力学测试课后习题答案1ppt课件

1、力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心实验一实验一 机械性能机械性能实验地点：A3-101 时间:17周 周二 13:30 2108011101-19 19人 14:35 2108011120-38 19人 周二 15:40 2108011201-19 19人 16:45 2108011220-37 18人力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心对于脆性材料还要做压缩试验对于脆性材料还要做压缩试验脆性材料脆性材料铸铁铸铁铸造合金铸造合金高碳钢高碳钢拉伸时拉伸时,没有一点韧性现象，压没有一点韧性现象，压缩时表现出韧性缩时表现出韧性4.3 4.3 金属材料压缩时的力学性能金属材料压缩时的

2、力学性能压缩性能指标压缩性能指标 : :压缩屈服强度压缩屈服强度 ReHc ReLc 上压缩屈服强度上压缩屈服强度下压缩屈服强度下压缩屈服强度ReHc初始瞬时效应初始瞬时效应ReLc力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 同样有规定压缩强度指标，两项，均要加脚注同样有规定压缩强度指标，两项，均要加脚注 规定非比例压缩强度规定非比例压缩强度 Rpc 例：例： Rpc0.2 规定总压缩强度规定总压缩强度 Rtc 例：例：Rtc0.5 对以上性能指标计算方法分别为对以上性能指标计算方法分别为eHceHc0FRSpcpc0FRStctc0FRSmcmc0FRS压缩弹性摸量压缩弹性摸量 Ec抗压强

3、度抗压强度 RmceLceLc0FRS对压缩试样要求：对压缩试样要求： d0为试样直径，为试样直径，L为试样长度为试样长度力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心do （1020 ） mm短压缩试样短压缩试样 L （12d0长压缩试样长压缩试样 L （2.53.5)do 试验速度试验速度线弹性范围线弹性范围 110 N/mm2 S-1 按应力速率加载按应力速率加载塑性范围塑性范围 0.00050.001/S 按应变速率按应变速率5001000 /S）试验温度试验温度 1035压缩弹性摸量装引伸计）压缩弹性摸量装引伸计） L (58) d0 试验条件试验条件 测定压缩性能一般也都用作图法、割

4、线法、逐次逼近法等测定压缩性能一般也都用作图法、割线法、逐次逼近法等方法，拉伸性能测定能用的方法，压缩性能测定都能用。方法，拉伸性能测定能用的方法，压缩性能测定都能用。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心习题：习题：4.2，4.3，4.4，4.6，4.8力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心复复 习习 题题3.18 如图所示为起重吊车，其吊钩可在如图所示为起重吊车，其吊钩可在L长度范围内移动。现长度范围内移动。现 欲测定吊车的载荷欲测定吊车的载荷F，试问在吊车梁上应如何布片？如何，试问在吊车梁上应如何布片？如何 接桥？并说明理由。接桥？并说明理由。 测载荷测载荷F，吊车在，吊车在

5、L范围内范围内移动，在布片时要考虑移动，在布片时要考虑F 在在L范围内移动不会改变。范围内移动不会改变。由材料力学知由材料力学知 FRA+FRB=F如图布片，如图布片，R1与与R3，R2与与R4在在A、B点正反两面，点正反两面，并互相相差并互相相差90，且都在中，且都在中性层上性层上力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心A、B两点应力状态两点应力状态ABRAAFbh A、B点为工字梁点为工字梁的腹板，由材料力学的腹板，由材料力学知工字梁上切应力主知工字梁上切应力主要由腹板承担，因此，要由腹板承担，因此，若腹板高度为若腹板高度为h，厚度，厚度为为b，则，则A、B点切应点切应力为力为RBBF

6、bh确定确定A、B点点45方向线应变方向线应变AABB力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心R4 41RBtFbhER3 31RAtFbhER2 2111RBRBBtFtBttEFb EEh R1 1111RAFtttRAAAtEFbhEERAAFbhRBBFbh1121E（）广义虎克定广义虎克定律律力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心组成全桥测量电路组成全桥测量电路1111()2(1)()dRARBRARBRARBFFFFbhEbhEbhEbhEFFbhE 2(1)dbhEF由于由于RARBFFF2(1)dFbhE所以所以力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3.19 图

7、示矩形截面的悬臂梁，图示矩形截面的悬臂梁，F作用在作用在xoy纵向平面内，有一偏纵向平面内，有一偏 心距心距e，已知材料的弹性模量，已知材料的弹性模量E，问如何布片、组桥方可测，问如何布片、组桥方可测 出出e及及F力的大小。力的大小。 R2R1补偿片补偿片1. 测测FR1、R2与与R补偿片组补偿片组成成 对臂全桥对臂全桥FFESEMF eWWE112342dFR1FMt，R2FMt，力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2. 测测eR1、R2组成双臂半桥组成双臂半桥2122dM22dM112dFbhE212MdF eEWE22126dddWEheF由于由于12dF12dFSE112dFb

8、hEMF eEWE所以所以力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3.20 如图是一个测力传感器的钢制圆筒。其上贴有八个应变片。如图是一个测力传感器的钢制圆筒。其上贴有八个应变片。 试将该八个应变片接成全桥以消除力的偏心影响。试将该八个应变片接成全桥以消除力的偏心影响。 消除力偏心影响的全桥，八个消除力偏心影响的全桥，八个片安排如桥路图片安排如桥路图力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3.21 有一偏心受压短杆如图。欲得到载荷作用点位置，在杆上有一偏心受压短杆如图。欲得到载荷作用点位置，在杆上 贴有四个应变片，确定组桥方案，并写出载荷位置与读数贴有四个应变片，确定组桥方案，并写出载

9、荷位置与读数 应变应变ed之间的关系式。之间的关系式。 xyz设设F 距距 z 轴距离为轴距离为a 距距 x 轴距离为轴距离为bMz=F aMx=F b1. 确定确定a2、4 组成双臂半桥组成双臂半桥1122dMzFaW E力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心222dW EbF2. 确定确定b1、3 组成双臂半桥组成双臂半桥2222dMxFbW E112dW EaF力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心x3.22 拐臂结构受载如图，设几何尺寸、材料常数均已知，用电拐臂结构受载如图，设几何尺寸、材料常数均已知，用电 测法如何贴片组桥能测得测法如何贴片组桥能测得Fx、Fy、Fz，并写

10、出各方向力，并写出各方向力F 与读数应变与读数应变ed的关系式。的关系式。 2XZXMFlZXZMFx2YTFlMXZFyFZTFX力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心xTMXZFyFZFXLLA2XZXMFlZXZMFx2YTFl- 截面上下各粘贴一片应变片截面上下各粘贴一片应变片R1，R2。并粘贴两片补偿片。并粘贴两片补偿片。补偿片补偿片- 截面和截面和- 在中性层各粘贴在中性层各粘贴一片应变片一片应变片R3，R4。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心R1、R2在在MXZ和和FZ对对- 截面弯截面弯矩的中性层上。矩的中性层上。 R1、R2分别感受分别感受的应变有：的应变有：

11、1. 将将R1、R2和和R组成对臂全桥组成对臂全桥 R1FyxMFt，R2FyxMFt，2FyxFyxxdMFtttMFtF （）由于由于xxFFSE力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2xdFSE所以所以12xdFSE2. 将将R1、R2组成双臂半桥组成双臂半桥2FyxFyxFydMFtMFtM （）由于由于()FyyAMFLLWE()2yAdF LLWE所以所以2()ydAWEFLL力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3. 将将R3、R4组成双臂半桥组成双臂半桥R3、R4在在Fy对对- 、-截面弯矩的中性层上。截面弯矩的中性层上。 R3、R4分别感受的应变有：分别感受的应变

12、有： R31xzF zMMt，-，R42xzFzMMt，-，2112xzFzxzFzFzFzdMMtMMtMM（）由于由于1()FzzAMF LLWE2FzyAMFLWE力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心()zAzAzdF LLFLFLWEWEWE所以所以zdWEFL力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。 单臂半桥、对臂全桥组桥均由温度补偿片实现温度补偿；双臂半桥、四臂全桥、串、并联半桥组桥均由工作片实现温度自补偿。2采用串联或并联组桥方式，能否提高测量灵敏度？为什么？采用串联或并联组桥方式，能否提高

13、测量灵敏度？为什么？ 采用串联或并联组桥方式，不能提高测量灵敏度。因为无论串、并联均不能改变 ，不能提高读数应变。RRK3当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致时，将粘贴在被测件当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致时，将粘贴在被测件 上的应变片组成单臂半桥测量电路，被测件受力后，应变仪读上的应变片组成单臂半桥测量电路，被测件受力后，应变仪读 到的应变是否是被测件表面的应变？到的应变是否是被测件表面的应变？实验二思考题实验二思考题力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 电桥测量灵敏度是测量电桥所感受被测件上应变的灵敏程度。P66 当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致，组成单臂半桥测量电路时，

14、应变仪读到的应变即为被测件表面的应变。4电桥测量灵敏度是否指用应变片组成的测量电桥所感受被测电桥测量灵敏度是否指用应变片组成的测量电桥所感受被测 件上应变的灵敏程度？件上应变的灵敏程度？5. 将粘贴在被测件上的应变片组成测量电桥接至应变仪上，将粘贴在被测件上的应变片组成测量电桥接至应变仪上， 未对被测件作用外力，但应变仪有读数应变，问该读数应变未对被测件作用外力，但应变仪有读数应变，问该读数应变 是由什么原因引起的？是由什么原因引起的？ 该读数应变是由于四桥臂电阻阻值不完全相等，造成电桥不平衡所引起的。 力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1. 比较应变片比较应变片6和和7或应变片或应

15、变片4和和5的应变值，可得到什么结的应变值，可得到什么结 论？论？ 4和5，6和7应变相等，符号相反，对称于中性层，纵向纤维间无挤压。 实验三思考题实验三思考题 2. 应变片测量的应变是：应变片测量的应变是：a. 应变片栅长中心处的应变？应变片栅长中心处的应变？ b. 应变片栅长长度内的平均应变？应变片栅长长度内的平均应变？ c. 应变片栅长两端点处的平均应变？应变片栅长两端点处的平均应变？应变片测量的应变是应变片栅长长度内的平均应变3. 本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么？本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么？ 力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 本实验中对应变片的栅

16、长尺寸无要求。因为应变片测量的应变是应变片栅长长度内的平均应变，而纯弯曲梁在纯弯曲段内沿梁轴线方向应变是均匀的，沿梁横截面高度应变是线性分布的。 根据公式 ，实测应变分别为：274.5、206、。 jdKK仪片4应变片的灵敏系数应变片的灵敏系数K为为2.24，应变仪的灵敏系数，应变仪的灵敏系数K仪为仪为2.12，知，知 读数应变分别为读数应变分别为290，218，145，问实测应变为多少？，问实测应变为多少？ 5能通过加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻能通过加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻 值来改变应变片的灵敏系数？为什么？值来改变应变片的灵敏系数？为什么？ 力学

17、测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 用加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻用加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻值，不能改变应变片的灵敏系数，因为应变片的灵敏系数与电值，不能改变应变片的灵敏系数，因为应变片的灵敏系数与电阻变化率有关，阻变化率有关， 即即 RRK实验四讨论实验四讨论 1. 不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征有何不同？不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征有何不同？ 不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征不同，两端不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征不同，两端铰支撑时，变形对称，在铰支撑时，变形对称，在 处，变形最大，为

18、失稳截面；而一处，变形最大，为失稳截面；而一端固定一端铰支撑时，则在端固定一端铰支撑时，则在 处，变形最大，为失稳截面；处，变形最大，为失稳截面；后者的临界力后者的临界力 2lx 0.35xl力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2. 临界力测定结果和理论计临界力测定结果和理论计 算结果之间的差异主要是算结果之间的差异主要是 由哪些因数引起的？由哪些因数引起的？ 临界力测定结果和理论计算结果之间的差异主要影响因素有：a压杆受一对P力作用，P力 作用偏心会影响测量结 果；b压杆反复测试，产生预弯曲，会影响测量结果； c应变片粘贴位置与失稳截面有差异，会影响测量结果；d理论计算力学模型与实际

19、不完全一致，会引起计算结果与实 测结果的差异，比如压杆长度，在一端固定一端铰支撑时， 压杆长度的实际尺寸是小于350mm的。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l实验一思实验一思 考考 题题l1. 测定材料的力学性能为什么要用标准试件？测定材料的力学性能为什么要用标准试件？l 为了排除试件尺寸对材料塑性指标为了排除试件尺寸对材料塑性指标 A 测试结果测试结果的影响，便于进行不同材料间的塑性指标的影响，便于进行不同材料间的塑性指标 A 的比的比较。较。l2材料拉伸时有哪些力学性能指标？材料拉伸时有哪些力学性能指标？l 材料拉伸时的力学性能指标有强度指标：上屈材料拉伸时的力学性能指标有强度

20、指标：上屈服强度服强度ReH、下屈服强度、下屈服强度ReL；规定非比例延伸；规定非比例延伸强度强度Rp，规定残余延伸强度，规定残余延伸强度Rr，规定总延伸强度，规定总延伸强度Rt，抗拉强度，抗拉强度Rm ；塑性指标：断后伸长率；塑性指标：断后伸长率A，断面收缩率断面收缩率Z；弹性指标：弹性模量；弹性指标：弹性模量E，泊松比，泊松比。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l3测定断后伸长率 A11.3 时，若断面邻近标距点的距离小于或等于1/3L0时，应如何处理？l 应进行断口移中处理，按 l l 或按 l 来进行计算。l4试述低碳钢、铸铁拉伸、紧缩、扭转时，主要是由哪些应力引起破坏的，为

21、什么？l 低碳钢拉伸时，首先出现颈缩，由于颈缩中心部分处于三向应力状态，因此，中心部分被拉坏，边缘部分仍是单向应力状态，因此，边缘部分沿45 方向由切应力引起破坏；压缩时，越压越扁，不会破坏；扭转时，沿与轴线垂直的截面由切应力引起破坏。因为低碳钢属于拉、压强度相等的材料，而剪切强度低于拉、压强度。002100%XYYZLAL00100%XYYZYZLAL力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l 铸铁拉伸时由拉应力引起破坏；压缩时，沿45方向由切应力引起破坏；扭转时，沿45 方向由拉应力引起破坏。因为铸铁的抗拉强度低于抗剪强度，抗剪强度低于抗压强度。l5规定强度指标Rp、Rr、Rt是在受力

22、还是在卸力的情况下测定的？ Rp0.2和Rr0.2有何区别？l 规定非比例延伸强度Rp和规定总延伸强度Rt是在受力的条件下测定的；规定残余延伸强度Rr是在卸力后测定的. Rp 0.2表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力，在受力的情况下测定；而Rr 0.2则表示规定残余延伸率为0.2%时的应力，在卸力的情况下测定。对于大多数金属材料，Rp 0.2与Rr 0.2非常接近。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l实验八思考题l1.试件尺寸、形状对测定弹性模量和泊松比有无影响？为什么？l 试件尺寸对测定弹性模量有影响，对测定泊松比无影响；试件形状对测定弹性模量和泊松比均无影响，因为计算弹性模量

23、时与试件的横截面尺寸有关，与试件形状无关。计算泊松比时，与试件形状和尺寸都无关。l2.试件上应变片粘贴时与试件轴线出现平移或角度差，对实验结果有无影响？l 试件上应变片粘贴时与试件轴线出现平移，对实验结果基本没有影响；出现角度差对实验结果就有影响。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l3.本实验为什么采用全桥接线法？l 采用全桥接线法可以消除试件预弯曲的影响，同时也可以消除载荷作用不在同一轴线上造成试件弯曲的影响。l4.比较本实验的数据处理方法。l 由于本实验在材料弹性范围内测定，材料在弹性范围内的应力-应变呈线性关系，因此三种数据处理端值法、平均值法、最小二乘法的结果差异不大。所以遇

24、到类似线性的测试，数据处理用端值法比较好，既简单又保证一定的数据处理精度。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1. 测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方 法，请画出测量电桥的接法。法，请画出测量电桥的接法。 实验六思考题实验六思考题a测量弯矩引起的应变，还可以用R5 或R11与补偿片组成单臂半桥，见图； b测量扭矩引起的应变见下图；c测量剪力引起的应变见下图； 力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2. 本实验中能否用二轴本实验中能否用二轴450应变花替代三轴应变花替代三轴450应变花来确定主应变花来确定主 应力的大

25、小和方向？为什么？应力的大小和方向？为什么？ 本实验中A、C两点可以用二轴450应变花替代三轴450应变花，B、D两点不可以。由于，从理论上讲，A、C两点主应力方向是已知的，只要求主应力大小，两个未知数，只要用两个应变片就可以了。 力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3. 本实验中，测定剪力本实验中，测定剪力FS引起的剪应力时，是否有其他力的影引起的剪应力时，是否有其他力的影 响？若存在其他力的影响，请画出仅测定剪力响？若存在其他力的影响，请画出仅测定剪力FS引起的剪应引起的剪应 力的布片图以及组桥接线图。力的布片图以及组桥接线图。有弯矩引起的应变的影响TTFSFS M- M- M力学

26、测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 随机误差大都服从 分布，它会随着测量次数的增加而 。l2. 在应变电桥中，按应变片在桥臂中的数量，电桥的接线方法分为半桥和全桥接线法。其中，半桥接线法在实际测量时，又分为两种情况： 和 。l3. 测量系统的输出与输入变化量之比称为测量系统的 。l4. 电测法中测点处的测量应变与应变片的 成正比。l5.设应变片的灵敏度系数为2.17，静态应变仪的灵敏度系数为2.00。已知读数应变为290，则实测应变应为 。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1.如图所示为低碳钢的-曲线。与a点对应的应力称为 ，与屈服阶段b点对应的应力称为 ，与最高点c相

27、对应的应力称为 。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 根据下图中测量列的剩余误差判断系统误差类型，按次序依次判断正确的是（ ）lA 分别是线性系统误差、线性系统误差、周期性系统误差、复杂系统误差lB 分别是恒定系统误差、线性系统误差、复杂系统误差、周期性系统误差lC 分别是恒定系统误差、线性系统误差、周期性系统误差、复杂系统误差lD 分别是恒定系统误差、线性系统误差、周期性系统误差、周期性系统误差力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 如下图所示杆件受力、应变片分布以及应变电测连接线路，则该电桥测量的应变是（ ）lA 由弯矩M引起的正应变lB 由力P引起的正应变lC

28、 由弯矩M和P引起的正应变lD 由弯矩M和P引起的剪应变力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 下列关于电测法电桥温度补偿的说法正确的是：（ ）lA 单臂半桥测量法，有两片工作片，其中一片为温度补偿片lB 双臂半桥测量法，有一片工作片，一片温度补偿片lC 对臂全桥测量法，有四片工作片，两片温度补偿片lD 四臂全桥测量法，有四片工作片，且它们相邻两对相互温度补偿l2. 铸铁压缩实验中，铸铁的破坏是由（ ）引起的。lA 正应力 lB 与轴线垂直的切应力 lC 与轴线成45的切应力l D 以上皆是力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 材料的扭转实验中，下列关于试件各点应力状

29、态和主应力说法正确的是（ ）。lA 受扭部分处于纯剪切状态，主应力方向为轴线方向和垂直轴线方向lB受扭部分处于纯剪切状态，主应力方向为轴线方向，大小为切应力的倍lC 受扭部分处于纯剪切状态，主应力方向为轴线方向，大小和切应力相等lD杆件各部分均为纯剪切状态，主应力方向为轴线方向和垂直轴线方向，大小和切应力相等l2. 下列关于应变电测电桥桥臂串联和并联电阻说法正确的是（ ）lA 串联电阻会放大测试应变，并联电阻会缩小测试应变lB 串联电阻会放大测试应变，并联电阻基本不会改变测试应变lC 串联电阻和并联电阻均基本不会改变测试应变lD 串联电阻基本不会改变测试应变，并联电阻会缩小测试应变力学测试技术

30、基础航空宇航学院力学教学实验中心l1.塑性材料试样拉伸时，颈缩处断口呈 状，首先 部分 破坏，然后 部分 破坏。l2. 铸铁圆棒在外力作用下，发生图示的破坏形式，其破坏前的受力状态如图（ ）。 力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 受扭圆轴上贴有3个应变片，如下图, 实验时测得应变片( )的读数为0。 lA：1和2； B：2和3； C：1和3； D：1、2和3。l 2. 圆轴受扭矩T的作用，用应变片测出的是 （ )lA.剪应变 剪应力线应变扭矩力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l1. 电阻应变片的灵敏度系数K指的是（ )。lA. 应变片电阻值的大小lB. 单位应变引起的应变片相对电阻值变化lC. 应变片金属丝的截面积的相对变化lD. 应变片金属丝电阻值的相对