测试技术模拟题含答案

8力和扭矩的测量8-1单选题1、关于轮辐式弹性元件，下列叙述中有误的是（）。(A)轮辐式弹性元件对加载方式不敏感，抗偏载性能好；(B)轮辐式弹性元件测向稳定，是剪切受力的弹性元件；(C)在各轮辐上下表面分别安装应变计；(D)应变计分别安装在轮辐的侧面。2、在工程结构上粘贴应变计时，（）的做法是不适当的。(A)贴片前用细砂纸交叉打磨试件，用4H铅笔划线，用丙酮檫净表面；(B)粘贴后用兆欧表测量绝缘电阻；(C)接线后采用硅胶作应变计的保护；(D)在环境温度下使用酚醛树脂粘接剂粘贴应变计。3、在复杂受力情况下的单向应力测量中，如果试件材料的泊松比为0.3，利用电桥的加减特性或桥臂电阻的串、并联最大可以使拉压力测量的读数增加到实际应变的（）倍。(A)2；(B)1.3；(C)1.6；(D)48-2填空题1、在平面应力状态下测量主应力，当主应力方向完全未知时，使用（）应变化。2、测量转轴扭矩时，应变计应安装在与轴中心线成（）的方向上。3、在转轴扭矩测量中，（）集电装置结构简单，使用方便，但是许用的线速度较低。8-3简答题1、以单臂工作为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？把工作应变片和补偿片接在相邻桥臂，利用电桥的加减特性消除温度的影响。条件是被测件与粘贴完补偿片温度的补偿板的材料相同；工作应变片和补偿片的规格型号相同；工作应变片和补偿片处于相同温度场中。2、转轴扭矩的测量方法有哪几种？试述采用应变原理测量转轴扭矩的原理及方法。扭矩测量方法如下：测量转轴的应变，例如应变式扭矩测量；测量转轴两横截面的相对扭转角，例如用磁电感应式、光电感应式传感器测量扭矩；测量轴材料导磁率的变化，例如采用压磁式传感器测量扭矩。应变式扭矩测量方法如下：沿与轴线45方向粘贴应变片，应变计的布置及组桥方式应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、压及弯曲等非测量因素干扰的要求，如图8-1所示。若沿与轴线45方向轴的应变值为ε1，则扭矩为nnWEWT11式中E——材料的弹性模量；μ——材料的泊松比；Wn——材料的抗扭模量。测量前应做扭矩标定。若应变仪输出应变为ε仪，则1仪/4对于实心圆轴332.016DDWn图中电桥输出可经拉线式或电刷式集电装置连接到电阻应变仪。图8-11简述常温固化的箔式应变计安装步骤，说出使用的工具和材料。(1)检查和分选应变计。用放大镜做应变计的外观检查，用欧姆表和电桥测量和分选应变计。(2)试件的表面处理。用砂纸打磨试件表面，用铅笔画线，用无水酒精或丙酮等试剂清洁表面。(3)贴片。用502胶或环氧树脂型粘结剂，用小镊子拨正，上复玻璃纸等不被粘结的薄膜后，挤压出多余的胶水和气泡。基本固化后，去掉薄膜。(4)检查。用放大镜做粘贴质量的外观检查，用兆欧表检查敏感栅与试件的绝缘电阻。(5)接线。用绝缘套管保护引线，通过接线端子连接导线。焊接器材有电烙铁、焊锡、松香等。(6)检查。用欧姆表检查电桥各桥臂的阻值。(7)防护。用硅橡胶等防护剂防护，用胶带和布带包扎，并在导线上做标记。8-4应用题1、一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片，如题图8.1所示。梁材料的泊松比为μ，在力P的作用下，梁的轴向应变为ε，用静态应变仪测量时，如何组桥方能实现下列读数？a)ε；b)(1+μ)ε；c)4ε；d)2(1+μ)ε；e)0；f)2ε题图8.2解：本题有多种组桥方式，例如图8-3所示。题图8.32、如图8.4所示，在一受拉弯综合作用的构件上贴有四个电阻应变片。试分析各应变片感受的应变，将其值填写在应变表中。并分析如何组桥才能进行下述测试：(1)只测弯矩，消除拉应力的影响；(2)只测拉力，消除弯矩的影响。电桥输出各为多少？题图8.4解（1）组桥如图8.5a。题图8.5设构件上表面因弯矩产生的应变为ε，材料的泊松比为μ，供桥电压为u0，应变片的灵敏度系数为K。各应变片感受的弯应变如表8.1-1。表8.1-1R1R2R3R4-μεε-εμε可得输出电压)]1(2[41]()([4100KuKuuy其输出应变值为)1(2(2)组桥如图8.5b。设构件上表面因拉力产生的应变为ε，其余变量同(1)的设定。各应变片感受的应变如表8.1-2。表8.1-2R1R2R3R4-μεεε-με可得输出电压)]1(2[41]()([4100KuKuuy输出应变值为)1(23、用YD－15型动态应变仪测量钢柱的动应力，测量系统如题图10.6所示，若R1=R2=120Ω，圆柱轴向应变为220με，μ=0.3，应变仪外接负载为Rfz=16Ω，试选择应变仪衰减档，并计算其输出电流大小。（YD－15型动态应变仪的参数参见表8.3-1和8.3-2。）表8.3-1YD-15应变仪衰减档位衰减档位置131030100衰减档总电阻（Ω）600600600600600衰减档用电阻（Ω）60020060206信号衰减比（％）10033103.31量程（με）±100±300±1000±3000±10000表8.3-2YD-15应变仪输出及灵敏度匹配电阻（Ω）12,21620501000输出灵敏度(mA/με）0.250.0930.0250.0110（mV/με）满量程输出（mA）±25±9.3±2.5±1±1（V）解电桥输出应变286220)3.011仪（）（με由题表8.3-1选衰减档3。由题表8.3-2可知16Ω负载时的灵敏度为0.093mA/με，于是，输出电流的幅值I=)mA(87.83/093.02863/093.0仪4、用三轴45°应变花测得受力构件一点的应变值为：ε0=–267με，ε45=–570με，ε90=79με，已知材料的弹性模量E＝1.96×105Mpa，μ＝0.3，试计算主应力大小和方向。解：600412795705702672279267212221222904524509002,1MPaE0.5010)6003.0412(3.011096.1)(16252121MPaE6.10210)4123.0600(3.011096.1)(16251222它们与零度应变计的夹角分别为：0090090045350.125346952arctan2179267792675702arctan212arctan215、用三角形应变花测得受力构件某点的应变值为：ε0=400με，ε60=–250με，ε120=–300με，已知材料的弹性模量E＝1.9613×105Mpa，μ＝0.3,试计算主应力大小和方向。500400400300300250250400323002504003132312222012021206026001206002,1MPaE8.5310)5003.0400(3.011096.1)(16252121MPaE9.8110)4003.0500(3.011096.1)(16251222它们与零度应变计的夹角分别为：00120600120608.918.113506.86arctan213002504002)300250(3arctan212)(3arctan216、应变电桥如图8-7所示，其中R1，R2为应变计（R=120Ω，K=2）；若分别并联Ra=200kΩ，Rb=60kΩ，Rc=20kΩ，各相当于多少应变值输出？aaaRRRRRRRRR23001030060/000,2002160/21)120(2120)(6aaaaRRRRkRkRR9981099860/000,60216b298010298060/000,20216c图8-77、在一特性常数A=5με/N的等强度梁上，安装应变计如图8-8，若悬臂端加载P=20N，泊松比μ=0.25，根据图8-9中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（με）。R9，R10为温度补偿片。图8-8150-150-400125200图8-98、用应变计测量一个小轴的扭矩，测量系统框图如图8-10，试在图8-11中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知小轴直径D=25mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.25；应变仪灵敏度K=10mV/με，满量程输出为±1V，衰减档位置如表8-1所示；由A/D和PC构成虚拟仪器，设定其满量程输出为±1000με。（抗弯截面模量为0.1D3，抗扭截面模量为0.2D3。应变仪的特性参数如表8-1，8-2。）当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？图8-10图8-11解：布片和组桥方式参见图8-1。轴的扭转公式为：12.0453EDT于是，可以求得EDT3452.0)1(=100101001010102)1025(2.0)25.01(50666533ε=4ε45=4×100=400μεI=Kε=10×400=4000mV衰减档位置10，输出电压为U0=4000/10=400mV显示应变ε0=U0×1000με/1000mV=400με9、用应变计测量一模拟小轴的扭矩，测量系统框图如图8-12，电桥电源电压为15V，应变计灵敏度系数为2.0。试在图8-11中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知小轴直径D=30mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.28；应变放大器有1，10，100，1000等4个增益档，其电压放大倍数分别为1，10，100，1000，满量程输出为±5V；由A/D和PC构成虚拟仪器，A/D输入范围为±5V，虚拟仪器对应的显示值是±5000mV。当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？图8-1212.0453EDT26.591010102)1030(2.0)28.01(502.0)1(66533345EDT778.11026.592101563450KUUBDmV选增益1000，输出电压为17781000778.1oUmV标定系数K=50/1778=0.02812N-m/mV10、设计一圆筒形拉（压）力传感器，如何布片组桥才能消除加载偏心的影响，并由最大可能的灵敏度？最大负荷P=9.8kN时，电桥输出的应变值为1150με，若材料的弹性模量E=1.96×105MPa，泊松比μ=0.25，且设定此传感器弹性元件的内径为20mm，试确定传感器弹性元件的外径。解：布片和组桥方式见图8-13所示。试件的实际应变值ε=ε′/[2(1+μ)]=1150/[2(1+0.25)]=460με图8-13负荷等式为：0.785(D2–d2)Eε=98000.785(D2–202)×10-6×1.96×105×106×460×10-6=9800于是，有D=23.2mm11、减速器速比为i=3.5，输入轴直径d=50mm，输出轴直径D=80mm，利用应变计按扭矩测量方法测得输入轴应变读数εd=700με，输出轴应变读数εD=540με，两轴材料相同，布片接桥相同，求减速器的机械效率。解：因为12.0453EDT所以，机械效率η=(ω2T2)/(ω1T1)=(εDD3)/(iεdd3)=(540×803)/(3.5×700