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案匾邱
5 years ago
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1 第 5 章基础力学实验基本训练拉伸与压缩实验 : 1. 拉伸实验中测定哪些主要性能指标? 观察哪些力学现象? 2. 加载过程中怎样确定屈服载荷 P s? 3. 在什么情况下采用断口移中的办法? 4. 怎样测量试样直径? 为什么取最小平均直径计算 S 0? 5. 本实验依据金属拉伸实验方法的国家标准进行, 该国标是什么? 扭转实验 : 6. 扭转实验要测定低碳钢试样的哪些指标? 测定铸铁试样的哪些指标? 7. 低碳钢在扭转时的变形要经历哪三个阶段? 纯弯曲正应力实验 : 8. 了解直梁弯曲正应力公式及曲率公式的意义和推导方法 9. 了解电阻应变片和电阻应变仪的基本原理和多点测量的方法 10. 怎样使用等值增量的方法? 11. 本实验主要有哪些设备仪器? 金属材料弹性常数 E μ 的测定 : 12. 本实验的实验原理是什么? 粘贴电阻应变片实验 : 13. 预习电测法的基本原理 14. 本实验主要有哪些设备仪器及材料? 电阻应变片的接桥方法实验 : 15. 何谓电测法? 了解电阻应变测量法的基本原理 16. 了解 DDT-4 型电子式动静态力学组合实验台的使用方法及注意事项, 了解多通道测试系统使用方法弯扭组合变形时主应力的测定 : 17. 掌握主应力的理论计算方法和了解主应力测试方法 18. 确定一点应力状态, 为什么要用应变计? 通常至少用几片工作电阻应变计? 压杆稳定实验 : 19. 何为细长压杆? 20. 欧拉公式的适用范围是什么? 77

2 材料力学实验指导与实验基本训练拉伸与压缩实验 : 1. 由拉伸破坏实验所确定的材料力学性能数据有何实用价值? 2. 为何在拉伸实验中必须采用比例试样或定标试样? 3. 材料和直径相同而标距不同的试样, 断后伸长率是否相同? 为什么? 4. 试说明低碳钢及铸铁的断口特征 5. 何谓比例试样? 它应满足什么要求? 6. 试比较低碳钢在拉伸及压缩时的力学性能, 以及铸铁在拉伸及压缩时的力学性能 7. 铸铁试样压缩时, 为什么沿与轴线成 45 左右的斜截面破坏? 8. 试样压缩后为什么成鼓形? 9. 压缩实验为什么说是有条件的? 扭转实验 : 10. 试样扭转破坏时, 低碳钢试样的断裂方向如何? 铸铁的断裂方向又如何? 11. 试比较低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能, 并根据断口特点分析其破坏原因 12. 根据拉伸压缩和扭转 3 种实验结果, 从载荷 - 变形曲线强度指标试样上一点的应力状态图和破坏断口等方面综合分析低碳钢与铸铁的力学性能 13. 铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭矩的方向有无直接关系? 为什么? 纯弯曲正应力实验 : 14. 引起误差的主要因素有哪些? 15. 弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量 E 的影响? 为什么? 16. 在初载荷 P 下, 各测点的应变初读数 ε 是否相同? 为什么? 17. 为什么要把温度补偿片贴在与纯弯曲梁相同的材料上? 18. 本实验为什么要用增量加载? 与拉伸实验中测弹性模量 E 扭转实验中测剪切弹性模量 G 中的增量法加载的目的有什么不同? 金属材料弹性常数 E μ 的测定 : 19. 采用何种接桥方式可以使实验数据更精确? 20. 为了使实验数据更准确, 实验操作应注意哪些事项? 21. 试样的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响? 为什么? 22. 用逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同? 粘贴电阻应变片实验 : 23. 简述贴片质量检查的程序 24. 总结讨论质量检查中发现的问题电阻应变片的接桥方法实验 : 25. 何谓温度补偿? 如何消除? 26. 电阻应变测量法有几种接电桥测试方法? 分别是什么? 27. 实验台组合了哪几种实验装置? 实验台采用什么方式加载? 78

3 弯扭组合变形时主应力的测定 : 28. 如何用实验的方法验证实现了消弯测扭? 29. 如何用实验的方法验证实现了消扭测弯? 30. 在你所做过的电测应力实验中, 用到过几种接桥方法, 各有什么特点? 31. 如果测点紧靠固定端, 实测应力将如何变化? 原因何在? 32. 画出图 2-32 中指定点 a b 的应力状态图压杆稳定实验 : 33. 为什么说试样厚度对临界载荷影响极大? 34. 压缩实验与压杆稳定实验目的有何不同? 35. 失稳现象与屈服现象本质上有什么不同? 36. 对同一试样, 当支承条件不同时, 压屈后的弹性曲线及承载力是否相同? 37. 与理论值进行比较, 验证欧拉公式, 并进行简要论述低碳钢剪切弹性模量 G 的测定 : 38. 实验过程中, 有时候在加砝码时百分表指针不动, 这是为什么? 应采取什么措施? 材料的冲击实验 : 39. 冲击韧度在工程实际中有哪些实用价值? 冲击韧度是相对指标还是绝对指标? 40. 冲击试样上为什么要制造缺口? 41. 试述焊接钢结构比铆接钢结构容易发生脆性破坏的原因金属疲劳演示实验 : 42. 试述金属疲劳断裂的特点 43. 试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程 44. 试述疲劳图的意义建立及用途 45. 试述疲劳裂纹的形成机理及阻止疲劳裂纹萌生的一般方法 46. 根据不同桥接方法分别测得拉应力及弯曲正应力, 并与综合测量结果进行分析比较 47. 试分析实验误差情况光弹性观察实验 : 48. 列出 3 种以上的光弹性模型 1. 比较低碳钢和铸铁两种试样拉伸断口的区别, 并大致判断其塑性 2. 铸铁扭转破坏断裂面为何是 45 螺旋面而不是 45 平面? 3. 金属材料拉伸时的性能指标中, 屈服性能指标和塑性性能指标有哪些? 4. 低碳钢拉伸试样断口不在标距长度 1/3 的中间区段内时, 如果不采用断口移中办法, 测得的断后伸长率较实际值 5. 试绘出低碳钢拉伸时的 σ ε 曲线和扭转时的 τ γ 曲线的示意图, 比较两者的异同, 并分析其原因 6. 做材料力学实验时, 你考虑过数据的精度问题吗? 实验所用的机器仪表的精度一 79

材料力学实验指导与实验基本训练般有两种表示法, 即用示值误差和满量程误差来表示, 你知道这两者的含义吗? 所用仪器以满量程表示时, 如何计算其测量值的误差? 7. 电阻应变片所测量的应变是 A. 应变片栅长范围的平均应变 B. 应变片长度范围的平均应变 C. 应变片栅长中心点处的应变 D. 应变片栅长两端点处应变的平均值 8.

测量弯曲正应力时, 为何要采用分级加载的方法? 12. 下图试样受扭, 材料处于纯剪切应力状态, 在与杆轴成 ±45 角的螺旋面上, 分别受到主应力和剪应力的作用, 试画出主应力 σ 1 σ 3 和剪应力 τ 的受力方向 13. 受扭圆轴上贴有 3 个应变片, 如图所示实测时应变片的读数几乎为零 A.1 和 2 B.2 和 3 C.

4 材料力学实验指导与实验基本训练般有两种表示法, 即用示值误差和满量程误差来表示, 你知道这两者的含义吗? 所用仪器以满量程表示时, 如何计算其测量值的误差? 7. 电阻应变片所测量的应变是 A. 应变片栅长范围的平均应变 B. 应变片长度范围的平均应变 C. 应变片栅长中心点处的应变 D. 应变片栅长两端点处应变的平均值 8. 若电阻应变仪的灵敏系数大于电阻应变片的灵敏系数, 则电阻应变仪的读数应变电阻应变片所测量的真实应变 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 可能大于, 也可能小于 9. 应变片灵敏系数是 : 在应变片轴线方向的作用下, 应变片电阻值的相对变化与安装应变片的试样表面上沿应变片轴线方向的应变 ε 之比值 10. 什么是温度补偿片? 11. 测量弯曲正应力时, 为何要采用分级加载的方法? 12. 下图试样受扭, 材料处于纯剪切应力状态, 在与杆轴成 ±45 角的螺旋面上, 分别受到主应力和剪应力的作用, 试画出主应力 σ 1 σ 3 和剪应力 τ 的受力方向 13. 受扭圆轴上贴有 3 个应变片, 如图所示实测时应变片的读数几乎为零 A.1 和 2 B.2 和 3 C.1 和 3 D.1 2 和在圆轴的表面画上一个图示的微小正方形, 受扭时该正方形 A. 保持为正方形 B. 变为矩形 C. 变为菱形 D. 变为平行四边形 15. 在图示梁的 A 点测得梁在弹性范围内的纵横方向的线应变 ε x ε y 后, 所能算出的材料常数有 A. 只有 E B. 只有 v C. 只有 G D.E v 和 G 均可算出 80

1. 材料力学实验中, 在测量应变或位移时往往先预加载, 然后再用等量加载的方法这是为什么? 等量加载和一次加载到最终值, 两者所得实验结果是否相同? 2. 应变片灵敏系数是 : 在应变片轴线方向的作用下, 应变片电阻值的相对变化 ΔR/R 与安装应变片的试样表面上沿应变片轴线方向的应变 ε 之比值 A. 单向应变 B. 平面应力 C. 平面应变 D. 单向应力 3.

5 1. 材料力学实验中, 在测量应变或位移时往往先预加载, 然后再用等量加载的方法这是为什么? 等量加载和一次加载到最终值, 两者所得实验结果是否相同? 2. 应变片灵敏系数是 : 在应变片轴线方向的作用下, 应变片电阻值的相对变化 ΔR/R 与安装应变片的试样表面上沿应变片轴线方向的应变 ε 之比值 A. 单向应变 B. 平面应力 C. 平面应变 D. 单向应力 3. 应变仪的灵敏系数 K 仪 = 2.30, 应变片的灵敏系数 K 片 = 2.16 时, 仪器的读数 ε 仪 = , 则实际的应变值 ε 为 4. 在纯弯曲梁正应力测定实验中, 采用增量法加载, 但未考虑梁的自重, 应该考虑, 还是可以忽略? 为什么? 5. 悬臂梁受载如下图所示, 要分别测得 P 1 和 P 2 值, 在下面 4 种贴片方案中, 正确的是 6. 工字钢悬臂梁受力如图所示, 用应变电测法测量危险点的应力状态, 试问应变计应如何布置?( 对布片的目的作简要说明 ) 7.T 形截面梁, 已知某横截面上有弯矩和剪力, 请用电测法测出该弯矩和剪力的大小 8. 如图所示的悬臂梁, 在同一横截面的上下表面已粘贴有 4 枚相同的应变片, 梁端部受力 F 的作用试设计相应的桥路连接方式, 以分别测出 F 引起的弯曲应变和压应变, 并给出计算公式 ( 不计温度效应, 桥臂可接入固定电阻 ) 81

受载荷 F 作用, 如图所示, 并有温度补偿片 R 3 R 4 (1) 试组桥分别测定弯曲应变 ε M 与压应变 ε

在梁跨中截面位置处, 沿叠梁轴线方向从上至下对称粘贴 8 个应变片,3 号片和 6 号片在各叠梁的中心位置, 如图所示

6 材料力学实验指导与实验基本训练 9. 一矩形截面悬臂梁受力如图所示, 在 A-A 截面沿轴向已粘贴 4 片应变片 ( 上下表面各并列两片, 应变片号如图所示 ) 欲测 A-A 截面的弯曲应变, 正确的组桥方式是 10. 悬臂梁截面为正方形, 边长为 a, 在距右端为 l 处截面的上下表面沿纵向各粘贴一枚相同的电阻应变片 R 1 R 2, 受载荷 F 作用, 如图所示, 并有温度补偿片 R 3 R 4 (1) 试组桥分别测定弯曲应变 ε M 与压应变 ε P, 绘出桥路接线 (2) 写出测量应变与应变仪读数 ε ds 的关系 (3) 已知材料弹性模量为 E, 请根据测量结果确定载荷 F 的大小及其与杆轴线间的夹角 α 11. 叠梁 1 为铝梁, 叠梁 2 为钢梁, 截面尺寸 h = 20 mm,b = 30 mm,c = 150 mm 在梁跨中截面位置处, 沿叠梁轴线方向从上至下对称粘贴 8 个应变片,3 号片和 6 号片在各叠梁的中心位置, 如图所示已知 : 铝梁和钢梁的弹性模量分别为 E 1 = 72 GPa, E 2 = 210 GPa 用材料力学知识推导该叠梁的正应力计算公式; 并计算出当 P 1 = 1 kn 时沿梁横截面高度的正应力分布的理论值如采用 1/4 桥且使用公共补偿, 请根据理论公式推测各个应变片应变读数的大小排序测试结果如与理论值不符, 请分析产生误差的原因 82

12. 叠梁弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量 E 的影响? 为什么? 13. 叠梁弯曲正应力实验中未考虑梁的自重, 是否会引起测量误差? 为什么? 14. 工字梁主应力实验中, 影响实验结果准确性的主要因素是什么? 15. 工字梁主应力实验中, 梁的自重对测试结果有无影响, 为什么? 1. 知低碳钢材料的屈服极限为 σ s, 在轴向拉力 F 作用下, 横截面上的正应力为 σ, 且 σ >σ s, 轴向线应变为 ε 1; 在拉力 F 全部卸载后, 轴向线应变为 ε 2 请问这种材料的弹性模量 E 多大?

σ s1=σ s2,δ 5=δ 10 3. 一枚应变片 (R = 120 Ω,K = 2.00) 粘贴于轴向拉伸试样表面, 应变片轴线与试样轴线平行试样材料为碳钢, 弹性模量 E = 2.1 10 11 N/m 2 (1) 若加载到应力 σ = 3000 10 5 N/m 2, 应变片的阻值变化多少?

如图一受 P 力作用试样, 其上粘贴有两片应变片 R 1 R 2, 无补偿应变片, 已知泊松比 μ, 欲测轴力引起的应变 ε P, 应如何组桥? 写出 ε P 与读数应变 ε ds 的关系式 7. 图示矩形截面钢拉伸试样在轴向拉力达到 F = 20 kn 时, 测得试样中段 B 点处与其轴 4 线成 30 方向的线应变为 ε = 30 3.

7 12. 叠梁弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量 E 的影响? 为什么? 13. 叠梁弯曲正应力实验中未考虑梁的自重, 是否会引起测量误差? 为什么? 14. 工字梁主应力实验中, 影响实验结果准确性的主要因素是什么? 15. 工字梁主应力实验中, 梁的自重对测试结果有无影响, 为什么? 1. 知低碳钢材料的屈服极限为 σ s, 在轴向拉力 F 作用下, 横截面上的正应力为 σ, 且 σ >σ s, 轴向线应变为 ε 1; 在拉力 F 全部卸载后, 轴向线应变为 ε 2 请问这种材料的弹性模量 E 多大? 2. 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 σ s1 σ s2, 伸长率分别为 δ 5 和 δ 10 比较两试样的结果, 则有以下结论, 其中正确的是哪一个? A.σ s1<σ s2,δ 5>δ 10 B.σ s1<σ s2,δ 5=δ 10 C.σ s1=σ s2,δ 5>δ 10 D.σ s1=σ s2,δ 5=δ 一枚应变片 (R = 120 Ω,K = 2.00) 粘贴于轴向拉伸试样表面, 应变片轴线与试样轴线平行试样材料为碳钢, 弹性模量 E = N/m 2 (1) 若加载到应力 σ = N/m 2, 应变片的阻值变化多少?(2) 若将应变片粘贴于可产生较大弹性变形的试样, 当应变从零增加到 , 应变片阻值变化多少? 4. 通过杆件拉伸实验测定材料的弹性模量时, 已知测力的误差为 2%, 卡尺的误差为 0.5%, 引伸仪的为 0.01, 你怎样来估算 E 的最大可能相对误差? 5. 图示轴向受拉杆件, 已知材料弹性模量 E 泊松比 μ 横截面面积 A 若用电阻应变仪测得杆件表面任一点处两个互成 90 方向的应变分别为 ε a ε b, 试给出拉力 F 与应变 ε a ε b 间的关系 6. 如图一受 P 力作用试样, 其上粘贴有两片应变片 R 1 R 2, 无补偿应变片, 已知泊松比 μ, 欲测轴力引起的应变 ε P, 应如何组桥? 写出 ε P 与读数应变 ε ds 的关系式 7. 图示矩形截面钢拉伸试样在轴向拉力达到 F = 20 kn 时, 测得试样中段 B 点处与其轴 4 线成 30 方向的线应变为 ε = 已知材料的弹性模量 E = 200 GPa, 试求泊松比 μ 83

8 材料力学实验指导与实验基本训练 8. 在二向应力状态下, 设已知最大切应变 γ max = , 并已知两个相互垂直方向的正应力之和为 27.5 MPa, 材料的弹性模量 E = 200 GPa,μ = 0.25, 试计算主应力的大小 9. 在某单向应力状态中, 测量应力的标准误差为 1%, 测量应变的标准误差为 3%, 则由此算得的弹性模量的标准误差有多大? 10. 在电桥中,R 1 与 R 2 为应变片 (120 Ω,K = 2), 若与 R 2 并联一个 Ω 的电阻, 则相当于多大的应变? 11. 拉伸试样如图所示, 已知横截面上的正应力 σ 材料的 E 和 μ 试求与轴线成 45 方向和 135 方向上的应变 ε 45 ε 如图, 测量某材料的断后伸长率时, 在标距 L 0 = 100 mm 的工作段内每 10 mm 刻一条线, 试样受轴向拉伸拉断后, 原刻线间距离分别为 10.1 mm 10.3 mm 10.5 mm 11.0 mm 11.8 mm 13.4 mm 15.0 mm 16.7 mm 14.9 mm 13.5 mm, 则该材料的断后伸长率为 13. 测力传感器的圆筒表面沿径向和轴向分别贴有 8 枚应变片, 接成全桥如图所示, 则力 F 与应变读数 ε ds 之间的关系为 EA EA EA EA A. F = ε B. F = ε C. F = ε D. F = ε 2(1 μ) ds 2(1 + μ) ds 4(1 μ) ds 4(1 + μ) ds 14. 低碳钢 Q235 的屈服极限 σ s = 235 MPa 当拉伸应力达到 σ = 320 MPa 时, 测得试样 3 的应变为 ε = 然后卸载至应力 σ = 260 MPa, 此时测得试样的应变为 3 ε = 试求:(1) 试样材料的弹性模量 E;(2) 以上两种情形下试样的弹性应变 ε e 和塑性应变 ε p 84

6 6 15. 在受扭圆轴表面上一点 K 处的线应变值为 : ε α = 375 10, ε v = 500 10 若已知 E = 200 GPa, μ = 0.25, 直径 D = 100 mm, 试求作用于轴上的外力偶矩 M e 16.

4, 已知钢的弹性模量 E = 210 GPa 试求材料泊松比 μ 17. 直径 d = 50 mm 的等直圆杆, 在自由端承受一外力偶矩 M e = 1.

受纯弯的矩形梁, b h = 30 mm 50 mm, 实验装置如图所示, 已知梁的 E = 200 GPa, a = 50 mm, 在 y = 5 mm 处沿轴向贴有灵敏系数 K g = 2.

9 在受扭圆轴表面上一点 K 处的线应变值为 : ε α = , ε v = 若已知 E = 200 GPa, μ = 0.25, 直径 D = 100 mm, 试求作用于轴上的外力偶矩 M e 16. 如图所示, 一外径 D = 50 mm 内径 d = 30 mm 的空心钢轴, 在扭转力偶矩 M e = 1600 N i m 的作用下, 测得相距 l 为 200 mm 的 A B 两截面间的相对转角 ϕ = 0.4, 已知钢的弹性模量 E = 210 GPa 试求材料泊松比 μ 17. 直径 d = 50 mm 的等直圆杆, 在自由端承受一外力偶矩 M e = 1.2 kn i m 时, 圆杆表面上的 B 点移动到了 B 点, 如图所示已知 Δ s= BB = 6.3 mm, 材料的弹性模量 E = 200 GPa 试求钢材的弹性常数 G 和 μ 18. 受纯弯的矩形梁, b h = 30 mm 50 mm, 实验装置如图所示, 已知梁的 E = 200 GPa, a = 50 mm, 在 y = 5 mm 处沿轴向贴有灵敏系数 K g = 2.15 的应变片, 应变仪灵 6 敏系数盘刻度为 2.00, 半桥接线后测得应变仪的读数应变 ε e = , 求此时所加的载荷 P 19. 图示一由 No.16 工字钢制成的简支梁承受集中载荷 F 在梁的 c c 截面处下边缘上, 用标距 s = 20 mm 的应变仪量得其纵向伸长量 Δ s = mm 已知梁的跨长 l = 1.5 m, a = 1m, 弹性模量 E = 210 GPa 试求力 F 的大小 85

材料力学实验指导与实验基本训练 20. 图示钢制圆轴受弯矩 M 和扭矩 T 作用, 圆轴直径 d = 1.83 cm, 实验测得轴表面最低处 A 点沿轴线方向的线应变 ε x = 5 10 4, 在水平直径表面上的 B 点沿与圆轴轴线成 45 方向的线应变 ε x = 4.5 10 4,ε y = 4.5 10 4, 已知钢的弹性模量 E = 200 GPa, 泊松比 μ = 0.

10 材料力学实验指导与实验基本训练 20. 图示钢制圆轴受弯矩 M 和扭矩 T 作用, 圆轴直径 d = 1.83 cm, 实验测得轴表面最低处 A 点沿轴线方向的线应变 ε x = , 在水平直径表面上的 B 点沿与圆轴轴线成 45 方向的线应变 ε x = ,ε y = , 已知钢的弹性模量 E = 200 GPa, 泊松比 μ = 0.25, 许用应力 [σ ] = 180 MPa (l) 求弯矩 M 和扭矩 T;(2) 按第三强度理论校核轴的强度 21. 图示直径 d = 200 mm 的钢质圆轴受轴向拉力 F 和扭转外力偶矩 M e 的联合作用, 钢的弹性模量 E = 200 GPa 泊松比 μ = 0.28, 且 F = 251 kn, 现由电测法测得圆轴表面上与 4 母线成 45 方向的线应变为 ε = , 试求圆轴所传递的外力偶矩 M e 的大小 22. 图示矩形截面钢杆, 用应变片测得杆件上下表面的轴向正应力分别为 3 3 ε a = 1 10 ε b = , 材料的弹性模量 E = 210 GPa 试绘制横截面上的正应力分布图 ; 求拉力 F 及其偏心距 δ 的数值 23. 图示矩形截面悬臂梁, 其截面尺寸 b = 30 mm, h = 60 mm 已知 β = 30, l 1 = 400 mm, l = 600 mm, 材料的弹性模量 E = 200 GPa ; 今测得梁的上表面距左侧面为 4 e = 5 mm 的 A 点处的纵向线应变 = , 试求梁的最大正应力 ε xa 图示圆截面杆受横向力 F 和扭矩 M e 联合作用今测得 A 点轴向应变 ε 0 = 4 10, 86

4 3 3 和 B 点与母线成 45 方向应变 ε 45 = 3.75 10 已知杆的抗弯截面模量 W = 6 10 mm, E = 200 GPa,[ σ ] = 150MPa, μ = 0.2 试用第三强度理论校核该杆的强度 1.

已知 ε x = 360 10 6,ε y = 0, γ xy =150 10 6 rad, 求坐标轴 x y 绕 z 轴转过 θ = 30 时, 新的应变分量 ε x, εy, γxy 6 6 3.

11 4 3 3 和 B 点与母线成 45 方向应变 ε 45 = 已知杆的抗弯截面模量 W = 6 10 mm, E = 200 GPa,[ σ ] = 150MPa, μ = 0.2 试用第三强度理论校核该杆的强度 1. 用应变花测出 ε 1 = ,ε 2 = ,ε 4 = 求:(1)ε 3 的值 ;(2) 该平面内最大最小线应变和最大切应变 2. 已知 ε x = ,ε y = 0, γ xy = rad, 求坐标轴 x y 绕 z 轴转过 θ = 30 时, 新的应变分量 ε x, εy, γxy 应变花粘贴方位如图所示, 测得应变 ε = 1 10, ε = 58 10, ε 90 = 试求主应变及主方向角 α 01 α 矩形截面的简支梁受到集中力 F 作用, 如图所示已知梁截面的高度为 h, 宽度为 b, 跨度为 l 材料的弹性模量为 E, 泊松比为 μ 若测得梁 AC 段的中性层上点 K 处与轴线成 45 方向上的线应变为 ε, 试求梁上的集中力 F 87

材料力学实验指导与实验基本训练 5. 一悬臂梁如图所示, 要求测量应力的误差不大于 2 %, 问各被测量 P l b h允许多大误差? 6.

有一轴向拉伸板条试样, 其截面积为 A, 泊松比为 μ, 在试样中段的两侧, 沿纵向横向分别各粘贴一枚电阻应变片 (R 1 R 2 R 3 R 4 ) 并有温度补偿片 R 5 R 6 两个

一圆轴受扭矩 M T 作用, 为测定轴表面 A 点处的主应变 ε 1 和 ε 2, 沿与轴线成 45 方向各贴一应变片 R 1 和 R 2, 如图所示已知应变片横向效应系数 H = 1.

12 材料力学实验指导与实验基本训练 5. 一悬臂梁如图所示, 要求测量应力的误差不大于 2 %, 问各被测量 P l b h允许多大误差? 6. 图示圆截面简支梁, 仅受自重 ( 集度为 q 的均布载荷 ) 作用已知梁长为 l, 横截面直径为 d 试用应变电测法确定梁端部截面 B 转角 7. 有一轴向拉伸板条试样, 其截面积为 A, 泊松比为 μ, 在试样中段的两侧, 沿纵向横向分别各粘贴一枚电阻应变片 (R 1 R 2 R 3 R 4 ) 并有温度补偿片 R 5 R 6 两个请用电测法测量材料弹性模量 E, 要求组桥能自动消除偏心受载的影响且提高测量灵敏度请设计几种组桥方案 ( 画出电桥接线图写出应变仪读数 ε 和 E 的表达式 ) 8. 一圆轴受扭矩 M T 作用, 为测定轴表面 A 点处的主应变 ε 1 和 ε 2, 沿与轴线成 45 方向各贴一应变片 R 1 和 R 2, 如图所示已知应变片横向效应系数 H = 1.2 %, 其灵敏系数是在 μ 0 = 的标定梁上测定的, 试计算应变片的横向效应给应变测量带来的相对误差 9. 有一受扭空心钢轴如图所示, 在其表面一点与母线成 45 方向上贴一枚应变片, 用 6 电阻应变仪测得其正应变为 ε = , 已知该轴外径 D = 100 mm, 内径 d = 60 mm, 45 材料 E = 210 GPa, μ = 0.28, 试画出 A 点的应力状态, 并求此时轴端外力偶矩 M T 的大小 88

如图所示, 在力 F 作用下测得应变 ε, 再用胡克定律 σ = Eε 计算 My 测量应力, 然后与理论公式 σ = 的计算结果作比较

如图沿梁横截面高度粘贴 5 枚电阻应变片, 编号如图, 测得其中 3 枚应变片的应变读数分别为 80 10 6 38 10 6 和 2 10

在图示受 P 力作用的悬臂梁某截面的上下表面各粘贴两片应变片 1 4 和 2 3 受力后的弯曲应变为 ε M, 按图示 a) b) 组桥方式,

13 10. 采用两枚相同的应变片测定如图所示圆轴的扭转切应力 11. 纯弯曲梁的正应力公式 σ = My I 可用于计算横力弯曲梁的正应力实验验证时, 布置 3 枚应变片 R 1 R 2 和 R 3, 如图所示, 在力 F 作用下测得应变 ε, 再用胡克定律 σ = Eε 计算 My 测量应力, 然后与理论公式 σ = 的计算结果作比较实验中未考虑切应力对测量结果的 I 影响, 试问这种验证是否合适? 12. 如图沿梁横截面高度粘贴 5 枚电阻应变片, 编号如图, 测得其中 3 枚应变片的应变读数分别为和 , 试写出所对应的应变片编号 13. 在图示受 P 力作用的悬臂梁某截面的上下表面各粘贴两片应变片 1 4 和 2 3 受力后的弯曲应变为 ε M, 按图示 a) b) 组桥方式, 分别写出 ε M 与读数应变 ε d 的关系式 (R 均为仪器内部电阻 ) 14. 图示矩形截面钢梁, 横截面宽 b = 40 mm, 高 h = 90 mm, 梁长 l = 2m, 弹性模量 E = 200 GPa, 泊松比 μ = 0.3 在截面 m n 的中性层上与中性层成 45 方向粘贴一枚应变 6 片 R 3, 用半桥外补偿法测得应变 ε R = 试求截面 m n 上的剪力 3 89

14 材料力学实验指导与实验基本训练 15. 图示梁的载荷 P 可在梁上移动, 千分表的位置则固定不动, 证明由此测得千分表示值的变化规律即代表该梁在某种载荷下的挠曲线 16. 拐臂结构受力状态如图所示, 已知几何尺寸材料弹性常数, 欲测 P z, 请在图中画出应变片粘贴位置, 组桥方案, 写出 P z 与测量电桥读数应变 ε ds 之间的关系式 17. 采用 4 枚相同的应变片测定如图所示圆轴在拉伸弯曲和扭转变形的扭转切应力 18. 电阻应变式圆柱形扭力计, 其原理如图所示 (1) 绘出桥路接线, 写出测量应变与扭矩 M e 的关系 (2) 分析该扭力计是否受轴向载荷 P 弯矩 M 与温度的影响 19. 选择一种贴片方案, 采用不同的接桥方法分别测量指定截面的内力分量, 试求各内力分量与应变读数的关系式 90

图示直角刚架, 截面为正方形, 边长为 a, 在 C B 处分别受到铅垂力 F 1 和水平力 F 2 设材料弹性模量为 E, 泊松比为 μ 欲用电测法测出 F 2, 试设计一种测试方案, 并给出 F 2 与读数应变 ε r 之间的关系式 23.

15 20. 图示受载梁的上下表面沿轴向各贴一相同地应变片 R 1 和 R 2, 用半桥如何区分弯曲应变和压缩应变, 绘出桥路接线图, 写出测量应变与读数应变 ε ds 的关系式 21. 一悬臂梁受力状态如图所示, 梁抗弯截面模量 W 横截面面积 S 弹性常数均已知, 若用电测法测定轴向力 F 和横向力 F 1, 请在图中画出布片位置和组桥方案, 并分别写出力 F F 1 与电桥读数应变 ε d 的关系 22. 图示直角刚架, 截面为正方形, 边长为 a, 在 C B 处分别受到铅垂力 F 1 和水平力 F 2 设材料弹性模量为 E, 泊松比为 μ 欲用电测法测出 F 2, 试设计一种测试方案, 并给出 F 2 与读数应变 ε r 之间的关系式 23. 一矩形截面杆件, 横截面面积为 A, 受一偏心拉力 P, 偏心距为 e 试设计偏心拉杆的应变测量内力的分离方案, 并给出计算表达式 24. 受偏心拉伸的矩形截面杆, 如图所示已知材料的弹性模量 E 和泊松比 μ, 截面宽度为 b 高为 h 要求用电测法测出拉力 F 和偏心距 e, 设计布片方式和接桥方案 91

16 材料力学实验指导与实验基本训练 25. 边长为 2a 的方形立柱, 一侧开一深为 a 的槽, 在上端部受一均布线荷载, 其合力大小 P 未知, 该荷载离中心线有一偏心距 e, 如图所示立柱在开槽部位左右面中线沿轴向各粘贴一枚应变片, 已知材料的弹性常数 E μ, 还有温度补偿片若干, 试通过应变片的布置和合理设计接桥方法, 写出几种方案下应变仪读数 ε ds 与合力 P 及偏心距 e 的关系式 26. 图示矩形截面刚架, 横截面面积为 A, 材料弹性模量为 E, 泊松比为 μ 载荷 F 在 CD 杆段范围内移动欲用电测法测出 F, 试设计一种测试方案, 并给出 F 与读数应变 ε ds 之间的关系式 27. 图示直角刚架, 截面为正方形, 边长为 a, 在 C B 处分别受到铅垂力 F 1 和水平力 F 2 设材料弹性模量为 E, 泊松比为 μ 欲用电测法测出 F 2, 试设计一种测试方案, 并给出 F 2 与读数应变 ε ds 之间的关系式 92

28. 首届江苏省大学生材料力学实验竞赛决赛综合实验竞赛题目电测综合实验竞赛在组委会所提供的实验装置上进行各队按试题内容设计实验方案贴片接桥测试对实验数据进行计算和分析完成实验报告参赛选手采用组委会提供的应变片导线丙酮实验报告纸和草稿纸 ; 自带胶水烙铁焊锡小工具笔不含编程和记忆功能的袖珍计算器题一 : 在距固定端 150mm 的 K 截面处布片, 由电测法确定

17 28. 首届江苏省大学生材料力学实验竞赛决赛综合实验竞赛题目电测综合实验竞赛在组委会所提供的实验装置上进行各队按试题内容设计实验方案贴片接桥测试对实验数据进行计算和分析完成实验报告参赛选手采用组委会提供的应变片导线丙酮实验报告纸和草稿纸 ; 自带胶水烙铁焊锡小工具笔不含编程和记忆功能的袖珍计算器题一 : 在距固定端 150mm 的 K 截面处布片, 由电测法确定 : (1) 截面剪心 ( 即弯曲中心 ) 的位置 ε ζ ; (2) 载荷作用于剪心时,Κ 截面上下翼缘外表面中点和腹板外侧面中点的弯曲切应力 ; (3) 测定载荷作用于剪心时,Κ 截面的上下翼缘外表面中点和腹板外侧面中点的弯曲正应力 ; (4) 利用所测实验数据计算抗弯截面系数 Ω ζ ; (5) 测定载荷作用于腹板中线时,Κ 截面上下翼缘外表面中点和腹板外侧面中点的扭转切应力题二 : 自行设计布片与实验方案由实验数据说明圣维南原理, 并研究本实验装置的固定端约束对弯曲正应力的局部影响范围说明 :1 载荷大小由参赛选手自定, 以利于提高精度和保证装置不失效为原则铝合金屈服极限 σ s = 270 MPa, 取安全系数 n = 2; 2 槽形截面尺寸为 48 mm 24 mm 4 mm; 槽形截面梁长度为 300 mm, 加载点至梁根部的距离为 330 mm 槽型截面悬臂梁弯曲实验装置图 93

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