材料力学实验指导书0908资料

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材料力学实验指导书

(2007版)

中国海洋大学工程学院土木工程实验中心

编者:郭卫国

学生实验守则

一、实验前要认真预习,明确实验内容、原理、目的、步骤和注意事项;课外

实验研究项目,实验前应拟定实验方案,并经实验室管理人员审查同意方

可实施;

二、学生在教师的指导下自主进行实验,要严格遵守仪器设备操作规程,节约

使用实验材料和水、电、气,如实记录实验现象、数据和结果,认真分析,独立完成实验报告;

三、爱护仪器设备及其他设施、物品,不得擅自动用与实验无关的仪器设备和

物品;不准擅自将实验室的物品带出室外;损坏或遗失仪器设备及其他设施、物品,应按学校有关规定进行赔偿;

四、实验完毕后,要及时关闭电源、水源、气源,清理卫生,将仪器设备和实

验物品复位,经指导老师检查合格后方可离开;

五、注意安全,熟悉安全设施和事故处理措施,实验过程中发现异常情况要及

时报告;发生危险时,应立即关闭电源、水源、气源,并迅速撤离;规范处理实验废液、废气和固体废弃物;

六、遵守纪律,必须按规定或预约时间参加实验,不得迟到、早退、旷课;保

持实验室安静,不准大声喧哗、嬉闹,不准从事与实验无关的活动;保持

实验室清洁,不准吸烟,不准随地吐痰、乱扔杂物。

前言

实验是进行科学研究的重要方法,科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的,许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力-应变的线性关系就是胡克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。不仅如此,实验对材料力学有着更重要的一面,因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化基础之上的,它的结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能断定。在解决工程设计中的强度、刚度等问题时,首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数,

这些常数只有靠材料试验才能测定。有时实际工程中构件的几何形状和载荷都十分复杂,构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据,在这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。所以材料力学实验是学习材料力学课程不可缺少的重要环节。

材料力学实验包括以下三个方面的内容:

一、测定材料的力学性质。材料的力学性质通常是通过拉伸、压缩、扭转、等试验来测定的。通过这些试验,学会测量材料力学性能的基本方法。在工程上,各种材料的力学性能是设计构件时不可缺少的依据。

二、验证理论公式的正确性。在理论分析中,将实际问题抽象为理想模型,并做出某些科学假设(如纯弯曲时的平面假设等),使问题简化,从而推出一般性结论和公式,这是理论研究中常用的方法。但是这些假设和结论是否正确,理论公式是否能应用于实际之中,必须通过实验来验证。

三、实验应力分析。在工程实践中,很多构件的形状和受载情况比较复杂,单纯依靠理论计算不易得到正确的结果,必须用实验的方法来了解构件的应力分布规律,从而解决强度问题,这种办法称为实验应力分析。目前实验应力分析的方法很多,这里只介绍应用较广的电测法。

通过材料力学的实验课,要求学生初步掌握材料力学的基本试验方法,各种试验机、电阻应变仪等试验设备的使用方法,以及实验结果整理方法等基本内容。

目录

一.拉伸实验 (1)

二.拉伸时低碳钢弹性模量E的测定 (15)

三.压缩实验 (29)

四.圆轴扭转实验 (32)

五.纯弯曲梁的正应力实验 (37)

六.冲击实验(演示) (42)

七.材料在复杂受力状态下的应力分析 (44)

实验一 拉伸实验

拉伸实验是检验材料力学性能的最基本的实验。

一、实验目的

1.了解试验设备——材料试验机的构造和工作原理,掌握其操作规程及使用时的注意事项。

2.测定低碳钢的屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ、断面收缩率ψ。

3.测定铸铁的强度极限b σ。

4.观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象,并利用自动绘图装置绘制拉伸图(P 一L ?曲线)。

5.比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的力学性质。

二、实验仪器

1.量具:游标卡尺。

2.万能材料试验机。

常用万能材料试验机有两种:液压式及电子式。它可以做拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验,故习惯上称它为万能材料试验机,简称为万能机。

下面将这两种万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下:

◆液压式以WE —10型液压摆式万能材料试验机为例:

图1-1 液压式万能材料试验机外形图

WE—10型液压摆式万能材料试验机的外形如图1—1,它的构造原理示意图如下图

图1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图

(1)加力部分在试验机的底座上,装有两根固定立柱,立柱支承着固定横梁及工作油缸。开动油泵电动机带动油泵工作,将油箱里的油,经油管和送油阀送至工作油缸,从而推动活塞,使上横梁、传力柱和活动平台向上移动。如将试件装于上夹头和下夹头内,当活动平台向上移动时,因下夹头不动,而上夹头随着平台向上移动,则试样受到拉伸;如将试件放在活动平台的垫板上,当活动平台上升到试件与固定横梁上的垫板接触时,则试件就受到压缩。

做拉伸实验时,为了适应不同长度的试样,可开动下夹头的电动机使之带动蜗杆、蜗杆带动蜗轮、蜗轮再带动丝杆,可控制下夹头上、下移动,调整适当的拉伸空间。

(2)测力部分装在试验机上的试件受力后,它所受的力的大小,可在测力盘上直接读出。试件受了载荷的作用,工作油缸内的油就具有一定的压力。该压力的大小与试样所受载荷的大小成正比。而测力油管将工作油缸与测力油缸联通,则测力油缸就受到与工作油缸相等的油压。此油压推动测力活塞,带动传力杆,使摆杆和摆锤绕支点转动。试样受力愈大,摆的转角也愈大。摆杆转动时,它上面的推杆便推动水平齿条,从而使齿轮带动测力指针旋转,这样便可从测力度盘上读出试样受力的大小。摆锤的重量可以调换,一般试验机可以更换三种锤重,故测力度盘上也相应有三种刻度,这三种刻度对应着机器的三种不同的量程。WE—10型万能试验机有0~20KN、0~50KN、0~100KN三种测量量程。

(3)操作步骤

①加载前,测力指针应指在度盘的“零”点,否则必须加以调整。调整时,先开动油泵电动机,将活动平台升起3~5mm左右,然后稍旋动摆杆上的平衡铊,使摆杆保持铅直位置,再转动水平齿条使指针对准“零”点。其所以先升起活动平台才调整零点的原因,是由于上横梁、活动立柱和活动平台等有相当大的质量,要有一定的油压才能将它升起。但是这部分油压并未用来给试件加载,不应反映到试件载荷的读数中去。

②选择量程,装上相应的锤重。再一次按①方法,校准“零”点。调好回油缓冲器的旋钮,使之与所选的量程相同。

③安装试样。压缩试件必须放置垫板。拉伸试件则须调整下夹头位置,使拉伸区间与试样长短适应。注意:试样夹紧后,绝对不允许再调整下夹头,否则会造成烧毁下夹头电动机的严重事故。

④调整好自动绘图仪的传动装置和笔、纸等。

⑤检查送油、回油阀,一定要注意它们均应在关闭位置。

③开动油泵电动机,缓缓打开送油阀,用慢速均匀加载。

③实验完毕,立即停车取下试样。这时关闭送油阀,缓慢打开回油阀,使油液泄回油箱,于是活动平台回到原始位置。最后将一切机构复原,并清理机器。

(4)注意事项

①开车前和停车后,送油阀、回油阀一定要在关闭位置。加载、卸载和回油均应缓慢进行。加载时要求测力指针匀速平稳地走动,应严防送油阀开得过大,测力指针走动太快,致使试件受到冲击作用。

②拉伸试件夹住后,不得再调整下夹头的位置,以使带动下夹头升降的电动机烧坏。

③机器运转时,操纵者必须集中注意力,中途不得离开,以免发生安全事故。

④试验过程中,不得触动摆锤,以免影响试验读数。

⑤在使用机器的过程中,如果听到异声或发生任何故障应立即停车(切断电源),进行检查和修复。

◆电子式以WDW3100电子式万能试验机为例:

图1-3 WDW3100电子式万能试验机外形图

本机用途

WDW3100电子式万能试验机是新一代高性能电子万能试验机,它无论是整机结构或测量与控制方式都与原设计模式有较大改进,可对金属、非金属的原材料及其制品进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、磨擦、撕裂等多项力学试验。

主机特点

整机设计简洁紧凑。具有体积适中、使用方便灵活等特点。

采用滚珠丝杠,双光杠双导向传动系统。使传动更精确,更平稳。

操作简单,采用大屏幕液晶显示面板,可自由选择操作位置,操作方便,灵活。

驱动系统采用Panasonic(松下)全数字交流伺服控制系统,良好的参数选择,使动静特性有极好的品质,且具有很高的测量和检测精度。

本机只须配备不同的试验装置即可作各种不同的性能试验。

以高精度传感器为转换元件的测力、变形测量放大器具有精度高、稳定性好的特点。

本机配以计算机控制系统后可实现自动换档,自动调零及恒应力、恒应变等多种试验功能。

结构概述

它主要由上横梁、移动横梁、台面及光杠组成框架式结构,滚珠丝杠固定在台面和上横梁之间。两滚珠丝杠之丝母及两光杠之导套固定在移动横梁上。

工作原理

电机通过三级同步带轮减速以后带动丝杠旋转,从而推动移动横梁在选定的速度下作直线运动以实现各种试验功能。

为了防止移动横梁超过上下极限位置造成机械事故或使移动横梁能停在设定位置,试验机设有一个移动横梁限位保护机构。当移动横梁上的拔叉碰到挡块时,便通过限位杆、触片碰压限位开关的触点,从而使试验机停车。

位移測量

为了精确测量移动横梁的位移,通过光电编码器就把丝杠的转角变成了编码器的脉冲输出。编码器输出的脉冲经整形后输出给计算机,计算机将接收到脉冲信号再次整形、滤波后进行辨向识别、判断、计算处理并将结果送给显示部分和终端设备。

开机步骤

第一步:连接电缆线;

第二步:打开空气开关;

第三步:打开钥匙开关;

第四步:打开电脑显示器(仅限微机控制);

第五步:打开电脑主机开关(仅限微机控制);

第六步:运行试验程序(仅限微机控制)。

在使用试验机过程中出现异常情况,不能以正常手段关机时,请立即按下“紧急停车”按钮,保护试验机不被意外损坏。

试验机正常开启后,并安装好夹具及试样,各通道数据有初始值,做试验之前必需清零。另外,试验前应设置后测试参数。

三、实验原理

1.为了检验低碳钢拉伸时的机械性质,应使试件轴向受拉直至断裂,在拉

伸过程中以及试件断裂后,测读出必要的特征数据(如;P

S 、P

b

、L

1

、d

l

)经过计

算,便可得到表示材料力学性能的指标:σs 、σb 、δ、ψ。

2.铸铁属脆性材料,轴向拉伸时,在变形很小的情况下就断裂,故一般测定其抗拉强度极限σb 。

四、实验试件

试件如图l —3。

夹持部分用来装入试验

机夹具中以便夹紧试件,过 渡部分用来保证标距部分能 图1-3

均匀受力,这两部分的形状和尺寸,决定于试件的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。

标距l 0是待试部分,也是试件的主体,其长度通常简称为标距,也称为计算

长度。

试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大。为了能正确地比较各种材料的力学性质,国家对试件尺寸作了标准化规定。

拉伸试件分比例试件和非比例试件两种。比例试件系按公式00A K l =计算而得。式中0l 为标距,0A 为标距部分原始截面积,系数K 通常为5.65和11.3(前者称为短试件,后者称为长试件)。据此,短、长圆形试件的标距长度0l 分别等于50d 、100d 。非比例试件的标距与其原横截面间无上述一定的关系。 根据国家标准(GB/T228—2002)将比例试件尺寸列表如下:

试件 标距长度0l (mm ) 横截面积A 0(mm ) 圆形试样 直径 表示延伸率 的符号 比

例 长 03.11A 10d 0 任意 任意 10δ 5δ 短 065.5A 5d 0 表中d 0表示试件标距部分的原始直径,10δ,5δ分别表示标距长度L 0为d 0的10倍或5倍的试件延伸率。

常用试件的形状尺寸、光洁度等可查国家标准GB/T228—2002中的附录一、二。

五、实验方法及步骤

图1-4 圆形截面试件

1.低碳钢试件的拉伸实验

1)测定试件的截面尺寸——圆试件测定其直径0d 的方法是:在试件标距长度的两端和中间三处予以测量,每处在两个相互垂直的方向上各测一次,取其算术平均值,然后取这三个平均数的最小值作为0d 。

2)试件标距长度0l 除了要根据圆试样的直径0d 来确定外,还应将其化到5mm 或10mm 的倍数。小于1.5mm 的数值舍去之;等于或大于2.5mm 但小于7.5者化整为5mm ;等于或大于7.5mm 者进为10mm 。在标距长度的两端各打一小标点,此二点的位置,应做到使其联线平行于试样的轴线。两标点之间用分划器等分10格或20格,并刻出分格线,以便观察变形分布情况,测定延伸率δ。

3)根据低碳钢的强度极限,估计加在试件上的最大载荷,据此选择适当的机器量程(也称载荷级)。

每台液压式万能机都有几个载荷级,其刻度范围均自零至该级载荷的最大值。由于机器测力部分本身精确度的限制,每级载荷的刻度范围只有一部分是有效的。有效部分的规律如下:

下限不小于该载荷级最大值的10%,且不小于整机最大载荷的4%。 上限不大于该载荷级最大值的90%。

实验时应保证全部待测载荷均在此范围之内。就本次实验来说,也就是须保证屈服载荷s P 和极限载荷b P 均在该范围之内。假使机器有两个载荷级都能满足要求,则应取较小的载荷级以提高载荷测读精度。

对于电子式万能试验机,其有效载荷量程由机器所配力传感器决定,其测力有效范围一般在其最大量程的0.4%~100%范围内,与液压式万能机相比,省去了选择量程的麻烦。

选定好机器量程,挂好相应摆锤之后就可按一般程序调整试验机,安装试件,并试车一次,即预加少量载荷然后卸载至零点附近。试车的目的是检查包括自动绘图装置在内的试验机工作是否正常。

4)试车正常后,正式实验即可开始。

用慢速加载,使试件的变形匀速增长。国家标准规定的拉伸速度是:屈服前,应力增加速度为10MPa /s ,屈服后,试验机活动夹头在负荷下的移动速度不大于0.50l /min 。在试件匀速变形的过程中,测力盘上的指针起初也是匀速前进的(对电子式万能机来讲,L P ?-曲线为直线段),但是,当指针停止前进或倒

退时就表明试样进入屈服阶段,读出指针来回摆动的最小载荷Ps 。借助于试验机(或电脑软件)上自动绘出的载荷——变形曲线可以帮助我们更好的判断屈服阶段的到达。对于低碳钢来说,屈服时的曲线如图1—4(a)所示,其中P S 上叫做上屈服载荷,与锯齿状曲线段最低点(不计首次回落时波谷)相应的最小载荷P S 下叫下屈服载荷。由于上屈服载荷随试件过渡部分的不同而有很大差异,而下屈服载荷则基本一致,因此一般规定用下屈服载荷来计算屈服极限00//A P A P s s s 下==σ。有些材料,屈服时的L P ?-曲线基本上是一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状,如图1—4(b)所示。

屈服阶段终了以后,要使试件继续变形,就必须加大载荷。这时载荷—变形曲线将开始上升,材料进入强化阶段,试件的横向尺寸有明显的缩小。

(a ) (b)

图1-4 不同钢材的屈服图

如果在强化阶段的某一点处进行卸载,则可以在自动绘图仪或电脑软件上得到一条卸载曲线,实验表明,它与曲线的起始直线部分基本平行。卸载后若重新加载,加载曲线则沿原卸载曲线上升直到该点,此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合,这就是冷作硬化效应。

图1-5 低碳钢拉伸图

随着实验的继续进行,当载荷达到最大值P b 之后,测力指针由慢到快地回

转,试件出现颈缩现象,最后沿颈缩处试件断裂。根据测得的P b 可以按0/A P b b =σ 计算出强度极限b σ。

试件断后标距部分长度1l 的测量:将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来,尽量使其轴线位于一条直线上。拉断处由于各种原因形成缝隙,则此缝隙应

计入试样拉断后的标距部分长度内。1l 用下述方法之一测定。

直测法:如拉断处到邻近标距端点的距离大于0l /3时,可直接测量两端点

间的长度。

移位法:如拉断处到邻近标距端点的距离小于0l /3时,则可按下法确定1l : 在长段上从拉断处0取基本等于短段格数,得B 点,接着取等于长段所余格数(偶数,图 l —6a )之半,得C 点;或者取余格数(奇数,图1一6b )减 1与加 1之半,分别得C 与C 1点,移位后的11分别为AO +OB +2BC 或AO +OB +BC

+BC 1。

测量了 1l ,按下式计算延伸率,即 %100001?-=l l l δ 短、长比例试样的伸长率分别用5δ、10δ表示。

拉断后缩颈处截面积1A 的测定:

圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直方向上测量其直径,用二者的算术平均值作为断口直径1d ,来计算其1A 。断面收缩率按下式计算:

%1000

10?-=

A A A ψ

图1-6 断口移位法示意图

最后,在进行数据处理时,按有效数字的选取和运算法则确定所需的位数,所需位数后的数字,按四舍六入五单双法处理。

2.灰铸铁试件的拉伸实验

灰铸铁这类脆性材料拉伸时的载荷—变形曲线如图1—7所示。它不象低碳钢拉伸那样明显可分为线性、屈服、颈缩、断裂等四个阶段,而是一条非常接近直线状的微弯曲线,并没有下降段。灰铸铁试件是在非常微小的变形情况下突然

材料力学实验指导书(拉伸、扭转、冲击、应变)

C 61`材料的拉伸压缩实验 一、实验目的 1.观察试件受力和变形之间的相互关系; 2.观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理 现象;观察铸铁在压缩时的破坏现象。 3.测定拉伸时低碳钢的强度指标(s 、b )和塑性指标(、);测定压 缩时铸铁的强度极限b。 4.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。 二、实验设备 1.微机控制电子万能试验机; 2.游标卡尺。 三、实验材料 拉伸实验所用试件(材料:低碳钢)如图1所示,压缩实验所用试件(材料:铸铁)如图2所示: d l l 图1 拉伸试件图2 压缩试件 四、实验原理 1、拉伸实验 低碳钢试件拉伸过程中,通过力传感器和位移传感器进行数据采集,A/D转换和处理,并输入计算机,得到F-l曲线,即低碳钢拉伸曲线,见图3。 对于低碳钢材料,由图3曲线中发现OA直线,说明F正比于l,此阶段称为弹性阶段。屈服阶段(B-C)常呈锯齿形,表示载荷基本不变,变形增加很快,材料失去抵抗变形能力,这时产生两个屈服点。其中,B点为上屈服点,它受变形大小和试件等因素影响;

B 点为下屈服点。下屈服点比较稳定,所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs 时,必须缓慢而均匀地加载,并应用s =F s / A 0(A 0为试件变形前的横截面积)计算屈服极限。 图3 低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后,要使试件继续变形,就必须增加载荷,材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F b 后,在试件的某一局部发生显著变形,载荷逐渐减小,直至试件断裂。应用公式b =F b /A 0计算强度极限(A 0为试件变形前的横截面积)。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积,计算出低碳钢的延伸率和端面收缩率 ,即 %100001?-= l l l δ,%1000 1 0?-=A A A ψ 式中,l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度,A 1为颈缩处的横截面积。 2、压缩实验 铸铁试件压缩过程中,通过力传感器和位移传感器进行数据采集,A/D 转换和处理, 并输入计算机,得到F-l 曲线,即铸铁压缩曲线,见图4。 图4 铸铁压缩曲 线

材料力学实验报告标准规定答案解析

力学实验报告标准答案

长安大学力学实验教学中心 目录 、拉伸实验? 、压缩实验? 三、拉压弹性模量E测定实验? 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验? 五、扭转破坏实验-10

六、纯弯曲梁正应力实验? 12 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验? 15 八、压杆稳定实验"8

、拉伸实验报告标准答案实验目的: 见教材 实验仪器 见教材实验结果及数据处理:例:(一)低碳钢试件

服应力 (T s = P s /A _273.8 _MP a 屈度极限 (T b = P b /A _411.3 MP a 强试验前 试验后 最小平均直径d= 10.16 mm 最小直径d= 10.15 mm 截面面积A= 81.03 mm 2 截面面积A1= 80.91 mm 2 计算长度L= 100 mm 计算长度L 忤 100 mm 试验前草图 试验后草图 1 ' 1 ''1 1 最大载荷P b =__14.4 KN P s =_22.1 KN P b =_33.2 ____ KN 塑性指标: 伸长率 厘100% L 68.40 % 33.24 % A A 1 面积收缩率 - 100% A 低碳钢拉伸图:

强度极限c b= P b / A = _ 177.7 — M P a 问题讨论: 1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件 延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外). 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有45 0的剪切唇, 断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织

材料力学实验指导书

材料力学实验指导书 §5 梁弯曲正应力电测实验指导书 1、概述 梁是工程中常用的受弯构件。梁受弯时,产生弯曲变形,在结构设计和强度计算中经常要涉及到梁的弯曲正应力的计算,在工程检验中,也经常通过测量梁的主应力大小来判断构件是否安全,也可采用通过测量梁截面不同高度的应力来寻找梁的中性层。 2、实验目的 1、用应变电测法测定矩形截面简支梁纯弯曲时,横截面上的应力分布规律。 2、验证纯弯梁的弯曲正应力公式。 3、观察纯弯梁在双向交变加载下的应力变化特点。 3、实验原理 梁纯弯曲时,根据平面假设和纵向纤维之间无挤压的假设,得到纯弯曲正应力计算公式为: Z I My =σ 式中:M —弯矩 Z I —横截面对中性层的惯性矩 y —所求应力点的纵坐标(中性轴为坐标零点)。 由上式可知梁在纯弯曲时,沿横截面高度各点处的正应力按线性规律变化,根据纵向纤维之间无挤压的假设,纯弯梁中的单元体处于单纯受拉或受压状态,由单向应力状态的胡克定律E *εσ=可知,只要测得不同梁高处的ε,就可计算出该点的应力σ,然后与相应点的理论值进行比较,以验证弯曲正应力公式。 4、实验方案 4.1实验设备、测量工具及试件: YDD-1型多功能材料力学试验机(图1.8)、150mm 游标卡尺、四点弯曲梁试件(图5.1)。 YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成,主机部分由加载机构及相应的传感器组成,数据采集部分完成数据的采集、分析等。 图5.1实验中用到的纯弯梁,矩形截面,在梁的两端有支撑圆孔,梁的中间段有四个对称半圆形分配梁加载槽,加载测试时,两半圆型槽中间部分为纯弯段,在纯弯段中间不同梁高部位、在离开纯弯段中间一定距离的梁顶及梁底、在加工有长槽孔部位的梁顶及梁底均粘贴电阻应变片。 4.2 装夹、加载方案 安装好的试件如图5.2所示。试验时,四点弯曲梁通过销轴安装在支座的长槽孔内,形成滚动铰支座。梁向下弯曲时,荷载通过分配梁等量地分配到梁上部两半圆形加载槽,梁向上弯曲时,荷载通 过分配梁等量地分配到梁下部两半圆形加载槽,分配梁的两个加载支滚,一个为滚动铰支座,一个为 图5.1 四点弯曲梁试件

材料力学实验报告册概要

实验日期_____________教师签字_____________ 同组者_____________审批日期_____________ 实验名称:拉伸和压缩试验 一、试验目的 1.测定低碳钢材料拉伸的屈服极限σs 、抗拉强度σb、断后延伸率δ及断 面收缩率ψ。 2.测定灰铸铁材料的抗拉强度σb、压缩的强度极限σb。 3.观察低碳钢和灰铸铁材料拉伸、压缩试验过程中的变形现象,并分析 比较其破坏断口特征。 二、试验仪器设备 1.微机控制电子万能材料试验机系统 2.微机屏显式液压万能材料试验机 3.游标卡尺 4.做标记用工具 三、试验原理(简述) 1

四、试验原始数据记录 1.拉伸试验 低碳钢材料屈服载荷 最大载荷 灰铸铁材料最大载荷 2.灰铸铁材料压缩试验 直径d0 最大载荷 教师签字:2

五、试验数据处理及结果 1.拉伸试验数据结果 低碳钢材料: 铸铁材料: 2.低碳钢材料的拉伸曲线 3.压缩试验数据结果 铸铁材料: 3

4.灰铸铁材料的拉伸及压缩曲线: 5.低碳钢及灰铸铁材料拉伸时的破坏情况,并分析破坏原因 ①试样的形状(可作图表示)及断口特征 ②分析两种材料的破坏原因 低碳钢材料: 灰铸铁材料: 4

6.灰铸铁压缩时的破坏情况,并分析破坏原因 六、思考讨论题 1.简述低碳钢和灰铸铁两种材料的拉伸力学性能,以及力-变形特性曲线 的特征。 2.试说明冷作硬化工艺的利与弊。 3.某塑性材料,按照国家标准加工成直径相同标距不同的拉伸试样,试 判断用这两种不同试样测得的断后延伸率是否相同,并对结论给予分析。 5

七、小结(结论、心得、建议等)6

材料力学实验指导书

《材料力学》实验指导书(土木工程) 铜陵学院土木建筑系实验中心 王明芳编 2012-2-22

力学实验规则及要求 一、作好实验前的准备工作 (1)按各次实验的预习要求,认真阅读实验指导复习有关理论知识,明确实验目的,掌握实验原理,了解实验的步骤和方法。 (2)对实验中所使用的仪器、实验装置等应了解其工作原理,以及操作注意事项。 (3)必须清楚地知道本次实验须记录的数据项目及其数据处理的方法。 二、严格遵守实验室的规章制度 (1)课程规定的时间准时进入实验室。保持实验室整洁、安静。 (2)未经许可,不得随意动用实验室内的机器、仪器等一切设备。 (3)作实验时,应严格按操作规程操作机器、仪器,如发生故障,应及时报告,不得擅自处理。 (4)实验结束后,应将所用机器、仪器擦拭干净,并恢复到正常状态。 三、认真做好实验 (1)接受教师对预习情况的抽查、质疑,仔细听教师对实验内容的讲解。 (2)实验时,要严肃认真、相互配合,仔细地按实验步骤、方法逐步进行。 (3)实验过程中,要密切注意观察实验现象,记录好全部所需数据,并交指导老师审阅。 四、实验报告的一般要求 实验报告是对所完成的实验结果整理成书面形式的综合资料。通过实验报告的书写,培养学习者准确有效地用文字来表达实验结果。因此,要求学习者在自己动手完成实验的基础上,用自己的语言扼要地叙述实验目的、原理、步骤和方法,所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实验结果、问题讨论等内容,独立地写出实验报告,并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。

目录 实验一纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验 (4) 实验二材料弹性模量E、泊松比μ的测定 (7) 实验三偏心拉伸实验 (12) 实验四等强度梁实验 (16) 实验五悬臂梁实验 (18) 实验六压杆稳定实验 (21) 实验七纯扭转实验 (25) 实验八电阻应变片灵敏系数测定实验实验 (28)

《材料力学实验指导书》解析

课程教案 课程名称: 任课教师: 所属院部:建筑工程与艺术学院 教学班级: 教学时间:2015—2016 学年第 1 学期湖南工学院

1 实验一 拉伸实验 一、本实验主要内容 低碳钢和铸铁的拉伸实验。 二、实验目的与要求 1.测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。 2.根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象,绘出外力和变形间的关系曲线(F L -?曲线)。 3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。 三、实验重点难点 1、拉伸时难以建立均匀的应力状态。 2、采集数据时,对数据的读取。 四、教学方法和手段 课堂讲授、提问、讨论、启发、演示、辩论等;实验前对学生进行实验的理论指导和提醒学生实验过程的注意事项。 五、作业与习题布置 1、低碳钢拉伸图分为几阶段?每一阶段,力与变形有何关系?有什么现象? 2、低碳钢和铸铁在拉伸时可测得哪些力学性能指标?用什么方法测得?

1 实验一 拉伸实验 拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。由本实验所测得的结果,可以说明材料在静拉伸下的一些性能,诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能,这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。 一、实验目的要求 1.测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。 2.根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象,绘出外力和变形间的关系曲线(F L -?曲线)。 3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。 二、实验设备和仪器 万能材料试验机、游标卡尺、分规等。 三、拉伸试件 金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度l 称为标距,试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定,两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。 为了使实验测得的结果可以互相比较,试件必须按国家标准做成标准试件,即 5l d =或10l d =。 对于一般板的材料拉伸实验,也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积 和试件标距关系为l = l =A 为标距段内的截面积。 四、实验方法与步骤

《材料力学》实验报告

材料力学 实验报告 对应课程 学号 学生 专业 班级 指导教师 成绩总评 学年第学期

目录 1.低碳钢及铸铁拉伸破坏实验???????????????(3 ) 2.低碳钢及铸铁压缩破坏实验???????????????(8 ) 3.引伸计法测定材料的弹性模量??????????????( 12 ) 4.低碳钢及铸铁扭转破坏实验???????????????(15) 5.载荷识别实验?????????????????????( 19) 成绩总评定 : 拉伸压缩测E扭转载荷识别

低碳钢及铸铁拉伸破坏实验 实验日期: 同组成员: 一、实验目的及原理 二、实验设备和仪器 1、试验机名称及型号: 吨位: 精度: 2、量具名称: 精度: 三、实验步骤 (一)、低碳钢、铸铁拉伸实验步骤:

四、试样简图 低碳钢试样 实验前实验后试 样 简 图 铸铁试样 实验前实验后试 样 简 图

五、实验数据及计算 低碳钢拉伸试验 (一)试件尺寸 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)(2)(1)(2)(1) ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 断后标断口直径 d 1 ( mm )距 L1 12平均( mm )断口(颈缩处)最小横截面面 积 A1 ( mm2 ) 屈服极限:强度极限:断后延伸率: F s s (MPa) A0 F b b (MPa) A0 ( L 1 L O ) 100% L0

A0 A1100% 断面收缩率: A0 铸铁拉伸试验 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)(2)(1)(2)(1) ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 F b 强度极限:b(MPa ) (二)绘出低碳钢的“力—位移、及铸铁的“ 力-位移”曲线低碳钢铸铁

材料力学实验

材料力学实验 文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

实验一实验绪论 一、材料力学实验室实验仪器 1、大型仪器: 100kN(10T)微机控制电子万能试验机;200kN(20T)微机控制电子万能试验机;WEW-300C微机屏显式液压万能试验机;WAW-600C微机控制电液伺服万能试验机 2、小型仪器: 弯曲测试系统;静态数字应变仪 二、应变电桥的工作原理 三、材料力学实验与材料力学的关系 四、材料力学实验的要求 1、课前预习 2、独立完成 3、性能实验结果表达执行修约规定 4、曲线图一律用方格纸描述,并用平滑曲线连接 5、应力分析保留小数后一到二位

实验二轴向压缩实验 一、实验预习 1、实验目的 I、测定低碳钢压缩屈服点 II、测定灰铸铁抗压强度 2、实验原理及方法 金属的压缩试样一般制成很短的圆柱,以免被压弯。圆柱高度约为直径的倍~3倍。混凝土、石料等则制成立方形的试块。 低碳钢压缩时的曲线如图所示。实验表明:低碳钢压缩时的弹性模量E和屈服极限σε,都与拉伸时大致相同。进入屈服阶段以后,试样 越压越扁,横截面面积不断增大,试样抗压能力也继续增强,因而得不 到压缩时的强度极限。 3、实验步骤 I、放试样 II、计算机程序清零 III、开始加载 IV、取试样,记录数据 二、轴向压缩实验原始数据 指导老师签名:徐

三、轴向压缩数据处理 测试的压缩力学性能汇总 强度确定的计算过程: 实验三轴向拉伸实验 一、实验预习 1、实验目的 (1)、用引伸计测定低碳钢材料的弹性模量E; (2)、测定低碳钢的屈服强度,抗拉强度。断后伸长率δ和断面收缩率; (3)、测定铸铁的抗拉强度,比较两种材料的拉伸力学性能和断口特征。 2、实验原理及方法 I.弹性模量E及强度指标的测定。(见图) 低碳钢拉伸曲线铸铁拉伸曲线 (1)测弹性模量用等增量加载方法:F o =(10%~20%)F s , F n =(70%~80%)F s 加载方案为:F 0=5,F 1 =8,F 2 =11,F 3 =14,F 4 =17 ,F 5 =20 (单位:kN) 数据处理方法: 平均增量法 ) , ( ) ( 0取三位有效数 GPa l A l F E m om ? ? ? = δ(1) 线性拟合法 () GPa A l l F n l F F n F E om o i i i i i i? ? ∑ - ∑? ∑ ∑ - ∑ = 2 2 ) ( (2)

材料力学实验报告答案

篇一:材料力学实验报告答案 材料力学实验报告 评分标准拉伸实验报告 一、实验目的(1分) 1. 测定低碳钢的强度指标(σs、σb)和塑性指标(δ、ψ)。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象,绘制拉伸曲线(p-δl曲线)。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备(1分) 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm 三、实验数据(2分) 四、实验结果处理(4分) ?s??b? psa0pba0 =300mpa 左右=420mpa 左右 =20~30%左右=60~75%左右 ?? l1?l0 ?100% l0a0?a1 ?100% a0 ?= 五、回答下列问题(2分,每题0.5分) 1、画出(两种材料)试件破坏后的简图。略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段,而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件,其延伸率是否相同?为什么?相同 延伸率是衡量材料塑性的指标,与构件的尺寸无关。压缩实验报告 一、实验目的(1分) 1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象,并分析原因。 二、实验设备(1分) 机器型号名称电子万能试验机(0.5分) 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm (0.5分) 三、实验数据(1分)四、实验结果处理(2分) ?b? pb =740mpaa0 左右 五、回答下列思考题(3分) 1.画出(两种材料)实验前后的试件形状。略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫?

材料力学实验指导书

试验一岩石单轴抗压试验 一、试验的目的: 测定岩石的单轴抗压强度R c。当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。 二、基本原理 岩石的单轴抗压强度是指岩石试样在单向受压至破坏时,单位面积上所承受的最大压应力: (MPa) 一般简称抗压强度。根据岩石的含水状态不同,又有干抗压强度和饱和抗压强度之分。 岩石的单轴抗压强度,常采用在压力机上直接压坏标准试样测得,也可与岩石单轴压缩变形试验同时进行,或用其它方法间接求得。 三、主要仪器设备 1、钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备。 2、测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺。 3、压力机,应满足下列要求: (1)压力机应能连续加载且没有冲击,并具有足够的吨位,使能在总吨位的10%—90%之间进行试验。 (2)压力机的承压板,必须具有足够的刚度,其中之一须具有球形座,板面须平整光滑。 (3)承压板的直径应不小于试样直径,且也不宜大于试样直径的两倍。如压力机承压板尺寸大于试样尺寸两部以上时,需在试样上下两端加辅助承压板。辅助承压板的

刚度和平整度应满足压力机承压板的要求。 (4)压力机的校正与检验,应符合国家计量标准的规定。 三、操作步骤 1、试样制备 (1)样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取的岩块,在取样和试样制备过程中,不允许发生认为裂隙。 (2)试件规格:采用直径5厘米,高为10厘米的方柱体,各尺寸允许变化范围为:直径及边长为±0.2厘米,高为±0.5厘米。 (3)对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径之比宜为2.0~2.5。 (4)试样制备的精度应満足如下要求: a沿试样高度,直径的误差不超过0.03cm; b试样两端面不平行度误差,最大不超过0.005cm; c端面应垂直于轴线,最大偏差不超过0.25°; d 方柱体试样的相邻两面应互相垂直,最大偏差不超过0.25°。 (4)试样含水状态处理 在进行试验前应按要求的含水状;制备试样时采用的冷却液,必须是洁净水,不许使用油液。 (5)对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石,应采用干法制样 2、试样描述 描述内容包括:岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等;加荷方向与岩石试样内层理、节理、裂隙的关系及试样加工中出现的问题; 3、试样尺寸测量

材料力学扭转实验实验报告

扭 转 实 验 一.实验目的: 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理,并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二.实验设备及工具 扭转试验机,游标卡尺、扳手。 三.试验原理: 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。(在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍,以及相关的书籍介绍,自己编写。) 四.实验步骤 1.a 低碳钢实验(华龙试验机) (1)量直径: 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。 (2)安装试样: 启动扭转试验机,手动控制器上的“左转”或“右转”键,调整活动夹头的位置,使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求,把试样水平地放在两夹头之间,沿箭头方向旋转手柄,夹紧试样。 (3)调整试验机并对试样施加载荷: 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点;根据你所安装试样的材料,在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”,并点击“加载”而确定;用键盘输入实验编号,回车确定(按Enter 键);鼠标点“开始测试”键,给试样施加扭矩;在加载过程中,注意观察屈服扭矩的变化,记录屈服扭矩的下限值,当扭矩达到最大值时,试样突然断裂,后按下“终止测试”键,使试验机停止转动。 (4)试样断裂后,从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 (5)观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验(青山试验机) (1)量直径: 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。 (2)安装试样: 启动扭转试验机,手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键,调整活动夹头的位置,使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求,把试样水平地放在两夹头之间,s τb τb τ 0d S M b M 0d

材料力学实验指导书

工程力学实验指导书 主讲:林植慧 机械与汽车工程学院 SCHOOL OF MECHANICAL AND AUTOMOTIVE ENGINEERING

实验一, 二 低碳钢(Q235钢)、铸铁的轴向拉伸试验 一、实验目的与要求 1.观察低碳钢(Q235钢)和铸铁在拉伸试验中的各种现象。 2.测绘低碳钢和铸铁试件的载荷―变形曲线(F ―Δl 曲线)及应力―应变曲线(σ―ε曲线)。 3.测定低碳钢拉伸时的比例极限P σ,屈服极限s σ、强度极限b σ、伸长率δ、断面收缩率ψ和铸铁拉伸时的强度极限b σ。 4.测定低碳钢的弹性模量E 。 5.观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。 6.比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)的拉伸力学性能。 二、实验设备、仪器和试件 1.微机控制电子万能试验机。 2.电子式引伸计。 3.游标卡尺。 4.低碳钢、铸铁拉伸试件。 三、实验原理与方法 材料的力学性能主要是指材料在外力作用下,在强度和变形方面表现出来的性质,它是通过实验进行研究的。低碳钢和铸铁是工程中广泛使用的两种材料,而且它们的力学性质也较典型。 试验采用的圆截面短比例试样按国家标准(GB/T 228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》) 制成,标距0l 与直径0d 之比为5100 0或=d l ,如图1-1所示。这样可以避免因试样尺寸和形状的影响而产生的差异,便于各种材料的力学性能相互比较。图中:0d 为试样直径,0l 为试样的标距。国家标准中还规定了其他形状截面的试样。 图 1-1 金属拉伸试验在微机控制电子万能试验机上进行,在实验过程中,与电子万能试验机联机的计算机显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线(也称为F ―l ?曲线),如图1-2所示。低碳钢试样的拉伸曲线(图1-2a)分为弹性阶段,屈服阶段,强化阶段及局部变形阶段。如果在强化阶段

材料力学实验指导书(测量材料弹性模量E)

测量材料弹性模量E实验 一、实验名称 测定材料的弹性模量。 二、实验目的 1.掌握测定Q235钢弹性模量E的实验方法; 2.熟悉CEG-4K型测E试验台及其配套设备的使用方法。 三、实验设备及仪器 1.CEG-4K型测E试验台 2.球铰式引伸仪 四、试样制备 1. 试样:Q235钢,如图所示,直径d=10mm,标距L=100mm。 2、载荷增重ΔF=1000N(砝码四级加载,每个砝码重25N,初载砝码一个,重16N,采用1:40杠杆比放大) 五、实验原理 实验时,从F0到F4逐级加载,载荷的每级增量为1000N。每次加载时,记录相应的长度变化量,即为ΔF引起的变形量。在逐级加载中,如果变形量ΔL 基本相等,则表明ΔF与ΔL为线性关系,符合胡克定律。完成一次加载过程,将得到ΔL的一组数据,实验结束后,求ΔL1到ΔL4的平均值ΔL平,代入胡克定律计算弹性模量。即

EA l F l ? ? = ? ?001 .0 备注:引伸仪每格代表0.001mm。 六、实验步骤及注意事项 1.调节吊杆螺母,使杠杆尾部上翘一些,使之与满载时关于水平位置大致对称。 2.把引伸仪装夹到试样上,必须使引伸仪不打滑。 注意:对于容易打滑的引伸仪,要在试样被夹处用粗纱布沿圆周方向打磨一下。引伸仪为精密仪器,装夹时要特别小心,以免使其受损。采用球铰式引伸仪时,引伸仪的架体平面与试验台的架体平面需成45°左右的角度。 3.挂上砝码托。 4.加上初载砝码,记下引伸仪的初读数。 5.分四次加等重砝码,每加一次记录一次引伸仪的读数。注意:加砝码时要缓慢放手,以使之为静载,防止砝码失落而砸伤人、物。 6.实验完毕,先卸下砝码,再卸下引伸仪。 七、数据处理 1. 记录相关数据 分级加载初载一次加载二次加载三次加载四次加载引伸仪读数L0= L1= L2= L3= L4= 2.计算 (1)各级形变量的计算 分级加载一次加载二次加载三次加载四次加载平均值形变量ΔL1= ΔL2= ΔL3= ΔL4= ΔL平=

材料力学实验指导书0908资料

材料力学实验指导书 (2007版) 中国海洋大学工程学院土木工程实验中心 编者:郭卫国

学生实验守则 一、实验前要认真预习,明确实验内容、原理、目的、步骤和注意事项;课外 实验研究项目,实验前应拟定实验方案,并经实验室管理人员审查同意方 可实施; 二、学生在教师的指导下自主进行实验,要严格遵守仪器设备操作规程,节约 使用实验材料和水、电、气,如实记录实验现象、数据和结果,认真分析,独立完成实验报告; 三、爱护仪器设备及其他设施、物品,不得擅自动用与实验无关的仪器设备和 物品;不准擅自将实验室的物品带出室外;损坏或遗失仪器设备及其他设施、物品,应按学校有关规定进行赔偿; 四、实验完毕后,要及时关闭电源、水源、气源,清理卫生,将仪器设备和实 验物品复位,经指导老师检查合格后方可离开; 五、注意安全,熟悉安全设施和事故处理措施,实验过程中发现异常情况要及 时报告;发生危险时,应立即关闭电源、水源、气源,并迅速撤离;规范处理实验废液、废气和固体废弃物; 六、遵守纪律,必须按规定或预约时间参加实验,不得迟到、早退、旷课;保 持实验室安静,不准大声喧哗、嬉闹,不准从事与实验无关的活动;保持 实验室清洁,不准吸烟,不准随地吐痰、乱扔杂物。 前言 实验是进行科学研究的重要方法,科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的,许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力-应变的线性关系就是胡克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。不仅如此,实验对材料力学有着更重要的一面,因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化基础之上的,它的结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能断定。在解决工程设计中的强度、刚度等问题时,首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数,

材料力学实验指导要点

专业: 学号: 姓名: 西南交通大学峨眉校区力学实验中心 一、学生实验须知 1.学生进入实验室,要严格遵守实验室的各项规章制度,服从指导教师的安排; 2.严禁在实验室大声喧哗和嬉戏; 3.保持实验室周围的整洁,不乱扔纸屑、果皮,不随地吐痰,严禁吸烟;4.实验前应预习实验内容,弄清实验目的、原理和方法; 5.实验过程中应严肃认真,严格按照规定步骤操作,自己动手完成,及时记录和整理实验数据,不得转抄他人数据,要培养自己严谨的科学态度和分析问题、解决问题的能力; 6.使用仪器设备时,应严格遵守操作规程,若发现异常现象应立即停止使用,并及时向指导教师报告。如果因违反操作规程(或未经许可使用)而造成设备损坏,应按学校有关规定赔偿损失。 7.实验结束后,应将仪器设备和桌凳整理好并归还原位,协助打扫实验室卫生,经指导老师检查合格后方能离开实验室; 8.学生应按时(最迟不超过一周时间)上交实验报告,以供老师批改统计成绩。 - 1 - 二、实验仪器设备介绍

(一)材料力学多功能组合实验台 材料力学多功能组合实验台(以下简称实验台)是方便学生自己动手做材料力学电测实验的设备,配套使用的仪器设备还有:拉压型力传感器、力&应变综合参数测试仪、电阻应变片、连接导线与梅花改刀等,并配有计算机接口,可实现数据的计算机自动采集与计算。一个实验台可做多个电测实验,功能全面,操作简单,实验台结构如图2-1所示。 图2-1 材料力学多功能组合实验台 实验台为框架式整体结构,配置有拉压型力传感器及标准测点应变计(在试件待测点表面粘贴的电阻应变片),通过力&应变综合参数测试仪(以下简称测试仪)实现力与应变的实时测量。实验台分前后两半部分,前半部分可做弯扭组合变形实验、材料弹性模量与泊松比测定实验、偏心拉伸实验、压杆稳定实验、悬臂梁实验、等强度梁实验;后半部分可做纯弯曲梁正应力测试实验、电阻应变片灵敏系数标定实验、组合叠梁实验等。 操作规程如下: (1) 将所作实验的试件通过有关附件连接到架体相应位置,连接拉压型力传感器和加载件到加载机构上。 (2) 连接拉压型力传感器电缆线到测试仪后面传感器输入插座,连接电阻应变片导线到测试仪的各个测量通道接线柱上。 (3) 打开测试仪电源,预热约20分钟左右,输入力传感器量程及灵敏度和应变片灵敏系数(一般首次使用时已调好,如实验项目及力传感器没有改变,可不必重新设置),在不加载(加力点上下未接触)的情况下将测力初值和应变初值调至零。 (4) 在初始值以上对各试件进行分级加载,转动手轮速度要均匀,记下各级力值和待测点各通道的应变值,若已与微机连接,则全部数据可由计算机进行分析处理。

材料力学实验报告

青岛黄海学院实验指导书 课程名称:材料力学 课程编码: 04115003 主撰人:吕婧 青岛黄海学院

目录 实验一拉、压实验 (1) 实验二扭转实验 (6) 实验三材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (8) 实验四纯弯曲梁的正应力实验 (12)

实验一低碳钢拉伸实验 一、实验目的要求: (一)目的 σ、延伸率δ,截面收缩率ψ。 1.测定低碳钢的屈服极限σS,强度极限 b σ,观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,绘制拉伸时2.测定铸铁的强度极限 b 的P-l?曲线。 (二)要求 1.复习讲课中有关材料拉伸时力学性能的内容;阅读本次实验内容和实设备中介绍万能试验机的构造原理、操作方法、注意事项,以及有关千分表和卡尺的使用方法。 2.预习时思考下列问题:本次实验的内容和目的是什么?低碳钢在拉伸过程中可分哪几个阶段,各阶段有何特征?试验前、试验中、试验后需要测量和记录哪些数据?使用液压式万能试验机有哪些注意事项? 二、实验设备和工具 1.万能实验 2.千分尺和游标卡尺。 3.低碳钢和铸铁圆形截面试件。 三、实验性质: 验证性实验 四、实验步骤和内容: (一)步骤 1.取表距L =100mm.画线 2.取上,中,下三点,沿垂直方向测量直径.取平均值

3.实验机指针调零. 4.缓慢加载,读出 s P .b P .观察屈服及颈缩现象,观察是否出现滑移线. 5.测量低碳钢断裂后标距长度1l ,颈缩处最小直径1d (二)实验内容: 1.低碳钢试件 (1)试件 (2)计算结果 屈服荷载 s P =22.1KN 极限荷载 b P =33.2KN 屈服极限 s σ=s P /0A =273.8MPa 强度极限 b σ=b P /0A =411.3MPa 延伸率 δ=(1l -0l )/0l *100%=33.24% 截面收缩率ψ=(0A -1A )/0A *100%=68.40% (3)绘制低碳钢P~ l ? 曲线

材料力学实验指导书 (1)..

材料力学实验指导书 河北科技大学建筑工程学院 2005年2月

目录 实验一拉伸实验 (2) 实验二压缩实验 (7) 实验三纯弯曲梁的正应力实验 (10) 实验四材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (14) 附录1 微控万能材料实验机 (19) 附录2 组合式材料力学多功能实验台 (20) 附录3 电测法的基本原理 (22)

实验一 拉伸试验 一、实验目的和实验要求 1.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标:屈服应力s σ和抗拉强度b σ。 2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标:伸长率δ和断面收缩率ψ。 3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标:抗拉强度b σ。 4.绘制低碳钢和灰铸铁的应力应变图,比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。 5.学习和掌握材料的力学性能测试的基本实验方法。 二、实验原理 1.为了检验低碳钢拉伸时的机械性质,应使试样轴向受拉直到断裂,在拉伸过程中以及试样断裂后,测读出必要的特征数据(如;P S 、P b 、l 1、d l )经过计算,便可得到表示材料力学性能的四大指标:σs 、σb 、δ、ψ。 2.铸铁属脆性材料,轴向拉伸时,在变形很小的情况下就断裂,故一般测定其抗拉强度极限 σb 。 三、实验方法 按照国家标准《金属拉伸试验试样》,金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距,按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系,分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或d l 5=,矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=,其中,前者称为长比例试样(简称长试样),后者称为短比例试样(简称短试样)。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接,以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大,其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 1.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标 实验开始后,观察实验软件绘出的拉伸过程中的σ-ε曲线,直至试件拉断,以测出低碳钢在拉伸时的力学性质。

材料力学拉伸试验

§1-1 轴向拉伸实验 一、实验目的 1、 测定低碳钢的屈服强度eL R (s σ)、抗拉强度m R (b σ)、断后伸长率A 11.3(δ10)和断面收缩率Z (ψ)。 2、 测定铸铁的抗拉强度m R (b σ)。 3、 比较低碳钢?5(塑性材料)和铸铁?5(脆性材料)在拉伸时的力学性能和断口特征。 注:括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。 二、设备及试样 1、 电液伺服万能试验机(自行改造)。 2、 0.02mm 游标卡尺。 3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。把原始标距段L 0十等分,并刻画出圆周等分线。 4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。 注:GB/T228-2002规定,拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。比例系数k 取5.65时称为短比例试样,k 取11.3时称为长比例试样,国际上使用的比例系数k 取5.65。非比例试样0L 与0S 无关。 三、实验原理及方法 低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢。这类钢材在工程中使用较广,在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。 ΔL (标距段伸长量) 低碳钢拉伸图(F —ΔL 曲线) 以轴向力F 为纵坐标,标距段伸长量ΔL 为横坐标,所绘出的试验曲线图称为拉伸图,即F —ΔL 曲线。低碳钢的拉伸图如上图所示,F eL 为下屈服强度对应的轴向力,F eH 为上屈服强度对应的轴向力,F m 为最大轴向力。 F —ΔL 曲线与试样的尺寸有关。为了消除试样尺寸的影响,把轴向力F 除以试样横截面的原始面积S 0就得到了名义应力,也叫工程应力,用σ表示。同样,试样在标距段的伸长ΔL 除以试样的原始标距LO 得到名义应变,也叫工程应变,用ε表示。σ—ε曲线与F —ΔL 曲线形状相似,但消除了儿何尺寸的影响,因此代表了材料本质属性,即材料的本构关系。

材料力学实验报告答案

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材料力学实验报告 评分标准 拉伸实验报告 一、实验目的(1分) 1. 测定低碳钢的强度指标(σs、σb)和塑性指标(δ、ψ)。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象,绘制拉伸曲线(P-ΔL曲线)。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备(1分) 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度0.02 mm 三、实验数据(2分)

四、实验结果处理 (4分) 0A P s s = σ =300MPa 左右 0 A P b b = σ =420MPa 左右 %10000 1?-= L L L δ =20~30%左右 %= 1000 1 0?-A A A ψ =60~75%左右 五、回答下列问题(2分,每题分) 1、画出(两种材料)试件破坏后的简图。 略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段,而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件,其延伸率是否相同为什么 相同 延伸率是衡量材料塑性的指标,与构件的尺寸无关。 压缩实验报告 一、实验目的(1分)

1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb 。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象,并分析原因。 二、实验设备 (1分) 机器型号名称电子万能试验机 (分) 测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm (分) 三、实验数据(1分) 四、实验结果处理 (2分) A P b b = σ =740MPa 左右 五、回答下列思考题(3分) 1.画出(两种材料)实验前后的试件形状。 略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫

材料力学实验指导书分析

第一章绪论 §1.1 材料力学实验的内容 实验是进行科学研究的重要方法,科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的,许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力应变的线性关系就是虎克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。不仅如此,实验对材料力学有着更重要的一面。因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化,实际构件典型化,公式推导假设化基础之上的,它的结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能断定。在解决工程设计的强度,刚度等问题时,首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数。这些常数只有靠材料试验测试才能得到。有时实际工程中构件的几何形状和载荷都十分复杂,构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据,这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。因此,材料力学实验是学习材料力学课程不可缺少的重要环节。材料力学实验包括以下三个方面的内容: 1.测定材料的力学性能材料的力学性能是指在力或能的作用下,材料在变形、强 度等方面表现出的一些特性,如弹性极限、屈服极限(屈服强度)、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧性等。这些强度指标或参数都是构件强度、刚度和稳定性计算的依据,而它们一般要通过实验来测定。此外,材料的力学性能测定又是检验材质、评定材料热处理工艺、焊接工艺的重要手段。随着材料科学的发展,各种新型合金材料、合成材料不断涌现,力学性能的测定,是研究每一中新型材料的重要任务。 2.验证理论公式的正确性材料力学的一些理论是以某些假设为基础的,例如杆件 的弯曲理论就以平面假设为基础。用实验验证这些理论的正确性和适用范围,有助于加深对理论的认识和理解。至于新建立的理论和公式,用实验来验证更是必不可少的。实验是验证、修正和发展理论的必要手段。 3.实验应力分析某些情况下,例如因构件几何形状不规则,受力复杂或精确的边 界条件难以确定等,应力分析计算难于获得准确结果。这时,用诸如电测、光弹性等实验应力分析方法直接测定构件的应力,便成为有效的方法。对经过较大简化后得出的理论计算或数值计算,其结果的可靠性更有赖于实验应力分析的验证。§1.2 材料力学试验的标准、方法和要求 材料的强度指标如屈服极限、强度极限、持久极限等,虽是材料的固有属性,但往往与试样的形状、尺寸、表面加工精度、加载速度、周围环境(温度、介质)等有关。为使实验结果能相互比较,国家标准对试样的取材、形状、尺寸、加工精度、试验手段和方法以及数据处理都作了统一规定。

材料力学实验报告标准答案

力学实验报告 标准答案 长安大学力学实验教学中心 目录 一、拉伸实验 (2) 二、压缩实验 (4)

三、拉压弹性模量E测定实验 (6) 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验 (8) 五、扭转破坏实验 (10) 六、纯弯曲梁正应力实验 (12) 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验 (15) 八、压杆稳定实验 (18) 一、拉伸实验报告标准答案 问题讨论: 1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试 件延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外). 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,

断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。. 二、压缩实验报告标准答案 问题讨论: 1、分析铸铁试件压缩破坏的原因. 答:铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成45°~50°夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏。 2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这 两类不同性质的材料? 答:低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。 通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。 故在工程结构中塑性材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。 三、拉压弹性模量E测定试验报告 问题讨论: 1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么? 答: 弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。 2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是 否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量? 答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同,采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态,以保证实验结果的可靠性。 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案 问题讨论: 1、试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么 措施? 答:检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。

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