力学竞赛实验部分辅导资料.doc

1、圆截面折杆ABC，在AB段上交叉贴有电阻应变，如图。折杆C作用有垂直的集中力F，杆AB段发生弯扭组合变形。为了测出杆AB段的扭转消弯，指出消弯 答案：（1）消扭测弯，在不受力的自由端C贴一温度补偿片，利用b片和补偿片（分别接在R1和R2的位置）可以测量弯曲应起的应变。有效性试验方法是：将外力沿BC移动仪器输出应该不变。 （2）消弯测扭，利用a片和c片（分别接在R1和R2的位置）实现半桥互补测量，可以测量扭转应起的应变。有效性试验方法是：将外力沿BC移至AB杆B端定点此时仪器输出为零。 2、一杆同时受轴向拉力和弯矩的作用，欲消除弯矩产生的应变，只测出轴向拉力产生的应变。采用全桥的方式测量，试确定贴片方案，推导出结果并画出桥路接线图。 答案：按下图方式贴片和接桥。根据(总=(1-(2+(3-(4 对桥臂的弯曲应变被抵消，而拉伸应变叠加。 令，拉伸时 (拉=(1=(3=(， 则 (横=(2=(4=-μ( 所以，(总=2(+2μ(=2(（1+μ） 3、图示为一种电子称的结构图，重物G放在称盘上的任意位置，若采用在梁AB上贴应变片的方法测量G的重量。贴片基本准则是什么，试确定合理的贴片方式，贴片数量和接桥方式。 答案：贴片基本准则是应变测量值与重物G在秤盘的位置无关。采用测量剪力的方式最合理，因为这样做使测量值与被测物的位置无关。采用4片应变片组成全桥，沿与水平轴45度的方向贴在中性层上。如图所示，在梁的正向侧表面贴R1、R2两片，在梁的背向侧表面贴R3、R4两片，其中R2和R4投影重合，R1和R3投影重合。 4、图示梁受集中力的作用，侧表面贴有三片应变片测量线应变，请问哪一片的测量值与理论值有可能最接近，为什么？ 答案：片3的测量值于理论之可能最接近，因为，此片的位置在圣维南区的边缘，应变受圣维南区影响最小。 5、欲测聚丙烯（PP）丝的拉伸应力应变曲线。因PP丝载荷甚小，采用电子万能试验机和自制的悬壁梁载荷传感器进行实验，PP丝上端与固定卡头连接，下端铅锤与悬臂梁的自由端连接，悬壁梁固定在试验机下活动横梁上。试验时活动横梁匀速下降，每一时刻的横梁位移U由试验机精确给出，同时由悬壁梁根部粘贴的电阻应变片的应变值ε0来测量该时刻的PP丝载荷F。图中L0为PP丝实验段长度，悬壁梁跨长为L、惯性矩为I，a为应变片中心到轴线距离，悬臂梁厚度为h。请问： （1）试验装置能否达到试验目的？说明理由； （2）如能，请帮助她完善试验方案。 答案：（1）能准确测量PP丝的拉伸图F——ΔL曲线，前提是悬臂梁变形足够小，另一方面，PP丝很细所需拉力很小，如果悬臂梁的刚度太大又会影响测量灵敏度，所以，仍需通过变形补偿准确计算PP丝的伸长量ΔL （2）完善试验方案—变形补偿准确计算PP丝的伸长量ΔL 测量值εo与F的关系为 梁端挠度 PP丝的伸长量实验值为 6、图示空心圆轴，现测得外圆直径为D，因端部用端盖封闭，无法直接测出内径。请问如何间接得到内圆直径（圆轴端盖的厚度忽略不计）？ 答案：对圆轴进行扭转实验。在圆轴自由端加上扭转力偶m，并测得该截面的扭转角φ。如图， 利用扭转变形公式： 将T=m， 代人上式， 得内径： 7、测出两种材料组合梁（如图1所示）上下边缘两点A、B处应变。材料的弹性模量分别为。矩形截面梁高为。试根据应变实测值判断中性轴位置。 解： , 式中，为第一种材料截面对中性轴的惯性矩；为第二种材料截面对中性轴的惯性矩； ,表示,点至中性轴的距离。 同时， , 则，；即，又因为，从而可确定中性轴的位置。 8、两种不同材料的矩形截面，截面尺寸均为，粘结成悬臂梁如图2所示。外力作用在弯曲中心上。现测出材料中性层上外侧点方向应变。该材料的泊松比为。另一种材料的弹性模量及泊松比分别为、。 求：施加的外力 解：设两梁分别承担荷载为，则有静力学关系：。 变形几何关系为：，即 由材料中性层上外侧点的应力单元体知： == ，故： 9、图7所示矩形截面悬臂梁受力作用，所用材料的弹性模量为。如何组成全桥测量 解：按图示方式布置测点，组成全桥。 10、 薄壁圆筒承受内压作用，现用应变片测量受力后筒体的表面应变。片1沿圆周方向粘贴，片2沿轴向粘贴。圆筒材料的泊松比μ=0.285。试计算圆筒周向应变与轴向应变之比？ 解：设周向应力为，轴向应力为，则有 ， ， 因， 所以， 11、标出下列应变花中各敏感栅的角度编号。 12、 已知一60°应变花的测量值，ε0=325με，ε60=230μεε120=--220με，被测构件的E=71.0GPa，μ=0.320，试计算主应力σ1