補，〔消壓〕〔2〕采用溫度另補，〔消彎〕１０、圖示矩形截面鋼梁受兩個集中力作用，材料的彈性模量，泊松比，梁長，，，。在距中性層的點m處測得與x軸成方向的線應變，試求力F大小。解：點m處于單向應力狀態，應變，，由，得，點m處的應力。又，那么得力。材料的應力應變曲線如下圖，曲線上_____點的縱坐標為材料的條件屈服應力σ0.2；試樣在e點拉斷，橫坐標上的線段_______代表材料延伸率。試樣直徑d=10mm，在彈性范圍內拉伸試驗，載荷p=12KN，假設使試件拉應力的測量精度小于1MPa。試確定載荷p、試樣直徑d的最大允許測量誤差。低碳鋼拉伸試驗中,實驗前試件直徑d0=10.0mm，標距L0=100mm。拉斷后試件標距L1=130.20mm,縮頸處最小直徑d1=6.23mm；并測得Ps=21.8KN，Pb=33.1KN。試計算其屈服點應力σs、抗拉強度σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ各項機械性能指標。低碳鋼材料應變硬化，其力學性能發生以下變化：屈服應力提高，彈性模量降低；屈服應力提高，韌性降低；屈服應力不變，彈性模量不變；屈服應力不變，韌性不變。正確答案是_______。有一軸向拉伸板條試件，其截面積為A，泊松比為，在試件中段的兩側，沿縱向、橫向分別各粘貼一枚電阻應變片〔R1、R2、R3、R4〕并有溫度補償片R5、R6兩個。請用電測法測量材料彈性模量E，要求組橋能自動消除偏心受載的影響且提高測量靈敏度。請設計幾種組橋方案。(畫出電橋接線圖、應變儀讀數ε和E的表達式)。鋼構件某點的應力狀態如圖，己知σx＞0，σy＝0，τxy＜0，μ=1/3，假設在該點處貼一直角應變花，試分析測得的三個應變值為_______。a、；b、；c、；d、；7、電阻應變片所測量的應變是〔〕a、應變片柵長范圍的平均應變；b、應變片長度范圍的平均應變；c、應變片柵長中心點處的應變；d、應變片柵長兩端點處應變的平均值；8、懸臂梁截面為正方形，邊長為a，在距右端為L處截面的上下外表沿縱向各粘貼一枚相同的電阻應變片R1，R2，在載荷P作用，如下圖。并有溫度補償片R3、R4。①試組橋分別測定彎曲應變M與壓應變p,繪出橋路接線；②寫出測量應變與應變儀讀數ds的關系；③材料彈性模量為E，請根據測量結果確定載荷P的大小及其與桿軸線間的夾角。電測法測量等強度梁上的應變，二組測試，每組重復八次，測得數據分別如下:A組：403407412412421423414414B組：403398407412428430406422試分析計算確定這兩組數據的測量精度，哪組誤差大？10、電阻應變式圓柱形扭力計，其原理如下圖。①繪出橋路接線，寫出測量應變與扭矩T的關系。②分析該扭力計是否受軸向載荷P、彎矩M與溫度的影響。1、c點，線段of2、載荷p最大允許測量誤差56N,試樣直徑d的最大允許測量誤差0.023mm3、實驗結果按國標要求表示：σs=280MPa、σb=420MPa、δ=30％和ψ=61％4、b5.、①將R1、R2串聯接入AB橋臂，R3、R4串聯接入BC橋臂組成半橋。E=P(1+μ)/(Aεds)②將R1、R3、R2、R4依次接入AB、BC、CD、DA橋臂組成全橋。E=2P(1+μ)/(Aεds)6、b7、a8、將R1，R2接入相鄰橋臂，測得彎曲應變εM=0.5εds；將R1與R2串聯接入AB橋臂，兩補償片串聯接入BC橋臂測得壓縮應變：εP=εds由此可求：px=EAεdspy=EεMa3/(12L)9、兩組算術平均值相同：a=412με標準誤差：A組σA=6.6με，B組σB=12με，B組誤差大10、τ=1/2Gds=Τ/Wp13鑄鐵扭轉破壞斷裂面為何是螺旋面而不是平面？解：鑄鐵扭轉時主要受±切應力作用，而鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故產生螺旋面的破壞。低碳鋼拉伸時可測得試樣所能承受的最大載荷,而壓縮時測不出最大載荷，為什么說它是拉壓等強度材料？解：低碳鋼是塑性材料，無論拉還是壓，讓它發生塑性變形所需的力根本一樣大，所以二者的屈服點〔即屈服強度〕根本相同。對低碳鋼來說，等強度指的是屈服強度，不是斷裂強度。所以說低碳鋼是拉壓等強度材料。壓縮試驗一般測得的抗壓強度較實際的要高，原因是什么？解：試樣的上下兩端與試驗機承墊之間產生較大的摩擦力，阻礙了試樣上下部的橫向變形，相當于一個“套箍〞效應，故測得的抗壓強度較實際的要高。4、拉伸或壓縮的胡克定律使用的前提條件是？解：5、脆性材料具有以下哪種性質？A、試件拉伸過程中出現屈服現象；B、壓縮強度極限比拉伸強度極限大得多；C、抗沖擊性能比塑性材材好；D、假設構件因開孔造成考材集中現象，對強度無明顯影響。解：B6、低碳鋼受拉伸，試用電測法測出其外表某點的主應力的數值？解：在主應力方向貼一應變片，測出主應變后，由胡克定律求該點的主應力值。7、在直徑為的實心圓軸兩端作用大小為的外力偶矩。試用簡便的電橋連接方法求出該圓軸材料的剪切彈性模量G.解：在圓軸外表A點方向貼一應變片，采用單臂電橋的連接方式求出應變值所以：8、圖示起重吊車，其吊鉤可在L范圍內移動，吊車梁的截面為矩形截面，高為，寬為，載荷為G，請在圖中畫出應變片粘貼位置，組橋方案，寫出G與測量電橋讀數應變之間的關系式。〔材料彈性常數截面尺寸均為〕解在兩截面中心層處，沿45O方向，正面和反面各粘貼一片應變片，并組成全橋，見圖。兩支反力RA、RB之和等于G，即G=RA+RB左截面上剪力為QA=RA，剪應力右截面上剪力為QB=RB，剪應力；四個應變片感受應變分別為：R1，R2，R3，R4G與測量電橋讀數應變之間的關系式為9、如下圖懸臂梁受力作用,正方形截面，邊長為a,要求出F,并且要考慮溫度的影響.試畫出應變片的粘貼位置與電橋的連接方式圖。解：在距右端為L處截面的上下外表沿縱向各粘貼一枚相同的電阻應變片R1，R2，將R1，R2接入相鄰橋臂，那么：所以：10、某懸臂梁式彈性元件測力傳感器如下圖。：材料的彈性模量為，抗彎截面系數為，應變片、距懸臂梁自由端距離分別為。要求給出力與讀數應變之間的關系式；并給出力與電橋輸出電壓的關系式。解：集中力對懸臂梁作用效果可簡化為梁端的一集中力和一集中力偶，采用全橋測量電路端部集中力對、處產生的應變差對應的彎矩差為又因為：有14一、選擇題〔每個選擇2分，共32分〕一圓形截面低碳鋼試樣，現測得A、B、C三個截面的直徑如表格中所示，當測定在拉伸時的屈服極限時直徑應取為10.00mm。截面A截面B截面C直徑d1(mm)10.0210.0610.02直徑d2(mm)10.0410.029.982、在進行電測試驗時，假設將兩個電阻值相等的工作片串聯在同一橋臂上，設兩個工作片的應變值分別為、，那么讀數應變εd=〔D〕。A.B.C.D.3、在做低碳鋼壓縮實驗時，試樣會呈現出明顯的鼓狀，這是由于〔D〕。A.正應力的作用B.切應力的作用C.正應力與切應力的綜合作用D.試樣上下端面所受摩擦力的作用4、圖示鑄鐵扭轉試樣，其扭轉破壞斷面為〔B〕。A.2－2縱截面B.1－1螺旋面C.4－4橫截面D.3－3螺旋面5、鋼構件上某點處于二向應力狀態，在該點欲粘貼兩枚應變計，其中第一枚沿主應力方向粘貼，第二枚粘貼方向與主應力方向成45°角。假設粘貼時都貼偏了3°，那么測量后由于應變計粘貼方位不準所帶來的誤差為〔C〕。A.第一枚的誤差大于第二枚的誤差B.第一枚的誤差等于第二枚的誤差C.第一枚的誤差小于第二枚的誤差6、在以下各項中，〔D〕不是減小溫度影響的措施。A.工作應變計和溫度補償計型號應一致B.將導線捆扎在一起C.所有測量導線型號、長度一致D.選用高阻值的應變計7、在應變測量中，如有可能，通常在正式測量之前要對構件反復加卸載幾次，這是為了〔C〕。A.提高應變計的疲勞壽命B.減小應變計的橫向效應C.減小應變計機械滯后的影響D.減小溫度效應的影響AFAFA.單軸應變計B.直角應變花C.45°應變花9、一液壓式萬能材料試驗機有四個量程，現要做某種金屬材料的拉伸強度實驗，估計該材料的強度極限約為350MPa，試樣的直徑為15mm，那么實驗應選擇的量程為〔C〕。A.30kNB.60kNC.120kND.300kN10、以下圖為某材料的應力－應變曲線的屈服區域的局部放大圖，根據該圖可以確定，材料的屈服極限約為〔B〕。A.217.5MPaB.220MPaC.223.5MPaD.232.5MPa11、在低碳鋼扭轉試驗中，根據公式確定的抗扭強度〔A〕。式中為試樣扭斷前所承受的最大扭矩、為試樣的抗扭截面系數。A.要比材料真實的抗扭強度高B.要比材料真實的抗扭強度低C.就是材料真實的抗扭強度D.可能比材料真實的抗扭強度高，也可能比材料真實的抗扭強度低，不一定12、在以下應變計中，橫向效應最小的是〔C〕。A.絲繞式應變計B.短接式應變計C.箔式應變計13、某材料的應力-應變曲線如下圖，根據該曲線，材料的名義屈服極限約為〔C〕。A.135MPaB.235MPaC.325MPaD.380MPa當應力σ=350MPa時，材料相應的塑性應變約為〔B〕。A.B.C.D.14、在應變計電阻初始值的選擇上，傳感器都選擇比擬大的電阻值，其主要原因是〔A〕。A.提高測量的靈敏度B.消除非測量因素的影響C.減小橫向效應的影響15、在做梁的純彎曲實驗時，應采用增量法進行逐級等量加載。在以下四個有關表述中，〔D〕是不正確的。A.采用增量法加載，可以消除初始狀態對測試結果的影響B.采用增量法加載，可以消除測試系統的系統誤差C.采用增量法加載，可以消除梁的自重的影響D.采用增量法加載，可以保證應力與應變之間的線性關系二、試推導出純剪切應力狀態單元體的切應變與主應變的關系式。〔6分〕τττττ主單元體與其夾角為45°其中：三、用一板狀試件作軸向拉伸試驗，軸向應力每增加，測得軸向應變增加，橫向應變增加，試求材料的彈性模量E和泊松比v。〔6分〕解：四、一枚應變計〔R=120Ω，K=2.00〕粘貼于軸向拉伸試件外表，應變計軸線與試件平行。試件材料為低碳鋼，彈性模量E=210GPa。假設加載到應力σ=100MPa，應變計的阻值變化多少？如將此應變計粘貼于可產生較大彈性變形的試件，當應變從零增加到5000με時，應變計阻值變化多少？〔6分〕解：〔1〕∵∴〔2〕五、圖示圓軸在軸力F、彎矩M〔M在垂直面內〕和扭矩Me共同作用下，且在圓軸的前后兩點貼有四枚電阻應變計R1、R2、R3和R4〔它們與圓軸母線夾角均為45°〕。試利用電測法確定扭矩Me的大小，寫出必要的表達式和相應的計算公式。圓軸直徑為d，材料剪切彈性模量為G，應變計和應變儀的靈敏系數相同。〔10分〕FFFFMeMeR4R2R3R1MM來說處于中性層上所以R1R1R2R3R4ABCDhbhbFR1R2R3R4Fe解：R2R1R2R1R內R內ABCD①R1R3R4R2ABCD②000000000000000000Fl2l1zR1R2R3R4l000000000000000000Fl2l1zR1R2R3R4lRF1F2解：在吊車梁的下外表沿軸向方向粘貼應變計R1、R2〔位置為l2的兩端〕，另有兩溫度補償計。接成如下圖的半橋，當吊車在梁的任意位置x時測量R1RR1R3R4R2ABCDTTxypR1R2R3R4八、鑄鐵圓柱薄壁容器受內壓p和扭轉力偶矩T作用，如下圖。壁厚t〔t<D/20〕，平均直徑D，材料彈性模量E、剪切彈性模量G、泊松比v，試用電測法TTxypR1R2R3R4解：解在圓軸外表某點沿45°方向分別粘貼兩枚應變計R1、R2〔如圖〕和兩枚溫度補償計R3、R4[第二種方法：貼四枚應變計R1、R2、R3、R4]，接成如圖的全橋R1R3R1R3R4R2ABCD在只有內壓p作用下σmσmσtABCDEFFaaalΔl1ABCDEFFaaalΔl1Δl2FN1FN2R1R2解：本結構為一次超靜定結構變形協調條件2Δl1=Δl2即：平衡條件：即：R1R2R1R2R內R內ABCD在EF桿沿軸向方向粘貼一枚應變計，另有一枚溫度補償計，接成圖示半橋151、國標規定的拉伸試樣分為〔比例〕和(非比例)試樣。2、在彈性范圍至屈服強度段拉伸時，當材料彈性模量E小于150000N/mm2時，應力速率選擇，最小〔2N/mm2.s-1〕最大〔20N/mm2.s-1〕；彈性模量E大于等于150000N/mm2時最小〔6N/mm2.s-1〕最大〔10N/mm2.s-1〕。3、當試驗數據≤200MPa時修約間隔為〔1N/mm2〕，當試驗數據＞1000MPa時修約間隔為〔10N/mm2〕。4、當試件橫截面尺寸在0.5~2.0mm時，所使用的量具分辨力應不大于〔0.005〕，當試件橫截面尺寸＞10mm時，所使用的量具分辨力應不大于〔0.05〕。5、材料性能試驗時的溫度一般在室溫〔10~35℃〕范圍內進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為〔23℃±5℃〕。6、壓縮試件測定Relc、Rehc的側向無約束圓柱形試樣的L為〔2.5~3.5d〕，僅測定Rmc的側向無約束圓柱形試樣的L為〔1~2d〕。7、壓縮圓柱形試件的直徑測量須在〔原始標距中點處〕兩個相互垂直的方向上測量直徑，取其〔算術平均值〕。8、圓柱形扭轉試件推薦采用直徑為10mm，標距分別為〔50mm和100mm〕，平行長度分別為〔70mm和120mm〕的試樣。9、扭轉計標距相對誤差不大于〔±0.5%〕，示值分辨力不大于〔0.001°〕。10、一般常用的電阻應變片種類有〔絲繞式〕、〔箔式〕和〔半導體式〕。11、電阻應變儀的測量原理為〔應變電橋電路〕、〔電壓或電流放大電路〕、〔數據顯示電路〕。12、電橋的接橋方式一般分為〔四分之一橋〕、〔半橋〕、〔全橋〕。13、電阻應變儀的示值讀數為〔微應變〕。二、選擇題〔30分，每題3分〕1、測量拉伸試樣選用的游標卡尺分度值為0.02mm，以下測量數據不正確的選項是〔A、D〕。A、10.01B、9.98C、100.26D、10.22、測量拉伸試件時截面直徑的尺寸應選用〔A〕。A、最小值B、最大值C、平均值D、標稱值3、電測應力分析又稱應變電測法，簡稱電測法，其主要優點有〔ABCD〕。A、測量精度高B、測量范圍廣C、傳感元件小D、測量速度快4、鑄鐵的壓縮破壞方向是45°~55°，是什么破壞類型〔C〕。A、拉伸B、壓縮C、剪切D、彎曲5、假設靜態應變儀標準靈敏系數為2時，標定的應變片靈敏系數小于2時,那么應變儀的讀數比實際應變值〔A〕。A、大B、小C、相等D、可大可小6、低碳鋼扭轉試樣的斷口是垂直于軸線的橫截面，說明了低碳鋼受〔B〕破壞。A、拉應力B、剪應力C、壓應力D、彎曲應力7、懸臂梁上下對稱貼兩枚參數相同應變片，要求測量結果為2ε，請選用接橋方式〔B〕。A、四分之一橋B、半橋C、全橋8、低碳鋼拉伸試樣其斷口在端部第二格處，須采用移中法測斷后伸長率，除測量X到Y的長度外，還應測量幾個格數的長度〔A〕。A、2×〔3格〕B、4格C、5格D、6格9、電測法測量材料的彈性模量E時，假設采用1/4橋測量，如何貼片最經濟合理〔B〕。A、沿軸向單面貼片B、沿軸向對稱面貼片C、沿軸向和周向對稱面貼片D、沿軸向和周向單面貼片10、彎扭組合變形構件的主應力測定，一般采用粘貼三軸45°應變花測量，那種粘貼方法能到達目的〔A、B、C、D〕。A、沿軸向貼片B、沿周向貼片C、沿軸向對稱貼片D、任意方向貼片三、構件測試設計與計算〔每題十分〕O ε380MPaR300MPaε1 εA O ε380MPaR300MPaε1 εA 答：εA=ε1-R`/E=0.25-380/200×103=0.2481A=εA×100%=24.81%2、下表數據為直徑為d=10mm的低碳鋼試件拉伸時，每間隔3kN所記錄的L=100mm標距段內的變形量，試計算其彈性模量E。F〔kN〕03691215182124△L〔mm〕00.0260.0450.0650.0860.1050.1350.3652.864答：去除0kN、3kN、21kN、24kN時的非線性段；;;;;3、試用拉壓彈性元件設計一壓力負荷傳感器，并寫出力和應變的關系。解：彈性元件采空心圓柱，貼片位置和接橋方法如圖，當圓柱受壓時軸向應變為ε，各橋臂應變分別為ε1、ε2、ε3、ε4。R2DCBAR1R1*RR2DCBAR1R1*R2*R3R3*R4*R4傳感器接橋電路圖R1R1*R4R2*RR1R1*R4R2*R3R3*R4*R2彈性元件及貼片位置εd=ε1-ε2+ε3-ε4=-4〔1+μ〕εε=εd/4(1+μ)設圓柱橫截面積為A，那么：F=Aσ=EεA=-EAεd/4(1+