測試的技術(shù)模擬題含答案

1、8 力和扭矩的測量8-1 單選題1、關(guān)于輪輻式彈性元件，下列敘述中有誤的是()。(A) 輪輻式彈性元件對加載方式不敏感，抗偏載性能好；(B) 輪輻式彈性元件測向穩(wěn)定，是剪切受力的彈性元件；(C) 在各輪輻上下表面分別安裝應(yīng)變計(jì)；(D) 應(yīng)變計(jì)分別安裝在輪輻的側(cè)面。2、在工程結(jié)構(gòu)上粘貼應(yīng)變計(jì)時(shí)， ()的做法是不適當(dāng)?shù)摹?A) 貼片前用細(xì)砂紙交叉打磨試件，用 4H 鉛筆劃線，用丙酮檫凈表面；(B) 粘貼后用兆歐表測量絕緣電阻；(C) 接線后采用硅膠作應(yīng)變計(jì)的保護(hù)；(D) 在環(huán)境溫度下使用酚醛樹脂粘接劑粘貼應(yīng)變計(jì)。3、在復(fù)雜受力情況下的單向應(yīng)力測量中， 如果試件材料的泊松比為 0.3，利用電 橋的加

2、減特性或橋臂電阻的串、并聯(lián) 最大可以使拉壓力測量的讀數(shù)增加到實(shí)際 應(yīng)變的( )倍。(A) 2 ； (B) 1.3 ；(C) 1.6；(D) 48-2 填空題1、在平面應(yīng)力狀態(tài)下測量主應(yīng)力， 當(dāng)主應(yīng)力方向完全未知時(shí)， 使用( ) 應(yīng)變化。2、測量轉(zhuǎn)軸扭矩時(shí)，應(yīng)變計(jì)應(yīng)安裝在與軸中心線成()的方向上。3、在轉(zhuǎn)軸扭矩測量中，()集電裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但是許用的線速度較低。8-3 簡答題1、以單臂工作為例，說明在進(jìn)行電阻應(yīng)變測量時(shí)，消除溫度影響的原理和 條件？把工作應(yīng)變片和補(bǔ)償片接在相鄰橋臂，利用電橋的加減特性消除溫度的影 響。條件是被測件與粘貼完補(bǔ)償片溫度的補(bǔ)償板的材料相同； 工作應(yīng)變片和補(bǔ)償

3、片的規(guī)格型號相同；工作應(yīng)變片和補(bǔ)償片處于相同溫度場中。2、轉(zhuǎn)軸扭矩的測量方法有哪幾種？試述采用應(yīng)變原理測量轉(zhuǎn)軸扭矩的原理及方法。扭矩測量方法如下：測量轉(zhuǎn)軸的應(yīng)變，例如應(yīng)變式扭矩測量；測量轉(zhuǎn)軸兩橫截面的相對扭轉(zhuǎn)角，例如用磁電感應(yīng)式、光電感應(yīng)式傳感器測 量扭矩；測量軸材料導(dǎo)磁率的變化，例如采用壓磁式傳感器測量扭矩。 應(yīng)變式扭矩測量方法如下：沿與軸線 45 方向粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變計(jì)的布置及組橋方式應(yīng)考慮靈敏 度、溫度補(bǔ)償及抵消拉、壓及彎曲等非測量因素干擾的要求，如圖8-1 所示若沿與軸線 45 方向軸的應(yīng)變值為 1，則扭矩為TWnE11式中 E材料的彈性模量；材料的泊松比；Wn材料的抗扭模量。測量前應(yīng)

4、做扭矩標(biāo)定。若應(yīng)變儀輸出應(yīng)變?yōu)?儀，則1儀 /4對于實(shí)心圓軸D 簡述常溫固化的箔式應(yīng)變計(jì)安裝步驟，說出使用的工具和材料。(1) 檢查和分選應(yīng)變計(jì)。用放大鏡做應(yīng)變計(jì)的外觀檢查，用歐姆表和電橋測 量和分選應(yīng)變計(jì)。(2) 試件的表面處理。用砂紙打磨試件表面，用鉛筆畫線，用無水酒精或丙 酮等試劑清潔表面。 (3) 貼片。用 502 膠或環(huán)氧樹脂型粘結(jié)劑，用小鑷子撥正，上復(fù)玻璃紙等不 被粘結(jié)的薄膜后，擠壓出多余的膠水和氣泡?；竟袒螅サ舯∧?。 (4) 檢查。用放大鏡做粘貼質(zhì)量的外觀檢查，用兆歐表檢查敏感柵與試件的 3Wn0.2D 3n 16 圖中電橋輸出可經(jīng)拉線式或電刷式集電裝置連接到電阻應(yīng)變儀。絕

5、緣電阻。(5) 接線。用絕緣套管保護(hù)引線，通過接線端子連接導(dǎo)線。焊接器材有電烙 鐵、焊錫、松香等。(6) 檢查。用歐姆表檢查電橋各橋臂的阻值。(7) 防護(hù)。 用硅橡膠等防護(hù)劑防護(hù)，用膠帶和布帶包扎，并在導(dǎo)線上做標(biāo)記。8-4 應(yīng)用題1、一等強(qiáng)度梁上、下表面貼有若干參數(shù)相同的應(yīng)變片，如題圖8.1 所示。梁材料的泊松比為 ，在力 P 的作用下，梁的軸向應(yīng)變?yōu)?，用靜態(tài)應(yīng)變儀測 量時(shí)，如何組橋方能實(shí)現(xiàn)下列讀數(shù)？a) ； b) (1+)； c) 4； d) 2(1+)； e) 0；f) 2 解：本題有多種組橋方式，例如圖 8-3 所示題圖 8.32、如圖 8.4 所示，在一受拉彎綜合作用的構(gòu)件上貼有四個(gè)

6、電阻應(yīng)變片。 試分析各應(yīng)變片感受的應(yīng)變， 將其值填寫在應(yīng)變表中。 并分析如何組橋才能進(jìn)行下述 測試： (1) 只測彎矩，消除拉應(yīng)力的影響； (2) 只測拉力，消除彎矩的影響。電 橋輸出各為多少？題圖 8.4解(1)組橋如圖 8.5a。題圖 8.5 設(shè)構(gòu)件上表面因彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?，材料的泊松比為 ，供橋電壓為 u0， 應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為 K?？傻幂敵鲭妷焊鲬?yīng)變片感受的彎應(yīng)變?nèi)绫?8.1-1。R1R2R3R4-表 8.1-111 uyu0K ( ) ( u0K2(1)44 其輸出應(yīng)變值為 2(1 )(2)組橋如圖 8.5b。 設(shè)構(gòu)件上表面因拉力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?，其余變量同 (1)的設(shè)定。 各應(yīng)變

7、片感受的應(yīng)變?nèi)绫?8.1-2。R1R2R3R4-表 8.1-211uyu0K （ ） （ u0 K2（1）44可得輸出電壓輸出應(yīng)變值為 2（1 ）3、用 YD15 型動態(tài)應(yīng)變儀測量鋼柱的動應(yīng)力， 測量系統(tǒng)如題圖 10.6所示， 若 R1=R2=120，圓柱軸向應(yīng)變?yōu)?220 ， =0.3，應(yīng)變儀外接負(fù)載為 Rfz=16 ，試選擇應(yīng)變儀衰減檔，并計(jì)算其輸出電流大小。 （YD 15 型動態(tài)應(yīng)變儀的 參數(shù)參見表 8.3-1 和 8.3-2。）表 8.3-1 YD-15 應(yīng)變儀衰減檔位衰減檔位置131030100衰減檔總電阻（ ）600600600600600衰減檔用電阻（ ）60020060206信

8、號衰減比（）10033103.31量程（ ）±100±300±1000±3000±10000表 8.3-2 YD-15 應(yīng)變儀輸出及靈敏度匹配電阻（ ）12,21620501000輸出靈敏度 （mA/ ）0.250.0930.0250.0110（mV/）滿量程輸出（ mA ）±25±9.3±2.5±1±1（V）解電橋輸出應(yīng)變儀 (1 ) (1 0.3) 220 286 由題表 8.3-1 選衰減檔 3。由題表 8.3-2可知 16負(fù)載時(shí)的靈敏度為 0.093mA/，于是，輸出電流的 幅值I= 儀

9、 0.093/ 3 286 0.093/ 3 8.87(mA )4、用三軸 45°應(yīng)變花測得受力構(gòu)件一點(diǎn)的應(yīng)變值為： 0=267，45=570，90=79，已知材料的彈性模量 E1.96×105Mpa，0.3，試計(jì)算主應(yīng)力大小和方向。解：1,21 2 2 212 0 90 22 0 45 2 45 90 21 267 79 2 267 570 2 570 79224126005E 2( 1 2) 1.96 102 (412 0.3 600) 106 50.0MPa1 1 0.31 E 2( 2 1)1.96 1052 ( 600 0.3 412) 10 6 102.6MPa

10、1 0.32它們與零度應(yīng)變計(jì)的夾角分別為：1arctan2 450 90 1arctan 2 570 267 792 0 90 2267 791arctan 9522 3460125.003501 2 2 2 21,2 3 0 60 120 3 0 60 60 120 120 01 2 2 2 2400 250 300 400 250 300 10 6 300 200,000 / 60 250 300 2 300 400 233400500E 1.96 10 61E2(12) 11.960. 998 10 6 998 60,000 / 60302 (400 0.3 500) 106 53.8M

11、PaE2(21) 1.96 102 (500 0.3 400) 106 81.9MPa1 2 2 1 1 0.32它們與零度應(yīng)變計(jì)的夾角分別為：1 3( 60 120 ) 1 3( 250 300) 1 86.61.80arctan arctan arctan2 2 0 60 120 2 2 400 250 300 2 1350 91.806、應(yīng)變電橋如圖 8-7 所示，其中 R1，R2為應(yīng)變計(jì)( R=120，K=2)；若分別并聯(lián) Ra=200k，Rb=60k，Rc=20k，各相當(dāng)于多少應(yīng)變值輸出？RRaR RaR2R Ra12 Ra /60R R 120 kR k(R Ra) 2(120 R

12、a )16162980 10 6 29802 20,000 / 607、在一特性常數(shù) A=5/N 的等強(qiáng)度梁上，安裝應(yīng)變計(jì)如圖 8-8，若懸臂端 加載 P=20N，泊松比 =0.25，根據(jù)圖 8-9 中貼片和組橋方式， 填寫靜態(tài)應(yīng)變測量 時(shí)的儀器讀數(shù)（ ）。R9，R10 為溫度補(bǔ)償片。中表示如何布片和組橋， 要求電橋的靈敏度最高并消除附加彎曲和拉、 壓載荷的 影響。已知小軸直徑 D=25mm，彈性模量 E=2×105MPa，泊松比 =0.25；應(yīng)變 儀靈敏度 K=10mV/，滿量程輸出為± 1V，衰減檔位置如表 8-1 所示；由 A/D 和 PC 構(gòu)成虛擬儀器，設(shè)定其滿量程

13、輸出為± 1000。（抗彎截面模量為 0.1D3， 抗扭截面模量為 0.2D3。應(yīng)變儀的特性參數(shù)如表 8-1， 8-2。）當(dāng)小軸加載扭矩為 T=50Nm 時(shí)，請選擇應(yīng)變放大器增益檔，如果把顯示值 標(biāo)定為輸入扭矩，標(biāo)定系數(shù)應(yīng)為多少？解：布片和組橋方式參見圖圖 8-118-1。軸的扭轉(zhuǎn)公式為：T 0.2D 3E 451于是，可以求得=/2(1+) =1150/2(1+0.25)=460 T(1 )30.2D3E50(1 0.25)0.2 (25 10 3 )3 2 105 106106100 10 6 100=445=4×100=400I=K=10×400=4000

14、mV衰減檔位置 10，輸出電壓為U0=4000/10=400 mV顯示應(yīng)變0= U0×1000/1000 mV =4009、用應(yīng)變計(jì)測量一模擬小軸的扭矩，測量系統(tǒng)框圖如圖 8-12，電橋電源電 壓為 15V，應(yīng)變計(jì)靈敏度系數(shù)為 2.0。試在圖 8-11 中表示如何布片和組橋，要求 電橋的靈敏度最高并消除附加彎曲和拉、 壓載荷的影響。已知小軸直徑 D=30mm， 彈性模量 E=2×105MPa，泊松比 =0.28；應(yīng)變放大器有 1，10，100，1000 等 4 個(gè)增益檔，其電壓放大倍數(shù)分別為 1，10，100，1000，滿量程輸出為± 5V ；由 A/D 和 PC

15、 構(gòu)成虛擬儀器， A/D 輸入范圍為± 5V ，虛擬儀器對應(yīng)的顯示值是±5000mV。45T(1 3 )50(13 30.28) 5 6 106 59.260.2D 3E 0.2 (30 10 3)3 2 105 106U BD U 0K 45 15 103 2 59.26 10 6 1.778 mV 輸出電壓為當(dāng)小軸加載扭矩為 T=50Nm 時(shí)，請選擇應(yīng)變放大器增益檔，如果把顯示值 標(biāo)定為輸入扭矩，標(biāo)定系數(shù)應(yīng)為多少？選增益 1000，標(biāo)定系數(shù)U o 1.778 1000 1778 mVK=50/1778=0.02812 N-m / mV10、設(shè)計(jì)一圓筒形拉（壓）力傳感器，

16、如何布片組橋才能消除加載偏心的影 響，并由最大可能的靈敏度？最大負(fù)荷 P=9.8kN 時(shí)，電橋輸出的應(yīng)變值為 1150， 若材料的彈性模量 E=1.96 ×105MPa，泊松比 =0.25，且設(shè)定此傳感器彈性元件的 內(nèi)徑為 20mm，試確定傳感器彈性元件的外徑。解：布片和組橋方式見圖 8-13 所示。試件的實(shí)際應(yīng)變值負(fù)荷等式為：于是，有圖 8-13220.785(D2d2)E=98000.785(D2202)×10-6×1.96 ×105×106×460×10-6=9800D=23.2mm11、減速器速比為 i=3.5，輸入

17、軸直徑 d=50mm，輸出軸直徑 D=80mm，利用 應(yīng)變計(jì)按扭 矩測量 方法 測得輸入 軸應(yīng)變 讀數(shù) d=700，輸出軸應(yīng) 變讀數(shù) D=540，兩軸材料相同，布片接橋相同，求減速器的機(jī)械效率。因?yàn)?T 0.2D 3E 451解：所以， 機(jī)械效率=(2T2)/(1T1) =(DD3)/(idd3) =(540 8×03)/( 3.5 70×0×503)=0.912、見圖 8-14所示，力P作用在一個(gè)懸臂梁上 （該梁的各種參數(shù)均為已知） ， 試問如何布片、接橋和計(jì)算才能測得 P？圖 8-14解：把 P 分解成 Px 和 Py，并在梁上布片，如圖 8-15(a)所示。測量 Py 的組橋方式 如圖 8-15(b)所示，測量 Px的組橋方式如圖 8-15(c)所示。 P 力的大?。? 2 1/2P=(Px2+Py2)1/2圖 8-15P與 Px之間的夾角：=arctan(Py/Px)13 矩形橫截面的發(fā)動機(jī)連桿承受拉力 N(示意圖如圖 8.16 所示)。為了測 量拉力，如何布片組橋才能消除加載偏心和溫度變化的影響， 并有最大可能的靈 敏度？已知最大負(fù)荷 Nmax=10 kN，電橋的供橋電壓 U0=12 V ，材料的彈性模量 E=2×105 MPa，泊松比 =0.25，連桿的橫截面積 A=100 mm2，應(yīng)變計(jì)的靈敏度系 數(shù) K=2，該電橋的最大