题目
例 9如果将 100Ω 的应变片贴在柱形弹性试件上,该试件的截面积S=0.5×10-4 m2,材料弹性模量 E=2×101l N/m 2 。若由5×104N 的拉力引起应变片电阻变化为 1Ω,求该应变片的灵敏系数 K 。
例 9如果将 100Ω 的应变片贴在柱形弹性试件上,该试件的截面积S=0.5×10-4 m2,材料弹性模量 E=2×101l N/m 2 。若由5×104N 的拉力引起应变片电阻变化为 1Ω,求该应变片的灵敏系数 K 。
题目解答
答案
解: 试件在拉力F=5× 104N 作用下,其横截面受到的正应力 σ 为:F5 1041 109 ( N / m2 )S0.5 10 4在此应力作用下,相应的应变 ε 为:E1 109510 321011在此应变下, 100Ω 的电阻应变片电阻变化为1 Ω,即:R kRk100(510 3)1 ()故可求得应变片的灵敏度系数k 为:k12100(5 103 )
解析
考查要点:本题主要考查应变片灵敏系数的计算,涉及正应力、应变的计算,以及灵敏系数公式的应用。
解题核心思路:
- 计算正应力:利用拉力和截面积求正应力 $\sigma = \frac{F}{S}$;
- 计算应变:根据弹性模量公式 $\epsilon = \frac{\sigma}{E}$;
- 应用灵敏系数公式:$K = \frac{\Delta R / R}{\epsilon}$,代入已知量求解。
破题关键点:
- 公式选择:明确灵敏系数的定义式,正确关联应变与电阻变化;
- 单位统一:确保弹性模量 $E$ 的数值正确($2 \times 10^{11} \, \text{N/m}^2$)。
步骤1:计算正应力 $\sigma$
根据正应力公式:
$\sigma = \frac{F}{S} = \frac{5 \times 10^4}{0.5 \times 10^{-4}} = \frac{5 \times 10^4}{5 \times 10^{-5}} = 1 \times 10^9 \, \text{N/m}^2$
步骤2:计算应变 $\epsilon$
根据应变公式:
$\epsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{1 \times 10^9}{2 \times 10^{11}} = 5 \times 10^{-3}$
步骤3:计算灵敏系数 $K$
根据灵敏系数公式:
$K = \frac{\Delta R / R}{\epsilon} = \frac{1 / 100}{5 \times 10^{-3}} = \frac{0.01}{0.005} = 2$