全国首届大学生基本力学实验竞赛题目解答.docVIP

 全国首届大学生基础力学实验竞赛题目答案 选择题 (c) 比例极限提高，塑性降低。 (c) 填空题 图中所示4种材料的?-?曲线， 4的弹性模量最大； 3 的比例极限最高；1的塑性最好； 3 的强度最高。 3、 4、低碳钢屈服阶段的?-?曲线为折线，应该用折线上哪点的应力值作为材料的屈服极限比较合理，请说明原因。 答：应该用屈服阶段的最小应力（即折线的最低点）作为材料的屈服极限比较合理。 屈服点是指有屈服现象的材料在发生屈服时，试样在力保持恒定的情况下变形仍在继续时的应力。低碳钢在屈服阶段时?-?曲线出现波动，呈折线。折线的最高点和最低点分别称为材料的上屈服点和下屈服点，而上屈服点数值不稳定，受加载速度、试样形状等因素影响较大；下屈服点的数值相对稳定，能够反映材料开始发生塑性变形的极限应力。因此，应该由下屈服点表示材料的屈服极限比较合理。 5、圆轴扭转破坏实验中，在试样表面画一条母线，铸铁试样破坏时母线怎样变化，低碳钢试样破坏时母线怎样变化？请分析原因。 答：铸铁试样破坏时母线稍有倾斜，剪应变倾角很小，破坏断面与轴线呈45?角的螺旋面；碳钢试样破坏时母线形成了多重螺纹线，破坏断面为横截面。 （a） (b) 圆轴扭转时，试样表面危险点为纯剪切应力状态，主应力在位于与母线呈45?夹角的斜面上（图a），剪应力最大值位于横截面上，且主应力与剪应力最大值数值相等，均等于横截面上的剪应力。铸铁是脆性材料，抗拉能力最弱，次为抗剪，最强抗压，因此，当应力达到破坏极限时，首先是最大拉应力作用面断裂，而且裂纹迅速从表面贯穿至轴心，使轴突然沿45?角的螺旋面断裂，此时母线的倾斜角度较小（即塑性变形量较小）。低碳钢在塑性屈服时，抗剪的能力弱于抗拉和抗压，因此首先在横截面上发生屈服，但由于屈服应力不足以造成试样的断裂，所以，随着扭矩的增加，内部材料逐渐发生屈服直至轴心(图b)。 当扭矩进一步增加时，试件继续变形，材料进一步强化，至强度极限时轴发生横截面的剪切断裂，此时轴的塑性变形已经持续了较长的时间，母线已经变成为多重螺纹线。 6、解：薄壁筒表面危险点为二向应力状态 由广义胡克定律 其中 ，?x =1?10-4，?t =3.5?10-4 解得：??=0.25，p=3.2MPa 7、解：钢轴表面测点为纯剪切应力状态，有 由广义胡克定律 及 , 解得： PK =109kW 答案 8题： 解：由 得 所以，此时应变片的阻值是： 9题： 解：由 将已知的、、代入上式，得 联立求解得： 已知，，，则 ，， 所以， 主应力为： 主应力方向为： 10题： 解： 布片方案：在试件的同一截面处（或同一点），沿横向和纵向各贴一应变片。 测定方法：分别将和接在动态应变仪的二个桥路上（通道上），将应变仪的输出接在记录仪输入端，记录下试验曲线，例如： （可以不画试验曲线，也可画不同的试验曲线） 量取同一时刻的应变、 三、 11题： 解：第一种接桥方案： 将其中一个电阻并联在、桥臂上。 此时、桥臂的电阻变化 由于，电桥应变输出 电桥标定应变为： 如果接入的电阻时： 如果接入的电阻时： 使阻值变小标定为负值。 第二种接桥方案： 将二个电阻串联后，并联在、桥臂上。 串联后的电阻，此时、桥臂的电阻变化 由于，电桥应变输出 电桥标定应变为： 负值。