材料力學題

2021-08-02 19:21:28 字數 1817 閱讀 2327

首屆江蘇省大學生材料力學實驗競賽決賽

實驗基本原理筆試題答案

考試時間 60分鐘考試形式閉卷試卷分值 30分

學校考試日期 2005 年 10 月 3 日

一、 單選題(每題2分,共8分)

1、低碳鋼試件拉伸屈服時,試件表面出現的滑移線 。

a. 沿軸向,與正應力相關;

b. 沿軸向,與切應力相關;

c. 沿與軸線成方向,與正應力相關;

d. 沿與軸線成方向,與切應力相關。

答:d 2、低碳鋼拉伸試件斷口不在標距長度的中間區段內時,如果不採用斷口移中辦法,測得的延伸率較實際值 。

a. 偏大 b. 偏小 c. 不變 d. 不能判斷

答:b 3、在電測法中,貼溫度補償片的材料若與被測構件材料不同,則讀數應變值較實際應變值 。

a. 偏大 b. 偏小 c. 不變 d. 不能判斷

答:d 4、 通常可以忽略孔口區域性應力集中的影響。

a. 塑性材料靜應力強度試驗;

b. 脆性材料靜應力強度試驗;

c. 塑性材料疲勞強度試驗;

d. 脆性材料疲勞強度試驗;

答:a二、(本題4分)

某材料應力—應變曲線如題二圖所示,試根據該曲線確定:

1. 材料的彈性模量、比例極限、名義屈服極限。

2. 當應力增加到時,材料的正應變及其相應的彈性應變與塑性應變。(本題由閱卷老師根據實際量測情況確定答案的數值範圍)

三、(本題6分)

如題二圖所示,直角拐位於水平面內,鉛垂載荷可沿bc段移動(位置不確定)。ab段是直徑d,彈性模量的圓杆。試利用兩應變片測力的大小。

(1) 設計布片方案,畫出橋路;

(2) 寫出力與讀數應變的關係式。

解:在ab段頂部沿軸向貼相距為給定長度的兩應變片1和2(不靠端點)。半橋接法如圖,則讀數應變:

其中,和分別是1和2兩點的彎矩。

四(本題12分)

如圖所示,一薄壁梁段壁厚,截面中心線為的矩形。已知該梁段承受軸力,剪力,扭矩和彎矩。試用電測法測量這4個內力分量。

要求給出布片方案,畫出橋路並寫出各內力分量與讀數應變的關係式。盡量選用測量計算簡單、精度高的方案。

解:1. 計算該薄壁梁段的截面幾何性質

截面面積:

慣性矩:

抗彎截面係數:

截面中心線所圍成的面積:

截面中性軸以上部分對應的靜矩:

2. 應力分析與布片方案

樑內存在4種應力:拉伸正應力沿截面均勻分布,設為;彎曲正應力最大值(指絕對值)發生在梁的頂部(拉)與底部(壓),設為;扭轉切應力沿截面均布,以表示;彎曲切應力最大值發生中性軸處,以表示。我們有

,,,沿軸向只有正應力,考慮到彎曲正應力在上下表面達到最大,因此在上下表面沿軸向布片(見圖a和b點)測拉伸與彎曲正應力。

在彎矩所對應的中性層上,彎曲切應力達到最大,因此在側面與中性層交線上(見圖c和d點),沿與軸線成方向布片,採用全橋測量,可以消除拉伸正應力影響,解耦測扭轉與彎曲切應力。

3. 橋路與計算公式

(1) 測量軸力

採用全橋測量,這樣接線,使

其中為溫度補償,和分別是軸力和彎矩在a點引起的正應變,於是

(2) 測量彎矩

採用半橋測量。這樣接線,使

和為標準電阻。

(3) 測量扭矩

採用全橋測量,這樣接線,使

,,,其中,為扭矩所引起的最大正應變。

又由應變轉軸公式

故(4) 測量剪力

採用全橋測量,這樣接線,使

,,,其中,為剪力所引起的最大正應變

又由應變轉軸公式故

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