摘要：“测控技术与仪器”是一个比较“低调”的专业，很多人可能都没有听说过它的名字，本文就从《材料力学》出发，用生活中常见的例子让人们对测控技术与仪器这个专业有一个更好地了解。

关键词：测控技术与仪器;测量;控制;材料力学

测控，顾名思义，可以将其分开为“测”和“控”，“测”即测量，用一些仪器去测量一些物质的参数。“控”，即控制，根据你使用仪器测得的一些数据和信息对其进行适当的控制，使得某些物体达到我们想要它达到的状态。下面我将就《材料力学》和生活中的例子来向大家详细说明，让大家对这个专业有更清晰地认识。

在给大家详细说明之前我先用一个非常经典的例子向大家解释：人，我们每一个人都是一个很好的测控系统。很多人都喜欢打篮球，打篮球这个过程就需要很多测量与控制，比如，要投篮，首先，要用眼睛去看，去测量人与篮筐之间的距离。这就是“测”，测量。然后要把球投进篮筐，就要用适当的力量将球投出去，要用多大的力气，就要用眼睛测量出来的大致距离，根据距离，方向来决定力量，将球投出。可能几乎每个人都打过篮球，投过篮，但是可能就大部分人都没有想过投篮和测控的关系吧。如果真的这样去想的话，不难理解，基本上生活中任何事情都要用到测控。简单到从桌子上拿起一个东西，难至发射航空飞船，让飞船进行一系列运动，都要用到测控。

《材料力学》就是在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。简单来说就是在满足安全的前提下合理地使用材料，使得构件既经济又安全。

1 《材料力学》中的测量

生活中材料的变形一般就是拉压、剪切、扭转、弯曲。当我们想要设计一个构件时，首先就要选材，材料有很多，各有各的长处，各有各的不足，那么要想合理地选材，首先就要了解各个材料的性质。这时就需要测量计算，测量这个材料是否耐拉，那个材料是否耐压。计算这根杆的比例极限是多少，那根杆的极惯性矩是多少？有了这些数据后，才能通过合理控制，设计既经济又安全的构件。

寒假期间和妹妹一起玩的时候，意外发现，妹妹的小剪刀好像跟平时见到的不太一样，两个把手中间多了一个有些弯曲的很有弹性的杆件。一旦剪到底的同时，杆件也会被“掰”直，然后杆件就会有恢复原有形态的趋势，会产生一个弹力，使得两个把手可以很轻易地分开。这正是用到了杆件的弯曲和弹性形变。

T型截面铸铁梁的载荷和截面尺寸如图1所示，铸铁的许用拉应力为σt=30MPa，许用压应力为σc=160MPa，y1=52mm，校核梁的强度。

解析：虽然给出了y1就可以算出形心坐标和图形对其的惯性矩。由σmax=My1IzSymbolcB@

σt可以检验梁的强度。

画出剪力弯矩图可得：

FRA=2.5kN，FRB=10.5kN（1.1）

最大正弯矩在截面C上：

MC=2.5kN·m（1.2）

最大负弯矩在截面B上：

MB=4kN·m（1.3）

B截面：

σtmax=MBy1Iz=27.2MPa<σt（1.4）

σcmax=MBy2Iz=46.2MPa<σc（1.5）

C截面：

σtmax=MCy2Iz=28.8MPa<σt

用这样的方法，就可以很好地检验金属杆件弯曲时的强度。

2 《材料力学》中的控制

首先，举一个很简单的例子：现在很多空调地外機都是挂在墙上的，那么重的一个机器，怎样才能让它安全地在外面呢？可以看到很多聪明的工人都想到了利用三角形的稳定性来解决这一问题。所以可以看到很多外机下面都有两个直角三角形的支架，大致形状和受力图，如图2所示：

通过测量可以得知铸铁十分耐压，而不耐拉。相比铸铁，钢更加耐压且耐拉，但是其价格却比铸铁高很多。从承载能力和经济效益两方面考虑我们可以采用BC杆使用铸铁，AB杆使用钢。这种方法既可以让其安全性得到保障，成本也可以降低很多。

通过观察可以发现：现在很多空调外机下面的支架都是三角形的，而且有的中间都有空心圆空，这是为什么呢？是因为美观吗？其实，那样设计最主要的目的还是为了减轻重量、降低成本的同时，使其安全性也要得到保障。有时也会看到很多工厂里有很多各式各样的工字钢。那么刚体为什么要设计成“工”字形呢？同样，其目的就是减轻重量、降低成本，又保障其安全性。材料弯曲时：

σ=MyIz（2.1）

若刚体横截面为“工”字，上式中的Iz相对于实心圆或实心矩形就会大大增加，从而减小其弯曲内力。

3 结语

测控技术与仪器需要使用一些适当的仪器测量、控制，所以就要求学生的知识面要广，动手能力要强，当然学习的科目也比其他的专业要多一些，难度也会大一些。但其在生活中是非常有用的，生活处处有测控。

参考文献：

[1]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2011：13（第5版）.

[2]宋子康，蔡文安.材料力学[M].上海：同济大学出版社，1998：14.

[3]魏媛，李锋.材料力学[M].北京：机械工业出版社，2019：16.

[4]戴宏亮.材料力学[M].长沙：湖南大学出版社，2014：15.

作者简介：郭泽宇（2001—），男，汉族，河南濮阳人，本科在读，研究方向：测控技术与仪器。