题目
有一电阻应变片初始阻值为120Omega;,灵敏度K=2,沿轴向粘贴于直径0.04m的圆形钢柱表面,钢材的弹性模量E=2*l011N/m2,泊松比mu;=0.3,当钢柱承受外力98*l03N时。 求:①该钢柱的轴向应变epsilon;和径向应变epsilon;r; ②此时电阻应变片电阻的相对变化量Delta;R/R; ③应变片的电阻值变化了多少欧?是增大了还是减少了? ④如果应变片是沿圆柱的圆周方向(径向)粘贴,钢柱受同样大小的拉力作用,此时应变片电阻的相对变化量为多少?电阻是增大了还是减少了?
有一电阻应变片初始阻值为120Omega;,灵敏度K=2,沿轴向粘贴于直径0.04m的圆形钢柱表面,钢材的弹性模量E=2*l011N/m2,泊松比mu;=0.3,当钢柱承受外力98*l03N时。 求:①该钢柱的轴向应变epsilon;和径向应变epsilon;r; ②此时电阻应变片电阻的相对变化量Delta;R/R; ③应变片的电阻值变化了多少欧?是增大了还是减少了? ④如果应变片是沿圆柱的圆周方向(径向)粘贴,钢柱受同样大小的拉力作用,此时应变片电阻的相对变化量为多少?电阻是增大了还是减少了?
题目解答
答案
解析
步骤 1:计算轴向应变
轴向应变 $\varepsilon$ 可以通过应力 $\sigma$ 除以弹性模量 $E$ 来计算,而应力 $\sigma$ 可以通过外力 $F$ 除以截面积 $S$ 来计算。截面积 $S$ 为圆柱的横截面积,即 $S = \pi r^2$,其中 $r$ 为圆柱的半径。
$$
\varepsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{F}{ES} = \frac{98 \times 10^3}{2 \times 10^{11} \times \pi \times (0.02)^2} = 3.9 \times 10^{-4}
$$
步骤 2:计算径向应变
径向应变 $\varepsilon_r$ 可以通过轴向应变 $\varepsilon$ 乘以泊松比 $\mu$ 来计算。
$$
\varepsilon_r = -\mu \varepsilon = -0.3 \times 3.9 \times 10^{-4} = -1.17 \times 10^{-4}
$$
步骤 3:计算电阻的相对变化量
电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 可以通过灵敏度 $K$ 乘以轴向应变 $\varepsilon$ 来计算。
$$
\frac{\Delta R}{R} = K \varepsilon = 2 \times 3.9 \times 10^{-4} = 7.8 \times 10^{-4}
$$
步骤 4:计算电阻值变化量
电阻值变化量 $\Delta R$ 可以通过初始电阻 $R$ 乘以电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 来计算。
$$
\Delta R = R \times \frac{\Delta R}{R} = 120 \times 7.8 \times 10^{-4} = 9.36 \times 10^{-2} \Omega
$$
步骤 5:计算沿圆周方向粘贴时的电阻相对变化量
沿圆周方向粘贴时,电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 可以通过灵敏度 $K$ 乘以径向应变 $\varepsilon_r$ 来计算。
$$
\frac{\Delta R}{R} = K \varepsilon_r = 2 \times (-1.17 \times 10^{-4}) = -2.34 \times 10^{-4}
$$
轴向应变 $\varepsilon$ 可以通过应力 $\sigma$ 除以弹性模量 $E$ 来计算,而应力 $\sigma$ 可以通过外力 $F$ 除以截面积 $S$ 来计算。截面积 $S$ 为圆柱的横截面积,即 $S = \pi r^2$,其中 $r$ 为圆柱的半径。
$$
\varepsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{F}{ES} = \frac{98 \times 10^3}{2 \times 10^{11} \times \pi \times (0.02)^2} = 3.9 \times 10^{-4}
$$
步骤 2:计算径向应变
径向应变 $\varepsilon_r$ 可以通过轴向应变 $\varepsilon$ 乘以泊松比 $\mu$ 来计算。
$$
\varepsilon_r = -\mu \varepsilon = -0.3 \times 3.9 \times 10^{-4} = -1.17 \times 10^{-4}
$$
步骤 3:计算电阻的相对变化量
电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 可以通过灵敏度 $K$ 乘以轴向应变 $\varepsilon$ 来计算。
$$
\frac{\Delta R}{R} = K \varepsilon = 2 \times 3.9 \times 10^{-4} = 7.8 \times 10^{-4}
$$
步骤 4:计算电阻值变化量
电阻值变化量 $\Delta R$ 可以通过初始电阻 $R$ 乘以电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 来计算。
$$
\Delta R = R \times \frac{\Delta R}{R} = 120 \times 7.8 \times 10^{-4} = 9.36 \times 10^{-2} \Omega
$$
步骤 5:计算沿圆周方向粘贴时的电阻相对变化量
沿圆周方向粘贴时,电阻的相对变化量 $\frac{\Delta R}{R}$ 可以通过灵敏度 $K$ 乘以径向应变 $\varepsilon_r$ 来计算。
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\frac{\Delta R}{R} = K \varepsilon_r = 2 \times (-1.17 \times 10^{-4}) = -2.34 \times 10^{-4}
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