試驗力學(xué)復(fù)習(xí)題

1、復(fù)習(xí)題1.某應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)為H=3%,靈敏系數(shù)在N。=0.30的梁上標定。現(xiàn)將其用于鋁(以=0.36)試件的應(yīng)變測量，設(shè)有三個測點，應(yīng)變片的安裝方位和測點處的應(yīng)變狀態(tài)分別使：(1)%(2)%=-九；xyxy(3)-隹x=與。試計算每種情況下由于橫向效應(yīng)造成的應(yīng)變讀數(shù)的相對誤差。2 .簡述橫向靈敏度、絕緣電阻和零點漂移的概念。(1)軸向靈敏系數(shù)與橫向靈敏系數(shù)之比叫做橫向靈敏度，記為H,是衡量橫向效應(yīng)大小的一個參數(shù)，橫向靈敏度越大，橫向效應(yīng)就越大。(2)貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片的引由線與構(gòu)件之間的電阻叫絕緣電阻，記為Rmo它是檢查應(yīng)變片粘貼質(zhì)量以及粘結(jié)劑是否完全干燥或固化的重要標志。(3)在溫度保持

2、恒定、試件沒有機械應(yīng)變的情況下，貼在試件上的應(yīng)變片的指示應(yīng)變隨時間變化的現(xiàn)象叫零點漂移，簡稱零漂，記為Po3 .一應(yīng)變片粘貼于軸向拉伸試件表面，應(yīng)變片的軸線與試件軸線平行。試件材料為碳鋼，彈性模量為E=210GPa,應(yīng)變片的阻值為R=120Q,靈敏系數(shù)為K=2.00。若加載到應(yīng)力(y=300Mpa時，應(yīng)變片的阻值變化是多少？解：由=K名得：RR=KR=2.00X(300+210000)X120=0.34(歐姆)。4 .對構(gòu)件表面某點進行應(yīng)變測量，為修正由于橫向效應(yīng)引起的誤差，用了一個90應(yīng)變花，橫向效應(yīng)系數(shù)為H=3%,靈敏系數(shù)在k0=0.30的梁上標定。且兩個方向上的應(yīng)變片對應(yīng)的應(yīng)變儀讀數(shù)分別

3、為_=125-,=-250-,則這兩個方向上的真實應(yīng)變分別為o解：e=H%-a|x100%,ae=3%x0.30-(1)=0.039=3.9%。當(dāng)“y時,a=-色=1一1e=3%X(1-0.30)=2.1%oe=3%x0.360.30=0.18%。(131.43R8)和(一251.69卜6解：根據(jù)公式名0；905 .簡述應(yīng)變片的粘貼和防護的步驟。一、貼片器材的準備。二、應(yīng)變片的準備。包括（1）外觀檢查，（2）阻值分選，（3）標中心線。三、構(gòu)件貼片表面的處理。包括（1）打磨，（2）劃線定位。四、貼片。包括（1）擦洗貼片表面，（2）選好方便的姿勢，（3）涂膠和放片，（4）按壓。五、干燥固化。六、粘

4、貼質(zhì)量檢察。包括（1）檢查粘貼位置、粘結(jié)層，（2）測阻值，（3）測絕緣電阻。七、導(dǎo)線的焊接與固定。八、應(yīng)變片的防護。6 .全等臂電壓橋橋壓為U,四個橋臂電阻的靈敏系數(shù)為K,應(yīng)變分別為1、2、3和4。則橋路的輸生為（&U=q（%-匕-飛十5），應(yīng)變僅的讀數(shù)為（d=123+4）8 .動態(tài)應(yīng)變儀的標定方法有幾種？簡述其方法和原理。答：主要有兩種：（1）橋臂并聯(lián)電阻法在測量電橋的接工作片R的橋臂上并聯(lián)一個精密的大電阻RC,則該橋臂電阻的相對變化為上二L（RRC）RRRRRCRRC設(shè)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為K,則R/R對應(yīng)的標準應(yīng)變?yōu)榇藭r記錄器記錄值yC與B的比值電/yC就等于單位記錄值對應(yīng)的應(yīng)變。即

5、波形圖的比例尺。標定要在測量前或測量后被測構(gòu)件不受力的情況下進行。（2）標定電橋法設(shè)計一個提供標定信號的電橋，叫標定電橋。在測量前或測量后，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將標定電橋接入放大器，然后改變標定電橋的橋臂電阻，產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)值的標準應(yīng)變，此時記錄儀上顯示的記錄值就與這個標準應(yīng)變相對應(yīng)。10 .簡述靜態(tài)應(yīng)變測量的步驟。一、明確測量目的，選擇測點位置和確定布片方案（總體設(shè)計）二、確定測量片的布片方位、片子種類和接橋方法三、選擇應(yīng)變片和測量儀器，進行必要的性能測試（實驗室準備工作）四、貼片、布片、防護和線路檢查（現(xiàn)場準備工作）五、應(yīng)變儀的調(diào)試和加載測量（實測）。11.圖1是粘貼于拉伸試件上的四枚相同的應(yīng)變片，（

6、a）、（b）、（c）、（d）是四種可能的接橋方法（R為固定電阻），試求（b）、（c）、（d）三種接法的電橋輸由電壓相對于接法（a）電橋輸由電壓的比值（不計溫度效應(yīng)）。圖1UK解：（a）的輸由電壓為：U=一1,（b）的輸由電壓為：彳（，3）=7（2,1）“的輸由電壓為RRC（壓應(yīng)變）UK二(2、)二2UKz41a=2=M+P；8=-M+；UK/UK0、(a)*U=丁(，一匕)=(2*M)，443；4)=0(13,S2=S4),(d)的輸由電壓為:UKU=4UK4UK4(1一2；3-4)(21-22)2(1Dr(1=3,2=4,(U)b(U)a(U)c(UUKF=0(U)d，(U)aUK2(1)1

7、KT-=2(1)T112.圖2所示的懸臂梁已粘好四枚相同的應(yīng)變片，在力P的作用下,應(yīng)怎樣接成橋路才能分別測由彎曲應(yīng)變和壓應(yīng)變接入固定電阻)？(不計溫度效應(yīng)。橋臂可13.圖3所示為軸向拉伸桿件，試分別用補償片補償法和工作片補償法測軸向應(yīng)變，要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)生要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。PP(a)U=3）二UKg、(23,4P_dP=1(b) &UURAB4RABU(RIPRIM)(R3PRM)RIR3又R1=：R3P,：RIM二UU2*42R1URIPRi（b）AU-L-2）M），其中兩個R為補償片14.圖4所示為純彎曲試件，試分別用補償片補償法和工

8、作片補償法測軸向應(yīng)變，要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法,與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。工作片補償法2補償片補償法:T補償片補償法：u=Ai434)UK41UK4所以有:工作片補償法U鄧（1-24UK（一口）UK所以有：；d=（11）,-o11圖4補償片補償法貫1并導(dǎo)由要測的應(yīng)變工作片補償法1舄工作片補償法所以有:工作片補償法2:15.圖5所示為純扭轉(zhuǎn)試件，試用工作片補償法測主應(yīng)變，并要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)由要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。工作片補償法：在圓軸表面任意一點處貼一個90應(yīng)變花，兩個敏感柵分別沿與軸線成45。方向（即兩個主應(yīng)變方向），采用半橋接法。山下

9、戶小一）：（所以有：2216 .圖6所示為拉彎組合試件，試用分別測由由拉伸和彎曲引起的應(yīng)變，要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)由要測的應(yīng)變與.：UUKUKUKUKUK)二UK(2)UKUK一（-）UK(1所以有:d=（1）一）一圖5應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系圖6(a)(1)測彎:17.圖7所示為拉扭組合試件，試用工作片補償法分別測由由拉伸和扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)變。要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)由要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。1=MU=4i4(2)測壓：+P；2二一M+P；2)UK小、T(2M)，2M=d.R(a)其中兩個R為補償片。(b)1a.4oBRIC(a)U(b)U

10、UK/JURAB2)UKg(2sP)，2P一d)4U(R1PR1M)(R2PR2M)又R1=4RR2,RiABU2Rip,U-42R14：R2P,：R1M_URip.4R1R1R2=一R2M，UKp，4PR(b)圖7(1)測扭：在圓軸表面任意一點處貼一個90應(yīng)變花，兩個敏感柵分別沿與軸線成45方向，采用半橋接法。1=M+P；2=M+P；UK/、UK、2c一c-6dU=(,一82)=(2、)，2MM=d,M=442(2)測拉：按圖(b)貼兩個軸向片和兩個橫向片，采用半橋接法。(0和R2串接可以抵消彎曲的影響，因為可能會偏心加載。而R3和R4是補償片)也“URABARACUI(ARip+AR2P)

11、0R3P+蚱4P)U=4IRABRACJ4jRI+R2R3+R41又Ri二R2二R3;R4,Rip=R2P,R3P;Rp，U=U3R1P202R3JR1PR3PU1P組(KRIR31P一K；3P)，而；3P，P，所以,U=UK()=U,(1P1P)4UK(1+5P。所以，(1-)1P18.圖8所示為彎扭組合試件，試用工作片補償法分別測由由彎曲和扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)變。要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)由要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。這是一個發(fā)生彎扭組合變形的圓軸，我們在這個圓軸表面的前后各取一點F和E,這兩點都在由桿軸線和P力所決定的水平面內(nèi)。 在E點沿與軸線成45方向上各貼一個應(yīng)變

12、片R和R2,在F點沿與軸線成土45方向上各貼一個應(yīng)變片R3和R4,我們分別在E、F兩點取由兩個單元體，都是從前往后看?？梢园阉鼈兎纸鉃橹挥信まD(zhuǎn)和只有彎曲時的兩個單元體的迭加。此時R感受的應(yīng)變?yōu)椋?=%45+%45。R2感受的應(yīng)變?yōu)椋菏?一，45M*W45R3感受的應(yīng)變?yōu)?匕=(TN4W45,)R4感受的應(yīng)變?yōu)椋?，一N450*(TW45”消彎存扭采用全橋接法，U0=K(14將上面的四個式子代入這個式子，得根據(jù)(71)式有4、45=,N45Q消扭存彎將R2和R4在橋路中的位置對調(diào)，此時橋路輸由公式中的登和4的位置也應(yīng)對調(diào)，于是此時的輸由為K(4N45N45圖8應(yīng)力分析所以有o=2K(1一4-32)

13、=?K(4W45)4W45dW45由前面講過的圓軸扭轉(zhuǎn)可知，此時由扭轉(zhuǎn)引起的剪應(yīng)力為二E；45120.圖9是一個偏心受壓立柱，要分別測由由壓縮和彎曲引起的應(yīng)變,讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系在純彎單元體 E2中,力分析公式可得：取二xx00：W,y,xy,士45,代入二向應(yīng)ffx+CTy2二二W2虎CT 一。xycos2:CTW(-45)克W45W45W(-45)2E(1-xysin2;因此。W19.用阻值為2E乙匚W451-1R=120Q的應(yīng)變片測應(yīng)變，導(dǎo)線電阻為RL=0.5Q,應(yīng)變儀的讀數(shù)為夢100以盧則該點的真實應(yīng)變是多少?【解】RR.)1+J =100父R105=100.42120要求畫由應(yīng)變片的

14、粘貼方位及電橋連接方法,并導(dǎo)由要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀(1)測彎:其中兩個R為補償片(a)小=一(-2)=-(2)則2。=44U(RIPRIM)(卡卡2P卡卡2M)4R1R2T7D=DD=ADAD=-AD乂.R1R2,R1PR2P,R1MR2M，U2R1P,R1PU42R14R1421.圖10所示為一個水泥廠的大型立窯，現(xiàn)需要對立窯的主軸承受的扭矩進行測量，要求畫由應(yīng)變片的粘貼方位及電橋連接方法，并導(dǎo)生要測的應(yīng)變與應(yīng)變儀讀數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。(2)測壓:1=UKM+辭；2=一M+e；UK(b)O2(b)&U=URAB4RAB尸OB1CR圖1圖2設(shè)第i個應(yīng)變片感受的應(yīng)變?yōu)閕(i=1,2,3,4)

15、,由P產(chǎn)生的壓應(yīng)變汴丫、Pr產(chǎn)生的彎曲應(yīng)變“iPW、Pt產(chǎn)生的彎曲應(yīng)變牝W和扭轉(zhuǎn)應(yīng)變沁、Pd產(chǎn)生的壓應(yīng)變“iPdY和彎曲應(yīng)變“iPdW組成，即8i=8iPY*iPrW*8itW*itNIiPdY+8iPdw(i=1,2,3,4)(1)其中，*1PY=*2PY=*3PY=*4PYPr作用產(chǎn)生彎曲時，R2和R4感受的應(yīng)變符號相反，而0和R3在中性層上，感受的應(yīng)變?yōu)?,即-1PrW=-3PrW=-2PrW=一-4PrW(3)Pt作用產(chǎn)生彎曲時，R1和R3感受的應(yīng)變符號相反，而R2和R4在中性面上，感受的應(yīng)變?yōu)?,即“1tW=-“3tW)*2tW=4tW=0(4)*1tN=3tN=-2tN=-84tN

16、=N45(5)81PdY=2PdY=3PdY=4PdY(6)Pd作用產(chǎn)生彎曲時，R2和R4感受的應(yīng)變符號相反，而R1和R3在中性面上，感受的應(yīng)變?yōu)?,即圖10按圖1所示方法貼片。按圖2所示方法接橋Z_=Z_=0名_=一名_/r、1PdW3PdW2PdW4PdW按圖2的接法，應(yīng)變儀的讀數(shù)為：d=1一24+*3(8)將(1)(7)代入(8),經(jīng)整理得：*d=4sN454,_dN45一422.簡述動態(tài)應(yīng)變測量的步驟。一、明確測量目的，選擇測點位置和確定布片方案（與靜測相同）二、選擇應(yīng)變片和測量儀器，進行必要的性能測試。三、貼片、布線、防護和線路檢查。四、應(yīng)變儀的調(diào)試和加載測量。五、波形的分析和計算。23 .在動態(tài)應(yīng)變測量記錄的波形圖中，Ti時刻的幅高為=485mm,標定時200以對應(yīng)的標高為H1=10mm,則T1時刻的應(yīng)變是多少？解：200+10X485=9700（以）。24 .集流器有幾種？答：有四種：r接觸式26 .分別畫由雙正交圓偏振光場（暗場）和平行圓偏振光場（明場）的光路圖。無接觸式拉線式集流器碳刷式集流