2021工程力学面试实验题专项题库及完整答题要点

2021工程力学面试实验题专项题库及完整答题要点

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在材料的拉伸实验中，低碳钢的强化阶段对应应力-应变曲线的哪一段？A.OA段B.AB段C.BC段D.CD段2.扭转实验中，圆轴扭转时横截面上的内力是：A.轴力B.剪力C.扭矩D.弯矩3.电测法测量应变时，应变片的灵敏系数K的物理意义是：A.单位应变引起的电阻相对变化B.单位电阻变化引起的应变C.应变片电阻与轴向应变之比D.轴向应变与应变片电阻之比4.静力学实验中，用平衡三角形法求解平面汇交力系的平衡问题时，力的方向应遵循：A.顺时针B.逆时针C.首尾相接D.任意方向5.测定材料弹性模量E的实验中，通常采用的实验方法是：A.拉伸实验B.压缩实验C.扭转实验D.弯曲实验6.在弯曲正应力实验中，测量梁纯弯曲时的正应力，在梁的哪个位置测量最能反映正应力分布规律？A.上表面B.下表面C.中性层D.沿梁高度方向不同位置7.用叠加法测量组合变形杆件的应变时，下列说法正确的是：A.可以直接将各基本变形的应变相加B.要考虑各基本变形之间的相互影响C.只适用于小变形情况D.只适用于大变形情况8.疲劳实验中，材料发生疲劳破坏的主要原因是：A.交变应力的最大值过大B.交变应力的最小值过小C.交变应力的循环次数过多D.材料内部存在缺陷9.动载荷实验中，冲击载荷作用下构件的应力：A.比静载荷时小B.比静载荷时大C.与静载荷时相同D.不确定10.下列哪种实验方法可以测定材料的泊松比？A.拉伸实验B.扭转实验C.压缩实验D.弯曲实验二、填空题（每题2分，共20分）1.材料拉伸实验中，在弹性阶段，应力与应变的关系符合__________定律。2.扭转实验时，圆轴横截面上的切应力沿半径方向呈__________分布。3.电测法测量应变的基本原理是基于应变片的__________效应。4.静力学实验中，平面汇交力系平衡的几何条件是__________。5.测定材料弹性模量E时，需要测量的物理量有__________和__________。6.弯曲正应力实验中，梁纯弯曲时，中性层上的正应力为__________。7.用叠加法分析组合变形时，要求构件满足__________和__________条件。8.疲劳实验中，表征交变应力的参数有__________、__________和__________。9.动载荷实验中，冲击韧度是衡量材料抵抗__________能力的指标。10.泊松比是材料在弹性阶段，横向应变与__________的比值。三、判断题（每题2分，共20分）1.材料拉伸实验中，屈服阶段对应的应力值是材料的强度极限。（）2.扭转实验中，圆轴的扭矩与外力偶矩大小相等，方向相反。（）3.电测法测量应变时，应变片的粘贴质量对测量结果没有影响。（）4.静力学实验中，力的平行四边形法则只适用于平面汇交力系。（）5.拉伸实验可以同时测定材料的弹性模量E和泊松比。（）6.弯曲正应力实验中，梁的横截面上只有正应力，没有切应力。（）7.组合变形时，各基本变形之间一定存在相互影响。（）8.疲劳实验中，材料的疲劳极限与交变应力的循环特征无关。（）9.动载荷实验中，动荷系数总是大于1。（）10.压缩实验可以测定脆性材料的抗压强度。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述材料拉伸实验的主要步骤。2.说明扭转实验中如何测量圆轴的扭矩。3.电测法测量应变有哪些优点？4.简述弯曲正应力实验的目的和原理。五、讨论题（每题5分，共20分）1.结合实验，讨论材料的力学性能指标在工程设计中的重要性。2.分析组合变形实验中，各基本变形之间的相互影响情况。3.探讨疲劳实验结果对工程结构设计和维护的启示。4.对比不同材料在动载荷实验中的表现，分析其原因。答案：一、单项选择题1.C2.C3.A4.C5.A6.D7.C8.C9.B10.A二、填空题1.胡克2.线性3.电阻应变4.力的多边形自行封闭5.载荷变形6.07.线弹性小变形8.最大应力最小应力循环特征9.冲击10.纵向应变三、判断题1.×2.√3.×4.×5.√6.×7.×8.×9.×10.√四、简答题1.材料拉伸实验主要步骤：首先，准备实验材料和设备，将试件安装在拉伸试验机上，测量试件的原始尺寸；然后，启动试验机，缓慢加载，记录载荷-变形曲线；在实验过程中，观察试件的变形情况，记录屈服载荷、最大载荷等关键数据；当试件断裂后，测量断后标距和断口处的最小直径等数据；最后，整理实验数据，计算材料的力学性能指标。2.扭转实验中测量圆轴扭矩的方法：通常在圆轴上安装扭矩传感器，扭矩传感器可以将圆轴所受的扭矩转换为电信号，通过测量电信号的大小，经过标定后可得到圆轴的扭矩值；也可根据平衡条件，通过测量施加在圆轴上的外力偶矩来间接得到扭矩，因为圆轴平衡时，扭矩与外力偶矩大小相等、方向相反。3.电测法测量应变的优点：灵敏度高，能测量微小应变；精度较高，可达到一定的测量精度；测量范围广，可测量拉、压、弯、扭等各种变形的应变；可实现远距离测量和多点测量，便于自动化数据采集和处理；对试件的工作状态和结构基本无影响，可在各种复杂环境下进行测量。4.弯曲正应力实验的目的：测定梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，验证弯曲正应力公式的正确性。原理：梁在纯弯曲时，横截面上只有正应力，根据平面假设和单向受力假设，正应力沿梁高度方向呈线性分布，通过在梁的不同高度位置粘贴应变片，测量应变，再根据胡克定律计算正应力，与理论公式计算结果进行对比。五、讨论题1.材料的力学性能指标如强度极限、屈服极限、弹性模量等在工程设计中至关重要。强度极限决定了构件所能承受的最大载荷，保证构件在使用过程中不发生断裂破坏；屈服极限用于确定构件的许用应力，确保构件在正常工作时不发生塑性变形；弹性模量反映材料抵抗弹性变形的能力，影响构件的刚度，对于一些对变形有严格要求的构件，弹性模量是重要的设计参数。这些指标为合理选择材料、确定构件的尺寸和形状提供了依据，保证工程结构的安全性和可靠性。2.组合变形实验中，各基本变形之间的相互影响情况较为复杂。在小变形和线弹性条件下，各基本变形的应力和应变可以进行叠加，相互影响较小；但在大变形或非线性材料情况下，各基本变形之间可能存在耦合效应，相互影响不能忽略。例如，拉弯组合变形中，拉伸变形会使梁的中性轴位置发生变化，从而影响弯曲正应力的分布；弯扭组合变形中，弯曲和扭转的应力分布会相互叠加，可能导致危险点位置的改变，在工程设计中需要充分考虑这些影响。3.疲劳实验结果对工程结构设计和维护的启示：疲劳实验表明，材料在交变应力作用下，即使应力水平低于静强度极限，也可能发生疲劳破坏。在工程结构设计中，要考虑交变应力的影响，合理确定许用应力，进行疲劳强度设计；对于承受交变载荷的构件，要尽量减少应力集中，改善表面质量，提高构件的疲劳寿命。在维护方面，要定期对工程结构进行检测，及时发现和处理可能存在的疲劳裂纹等缺陷，避免因疲劳破坏导致结构失效。4.不同材料在动载荷实验中的表现不同。塑性材料在动载荷下，通常具有较好的韧性，能