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1、天津大學(xué)材料力學(xué)實驗題目交流侯振德王燕群沈珉岳澄一，圖示大曲率桿，橫截面為矩形，在自由端 B作用力偶M。曲桿發(fā)生彎曲變 形時中性軸一般不再過形心。假設(shè)通過粘貼電阻應(yīng)變片的方式實驗測出中性軸是 偏向上邊緣還是偏向下邊緣，試給出使用應(yīng)變片最少的方案，簡述應(yīng)如何粘應(yīng) 變片？根據(jù)測量結(jié)果如何判斷中性軸位置。答案：方法一：在曲梁的幾何中軸處粘貼一個應(yīng)變片。假設(shè)應(yīng)變?yōu)檎?，那么中性軸偏 向上側(cè)，反之那么偏向下側(cè)。方法二：在梁的上、下邊緣遠(yuǎn)離自由端各粘貼一個應(yīng)變片a b，配合溫度補償后，假設(shè)a b，那么中性軸偏向上側(cè)；假設(shè) a b，那么中性軸偏向下側(cè)二、圓截面折桿ABC，在AB段上交叉貼有45°電阻

2、應(yīng)變花a、b、c，如圖。折 桿BC作用有垂直方向的集中力F F可以沿BC桿移動，桿AB段發(fā)生彎扭組 合變形。為了分別測出桿AB段的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變和彎曲應(yīng)變分別消彎側(cè)扭和消扭測 彎，指出分別消彎側(cè)扭和消扭測彎的接橋方式并給出一種簡單實驗方法證明接 橋正確性。答案：1消扭測彎，在不受力的自由端 C貼一溫度補償片，利用b片和補償 片分別接在R1和R2的位置可以測量彎曲應(yīng)起的應(yīng)變。有效性試驗方法是： 將外力沿BC移動儀器輸出應(yīng)該不變。2消彎測扭，利用a片和c片分別接在R1和R2的位置實現(xiàn)半橋互補測量，可以測量扭轉(zhuǎn)應(yīng)起的應(yīng)變。有效性試驗方法是：將外力沿BC移至AB桿B端定點此時儀器輸出為零三，一桿同時受軸向拉

3、力和彎矩的作用， 欲消除彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變，只測出軸向拉 力產(chǎn)生的應(yīng)變。采用全橋的方式測量，試確定貼片方案，推導(dǎo)出結(jié)果并畫出橋路 接線圖。FMMR1R2BDR4R3答案：按下列圖方式貼片和接橋。根據(jù)總=1- 2+ 3- 4對橋臂的彎曲應(yīng)變被抵消, 而拉伸應(yīng)變疊加。R1R1 R2令，拉伸時 拉=1= 3=， 貝U 橫=2= 4=-卩所以，總=2 +2卩=21+卩四、圖示為一種電子稱的結(jié)構(gòu)圖，重物 G放在稱盤上的任意位置，假設(shè)采用在梁 AB上貼應(yīng)變片的方法測量G的重量。貼片根本準(zhǔn)那么是什么，試確定合理的貼片 方式，貼片數(shù)量和接橋方式。B答案：貼片根本準(zhǔn)那么是應(yīng)變測量值與重物G在秤盤的位置無關(guān)。采用測量

4、剪力的方式最合理，因為這樣做使測量值與被測物的位置無關(guān)。 采用4片應(yīng)變片組成 全橋，沿與水平軸45度的方向貼在中性層上。如下圖，在梁的正向側(cè)外表貼 R1、R2兩片，在梁的背向側(cè)外表貼 R3、R4兩片，其中R2和R4投影重合，R1 和R3投影重合。R1 R2五，圖示梁受集中力的作用，側(cè)外表貼有三片應(yīng)變片測量線應(yīng)變, 測量值與理論值有可能最接近，為什么？請問哪一片的答案：片3的測量值于理論之可能最接近，因為，此片的位置在圣維南區(qū)的邊緣, 應(yīng)變受圣維南區(qū)影響最小。六，圓截面鑄鐵試樣扭轉(zhuǎn)破壞后的端口如圖 a和b所示，圖a為典型的45°螺 旋斷口，圖b為斷口的另一側(cè)，這一側(cè)的斷口不再呈 45&

5、#176;形狀。試解釋為什么。答案：鑄鐵為脆性材料，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時最先在相對薄弱的部位開始斷裂，裂紋沿45°方向擴展。但是，裂紋擴展后，其所在部位的橫截面不再呈完整的圓形， 切應(yīng)力的分布規(guī)律改變了，所以，不再沿45°方向繼續(xù)擴展。于是形成了試樣背側(cè)不呈45°方向的裂紋。七，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法的要求，測量材料 的強度時確定試樣橫截面面積的方法是在標(biāo)距兩端和中間部位分別測量直徑，取最小值確定面積。相反，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22315-2022金屬材料彈性模量和泊 松比試驗方法的要求，測量材料的彈性模量和泊松比時，確定試樣橫

6、截面面積的 方法是在標(biāo)距兩端和中間部位分別測量直徑，取三個直徑的平均值確定面積。試對上述的不同給出解釋。答案：測量材料的強度時試樣最可能在面積最小的部位開始斷裂或屈服， 所以取 最小直徑計算橫截面面積。測量材料的彈性模量和泊松比時，試樣的伸長是在標(biāo) 距內(nèi)所有面積變形總結(jié)果，所以取平均直徑計算橫截面面積。八，圖示為低碳鋼材料典型的拉伸曲線，說明為什么在屈服階段 AB段曲線表現(xiàn)出上下波動答案：因為試樣的直徑不可能都相等，進行拉伸試驗時試樣直徑最小的截面應(yīng)力 相對大，最先進入屈服，即局部先出現(xiàn)塑性變形，沿拉伸方向變形增加，這樣會 導(dǎo)致軸力略有下降(這是由試驗機加載方式造成的)。因為軸力下降或稱小幅卸

7、 載，在發(fā)生塑性變形的局部出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象。 結(jié)果，直徑最小的部位冷作硬化 后強度變大，繼續(xù)增加軸力使曲線向上波動，進而其它相對直徑小的部位先發(fā)生 塑性變形繼而出現(xiàn)硬化。之后這一過程在試樣的標(biāo)距段內(nèi)相繼發(fā)生，從而導(dǎo)致曲 線波動的發(fā)生。九，欲測聚丙烯(PP)絲的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。因PP絲載荷甚小，采用電子萬 能試驗機和自制的懸壁梁載荷傳感器進行實驗，PP絲上端與固定卡頭連接，下端鉛錘與懸臂梁的自由端連接，懸壁梁固定在試驗機下活動橫梁上。試驗時活動 橫梁勻速下降，每一時刻的橫梁位移 U由試驗機精確給出，同時由懸壁梁根部 粘貼的電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值 30來測量該時刻的PP絲載荷F。圖中L0為PP絲實 驗段長度，懸壁梁跨長為L、慣性矩為I，a為應(yīng)變片中心到軸線距離，懸臂梁 厚度為h。請問：(1) 試驗裝置能否到達試驗?zāi)康?？說明理由；(2) 如能，請幫助她完善試驗方案。答案：(1)能準(zhǔn)確測量PP絲的拉伸圖F L曲線，前提是懸臂梁變形足夠 小，另一方面，PP絲很細(xì)所需拉力很小，如果懸臂梁的剛度太大又會影響測量 靈敏度，所以，仍需通過變形補償準(zhǔn)確計算 PP絲的伸長量 L(2)完善試驗方案一變形補償準(zhǔn)確計算 PP絲的伸長量 L 測量值3與F的關(guān)系為梁端撓度FL3v3EIFa -22EIEIahL3 2EI2L33EIah3ahPP絲的伸長量實驗值為2L33ah十，圖示空心圓軸，現(xiàn)