新讲义-力学综合实验
传感器力学综合实验
采用美国PASCO 公司生产的动力学实验系统，该系统利用传感器代替传统测量仪器，配以Datastudio 数据处理软件，用电脑采集和处理数据，满足各种力学物理量的测量需要，能够设计包括冲量，动量，动能，能量守恒，动量守恒，弹性碰撞，非弹性碰撞，简谐振动，摩擦力等多种动力学实验。
加速度和简谐振动实验利用运动传感器和力传感器，对不同倾角的斜面上的弹簧和物体系统的振动周期和运动受力情况进行电脑监控和数据采集，通过“Datastudio ”软件进行分析和处理，根据受力与弹簧形变情况可求出弹簧倔强系数k ，也能根据测量受力和物体运动加速度情况从而验证牛顿第二定律F=ma 。 冲量定理实验是利用运动传感器和力传感器，对光滑导轨上的小车的运动情况和碰撞受力情况进行电脑监控和数据采集，通过“Datastudio ”软件进行分析和处理，给出弹性碰撞前后速度及碰撞过程中力随时间的变化关系，从而在一定精度下验证了冲量定理。
实习1加速度和简谐振动
一、实验目的
本实验目的是测量不同倾角的斜面上的弹簧和物体系统的振动周期，并验证牛顿第二定律F=ma 。
二、实验仪器
ScienceWorkshop 接口，50N 力传感器，运动传感器，带质量的动力车，弹簧，，导轨，底座和支杆
三、实验原理
对于弹簧上的物体，振动的理论周期为
k
m T π2= （1） 这里T 是一个来回运动的时间，m 是振动质量，k 是弹簧常数。
根据虎克定律，弹簧产生的力与弹簧被压缩或伸长的距离成正比，
F=-kx （2）
这里k 是弹簧常数。这样在实验上，可以通过施加不同的力让弹簧压缩或伸长不同的距离来确定。作力—距离的图，直线的斜率就等于k 。
根据牛顿第二定律
F=ma （3）
其中F是作用在物体m上的外力,a是物体的加速度。
四、实验内容
1．仔细阅读PASCO综合力学实验中相关仪器的说明书，了解DataStudio 软件的使用方法
2. 正确连接计算机、ScienceWorkshop接口及传感器；打开ScienceWorkshop 接口，然后打开计算机。
3. 双击电脑上DataStudio 图标，打开软件，创建新的实验项目，进行ScienceWorkshop接口和传感器的参数设置(必要时可进行传感器初始化校正)。4．将运动传感器与力传感器分别安置在导轨的两端，把小车放在导轨上，把弹簧的一端插入小车的孔中，把弹簧和小车连在一起。然后把弹簧的另一端与导轨末端的力传感器连在一起。抬高与弹簧相连的导轨的末端，让导轨倾斜。导轨的末端升高后，弹簧会伸长。让导轨的倾角足够小，这样，被拉长的弹簧的长度不
。
超过导轨长度的一半。记下平衡位置L
5. 在这个实验中，力传感器用来测量弹簧的受力情况。而运动传感器用来测量小车的运动情况（位移，速度，加速度）。用软件测量和绘制小车运动情况随时间变化，弹簧受力与位移或者加速度变化的数据表格和图线。
6.根据小车运动情况测出简谐振动的周期T,代入公式（1）可求出弹簧倔强系数k；根据公式（2），弹簧受力与位移的变化关系也可求出弹簧倔强系数k；两种方法的测量结果可进行比较分析；根据公式（3）弹簧受力与加速度的变化关系可验证牛顿大二定律，自行设计数据表格及数据处理过程。
要求：充分利用计算机软件处理优势，有图形有数据有表格，设计合理，数据处理正确。
NOTE注意事项
1．根据说明书正确使用仪器，严禁鲁莽操作，以免损坏仪器。
2. 实验中应小心调节小车车轮间距与导轨上轮槽匹配以减少摩擦。
3. 实验中应避免小车碰撞运动传感器，造成仪器损坏
4. 实验中每次使用力传感器测量受力前，请按下力传感器上的清零按钮进行受力清零校正，并小心检测力传感器的受力情况，防止超过50N的受力范围，造成仪器损坏。
五、本实验可入手的创新点
1. 研究不同角度的斜坡上弹簧小车体系的简谐振动情况，根据实验中数据证明你所总结的规律。（例如：简谐振动的周期会随着倾角的改变而改变吗？比较周期的实验值和理论值，结果如何？随着倾角改变平衡位置会改变吗？如果倾角变为90度，周期将是多少？等等）
2. 思考其他的简谐振动或其他形式的运动（如单摆，三线摆，扭摆等等）利用本套力学实验系统是否能完成这些测量？为什么？本仪器的测量精度如何？
3. 生活中或生产中那些测量能应用到力传感器或运动传感器？尝试找出这些现象？如何应用？本仪器的测量精度如何？
Suggestion 建议
1. 尝试思考和解答以上问题，自己设计实验方案,利用数据说明问题，找出答案。
2. 查询相关资料，拓宽思路，也许会发现不少有趣的新问题。
实习2冲量定理
一、实验目的
本实验的目的是研究小车与力传感器发生弹性碰撞前后的动量和受力冲量情况，并验证冲量定理。
二、实验仪器
ScienceWorkshop 接口，50N 力传感器，运动传感器，带质量的动力车，导轨，底座和支杆
三、实验原理
根据牛顿第二定律：
dp F dt = (1) 其中 F 为物体所受的力，p 为物体的动量, 而 t 为受力时间。受力前后的动量变化满足以下公式：
f i p p p Fdt ?=-=? (2)
其中p mv = ，而 Fdt ?表示受力时间内力F 对时间t 的积分。
四、实验内容
1．仔细阅读PASCO 综合力学实验中相关仪器的说明书，了解DataStudio 软件
的使用方法
2. 正确连接计算机、ScienceWorkshop 接口及传感器；打开ScienceWorkshop 接口，然后打开计算机。
3. 双击电脑上DataStudio 图标，打开软件，创建新的实验项目，进行ScienceWorkshop 接口和传感器的参数设置(必要时可进行传感器初始化校正)。
4．将运动传感器与力传感器分别安置在导轨的两端，把磁性小车放在导轨上，调节导轨下的倾斜螺丝，保证整个导轨水平。将力传感器上受力部位连接磁性缓冲器，推动磁性小车使其匀速运动碰撞力传感器上的磁性缓冲器后匀速返回。
5. 在这个实验中，力传感器用来测量碰撞时的受力情况。而运动传感器用来测量小车的运动情况（位移，速度，加速度）。用软件测量和绘制小车整个碰撞过程前后的运动情况随时间变化以及碰撞受力随时间变化的数据表格和图线。
6.利用软件采集数据点坐标及积分区域计算等功能，计算小车运动前后的动量变化值如公式（3），以及受力冲量值如公式（4），
f i f i
p p p mv mv ?=-=- (3) impulse Fdt Area
==? (4) 并检验这两者的实验结果是否满足公式（2）冲量定理。自行设计数据表格及数
据处理过程。 要求：充分利用计算机软件处理优势，有图形有数据有表格，设计合理，数据处理正确。
NOTE 注意事项
1．根据说明书正确使用仪器，严禁鲁莽操作，以免损坏仪器。
2. 实验中应小心调节小车车轮间距与导轨上轮槽匹配以减少摩擦。
3. 实验中应避免小车碰撞运动传感器，造成仪器损坏
4. 实验中每次使用力传感器测量受力前，请按下力传感器上的清零按钮进行受力清零校正，并小心检测力传感器的受力情况，防止超过50N 的受力范围，造成仪器损坏。
五、本实验可入手的创新点
1. 研究不同的碰撞情况时的动量与冲量的关系，根据实验中数据证明你所总结的规律。（例如：弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞等情况；更换力传感器前的缓冲器类型（磁性、弹簧、粘土缓冲器）实验结果又什么不同？它们分别属于那种碰撞情况）
2. 思考单车碰撞测量是否能引申到双车碰撞测量？动量测量能否引申到动能测量？利用本套力学实验系统是否能完成这些测量？为什么？本仪器的测量精度如何？
3. 生活中或生产中那些测量能应用到力传感器或运动传感器？尝试找出这些现象？如何应用？本仪器的测量精度如何？
Suggestion建议
1. 尝试思考和解答以上问题，自己设计实验方案,利用数据说明问题，找出答案。
2. 查询相关资料，拓宽思路，也许会发现不少有趣的新问题。
理论力学实验报告
实验一求不规则物体的重心 一、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。 二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。 三、实验原理方法简述 （一）悬吊法求不规则物体的重心 适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点A，如图1-1（a）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。然后将板悬挂于另外一点B，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C就是重心，如图1-1（b）所示。 A (a) 图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心 对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。
图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离l ，其中一点置于磅秤上，由此可测得B 处的支反力N1F 的大小，再将连杆旋转180O ，仍然保持中轴线水平，可测得N2F 的大小。重心距离连杆大头端支点的距离C x 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程： C 1N N21N =?-?=+x W l F W F F 根据上面的方程，可以求出重心的位置： N2 N11N F F l F x C +?= 四、实验数据及处理 （一）悬吊法求不规则物体的重心 （二）称重法求对称连杆的重心。 a.将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数 F N1=1375g b.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=385g c.将连杆转?180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数F N2=1560g d.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=0g
实验力学复习讲义
一、填空 1.计量的特点：准确性、一致性、溯源性、法制性。 2.脆性涂层法是一种无损检测法，常用的脆性涂料：松脂基、陶瓷基。 3.正态密度分布曲线，标准误差σ越大，曲线越平缓。 4. 独立的基本物理量有7个，力学相关的有4个：长度、时间、质量、温度。 5.相似模拟要保证模型材料与原型材料的泊松比相同，否则会带来误差。 6.云纹法做实验有两个栅：试件栅、参考栅。出现两种基本云纹：平行云纹、转角云纹。 7.建立应变与云纹关系的方法：几何法、位移导数法 二、名词解释 1.计量的定义：从狭义上讲，计量是与测量结果置信度相关的，与测量不准确度联系在一起 的一种规范化的测量。 2.测量准确度：是指测量结果与被测量真值之间的一致程度。 3.热光弹法：用光弹法来研究结构热应力状态的方法。 4.动态光弹法：用光弹法来研究构件在振动或冲击等动态载荷作用下，构件中的应力状态随 时间变化的方法。 5.光学蠕变：指光弹材料在一定的外力载荷下，条纹级数随时间而缓慢增加的现象。 6.时间边缘效应：指光弹材料在不受力的情况下，在室温下，随着时间的增长，在材料的边 缘引起的初应力。 7.等差线：代表两个主应力差相等的线。 8.三倍标准误差判据：当单个测量值的误差大于这组观测值标准误差的三倍时，取消这个测 量值。 9.测量不准确度：表征合理地赋予被测量值的分散性，与测量结果相联系的参数。 10.测量精密度：指在规定条件下获得的各个独立观测值之间的一致程度。 11.相似第二定理：表示一现象各物理量之间的关系方程式都可以转化为无量纲方程，无量 纲方程的各项即是相似判据。 12.相似第三定理：在物理方程相同的情况下，如果两个现象单值条件相似，亦即从单值条件下引出的相似判据若与现象本身的相似判据相同，则这两个现象一定相似。 13.π定理：所有的量纲齐次方程均可化作无量纲综合数群之和的形式，无量纲数群π项的数目为n-m个，其中n为方程中不同物理量的数目，m为独立的基本未知量个数。 14.电阻应变效应：绝大多数金属丝在受到拉伸（或压缩）时，电阻值会增加（或减小），这种电阻值随变形发生变化的现象就叫电阻应变效应。 三、论述 1.透射光弹与反射光弹之间的区别和联系？定义？分别如何测量？ 透射光弹得到的等差线直接反映了模型中主应力差的分布规律；反射光弹试验中，构件受力后得到的等差线反映的是贴片中主应变差分布的规律，要通过贴片与构件应变相同的条件，才能求得构件的主应力差。 透射光弹的光路，偏振光入射到受力模型后，即产生双折射效应，偏振光是一次通过模型；在反射光弹中，偏振光入射贴片后，经反射层反射，再通过贴片，产生光程差，因此偏振光是两次通过贴片的。 透射测得的是材料条纹值，反射测得的是应变条纹值。 反射光弹与材料无关，表面贴片测试即可，工程意义大，可修正验算；透射光弹工程使
材力实验讲义少学时和工程力学模板
实验一材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的力学性能 预习要求: 1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容; 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法; 一、实验目的 1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象, 并测定低碳钢在拉伸时的屈 服极限 s σ, 强度极限bσ, 延伸率δ和断面收缩率; 2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象; 3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象; 4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象; 5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。 二、实验设备与仪器 1、微控电子万能试验机; 2、扭转试验机; 3、50T微控电液伺服万能试验机; 4、游标卡尺。 三、试件 试验表明, 试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能, 国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准( GB6397—86) , 将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下: 试件标距长度 L0 横截面积 A0 圆试件直径 d0 表示延伸 率的符号
比例/长短 03.11A 或10d 0 任 意 任 意 δ10 065.5A 或5d 0 任 意 任 意 δ 5 本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件( 图一) , 试验段直径d 0=10mm , 标距l 0=100mm.。 本实验的压缩试件采用国家标准( GB7314-87) 中规定的圆柱形试件h /d 0=2, d 0=15mm, h =30mm (图二)。 本实验的扭转试件按国家标准( GB6397-86) 制做。 四、 实验原理和方法 ( 一) 低碳钢的拉伸试验 实验时, 首先将试件安装在试验机的上、 下夹头内, 并在实验段的标记处安装引伸仪, 以测量试验段的变形。然后开动试验机, 缓慢加载, 同时, 与试验机相联的 微机会自动绘制出载荷—变形曲 线( F —l 曲线, 见图三) 或应力—应变曲线( —曲线, 见图 图h d 0 l 0 d 0 图F 图 B B D E 图C
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
理论力学转动惯量实验报告
理论力学转动惯量 实验报告
【实验概述】 转动惯量是描述刚体转动中惯性大小的物理量，它与刚体的质量分布及转轴位置有关。 正确测定物体的转动惯量,~对于了解物体转动规律,~机械设计制造有着非常重要的意义。 然 而在实际工作中,大多数物体的几何形状都是不规则的, 难以直接用理论公式算出其转动惯~ 量，只能借助于实验的方法来实现。 因此，在工程技术中，用实验的方法来测定物体的转动 ’ 惯量就有着十分重要的意义。 IM-2刚体转动惯量实验仪，应用霍尔开关传感器结合计数计 ’ 时多功能毫秒仪自动记录刚体在一定转矩作用下， 的角加速度和刚体的转动惯量。 因此本实验提供了一种测量刚体转动惯量的新方法, 实验思 路新颖、科学，测量数据精确，仪器结构合理，维护简单方便，是开展研究型实验教学的新 仪器。 【实验目的】 1. 了解多功能计数计时毫秒仪实时测量(时间)的基本方法 2. 用刚体转动法测定物体的转动惯量 3. 验证刚体转动的平行轴定理 4. 验证刚体的转动惯量与外力矩无关 【实验原理】 1. 转动力矩、转动惯量和角加速度关系系统在外力矩作用下的运动方程 即绳子的张力T=m(g-r p 2) 砝码与系统脱离后的运动方程 (2) 由方程(1) (2)可得 J=mr(g-r p 2)/( p 2- p 1) 2. 角加速度的测量 0=3 o t+? p t2 若在t 1 、t 2时刻测得角位移0 1、B 2 则 0 1 = 3 0 t 1+? p t2 0 2=3 0 t 2+? p t2 所以，由方程(5)、(6)可得 p =2 (0 2 t 1- 0 1 t 2) / t 1 t 2 (t 2- t 1) 【实验仪器】 转过n 角位移的时刻，测定刚体转动时 T X 叶M 严J p 2 (1) 由牛顿第二定律可知，砝码下落时的运动方程为: mg-T=ma (5)
理论力学第四章讲义
CATALOG OF CHAPTER 4§4.1 SPACIAL ROTATIONAL FRAME OF REFERENCE §4.2 THE EFFECTS INDUCED BY THE EARTH’S ROTATION
CH4 ROTATIONAL FRAME OF REFERENCE §4.1 Spacial Rotational Frame of Reference （一）Kinematics the stationary frame of reference S： Setting up a stationary coordinate system o-ξηζ；the spacial rotational frame of reference S'： Setting up a moving coordinate system o-xyz；
?The origin is coincident with that of the stationary coordinate system ，∴r r ' = o z η ξ ζ x y P ?The angular velocity is always through the origin point O ； ω
In the stationary frame , the time derivative of any physical quantity is G G k dt dG j dt dG i dt dG z y x ?+++=ω???)???(k G j G i G dt d dt G d z y x ++= th e component expression for the vector G the moving frame in the o z η ξ ζ x y P ω
工程力学讲义
静力学 静力学的基本概念 1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。 2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。 刚体是一种理想化的力学模型。 一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。 3、力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。 1. 静力学公理 基本概念 力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。 等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。 平衡力系——能使物体维持平衡的力系。 合力——在特殊情况下，能和一个力系等效 的一个力。 公理一 (二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。 公理二 (加减平衡力系公理) 可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。 推论 (力在刚体上的可传性) 作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。 公理三 (力平行四边形公理) 作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。 即，合力为原两力的矢量和。 矢量表达式：R= F1+F2 推论 (三力汇交定理) 当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。 公理四 (作用和反作用公理)
任何两个物体间的相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。 公理五 (刚化公理) 设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。 2. 力对点之矩 力矩：表示力使物体绕某点转动效应的量称为力对点之矩简称力矩。 它的大小为力F的大小与力臂d的乘积，它的正负号表示力矩在平面上的转向。 由力矩的定义可知： a 当力的作用线通过矩心时，力臂值为0，力矩值也为0. b 力沿其作用线滑移时，不会改变力对点之矩的值，因为此时并未改变力，力臂的大小及力矩的转向。 合力矩定理 平面力系的合理对平面上任一点之矩，等于所有各分力对同一点力矩的代数和。 3 力偶的性质： 1、力偶的第一性质：力偶的作用效果是使刚体发生转动，不能与一个力等效——没有合力，也不能用一个力与之平衡——只有一个反转向的力偶才能与之平衡。因此力偶和力是静力学的两个基本要素（机械作用量）。 2、力偶的第二性质：力偶对物体的转动效应，用力偶矩来度量，其大小为力偶中力F与力偶臂h的乘积。同平面力偶的等效定理 3、同一平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则此二力偶相等。 4、力偶可在其作用面内任意移动（或移动到另一平行平面），而不改变对刚体的作用。 5、只要力偶的转向和力偶矩的大小不变（F、h可变），则力偶对刚体的作用效应就不变， 4. 力的平移定理 力的平移定理表明，作用于刚体上的力可以平移到刚体内任意一点，但必须附加一力偶。此附加力偶的力偶矩等于原力对平移点之矩。 5. 约束和约束反力 基本概念： 1、自由体：可以任意运动（获得任意位移）的物体。 2、非自由体：不可能产生某方向的位移的物体。 3、约束：由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。 4、约束反力：约束对被约束体的反作用力。 5、主动力：约束力以外的力。 几种常见约束力 （一）光滑接触面约束 性质：光滑支承面对物体的约束力，作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，
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)
理论力学实验报告
F F B o C o W o A (a) (b) A A B W W X C l l ⑻ (b) x C A 7 F N 1 F N1 F N1 F N1 F N2 F N2 F N1 I 实验一求不规则物体的重心 一、 实验目的： 用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。 二、 实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。 三、 实验原理方法简述 （一）悬吊法求不规则物体的重心 适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点 A ，如图 1-1（ a ）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出 此线。然后将板悬挂于另外一点 B ，同样可以画出另外一条直线。 两直线的交点C 就是重心，如图1-1（b ） 所示。 图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心 对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。 图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离 I ，其中一点置于磅秤上，由此可测得 B 处的支反力F N1的大小，再将连杆旋转 180°,仍然保持中轴线水平，可测得 F N2的大小。重心距离连杆 大头端支点的距离 x C 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程: F N2二W 根据上面的方程，可以求出重心的位置: I -W x C =0 四、实验数据及处理 （一）悬吊法求不规则物体的重心
F NI =1375 g 4）连杆 a. 将磅秤和支架放置于多功 能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴 中心对准磅秤的中心位置。 并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。 记录此时磅秤的读数 b. 取下连杆，记录磅秤上积木的重量 F JI =385g c. 将连杆转180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数 F N 2=1560g d. 取下连杆，记录磅秤上积木的重量 F JI =0 g e. 测定连杆两支点间的距离 I =221mm f. 计算连杆的重心位置 = （1375_385）_ _ 86mm 重心距离连杆大头端支点的距离 x C =86mm 。 1375 -385 1560 五、思考题 1. 在进行称重法求物体重心的实验中，哪些因素将影响实验的精度？ 答：影响实验精度的因素有： 1）磅秤的精度；2）支点位置的准确度；3 ）连杆中心线的水平度; 支点间距离测量的准确度，等。 实验四四种不同载荷的观测与理解 一、 实验目的： 通过实验理解渐加载荷，冲击载荷，突加载荷和振动载荷的区别。 二、 实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，磅秤，沙袋。 三、 实验原理方法：
材料力学实验讲义
金属材料的拉伸、压缩实验指导书 张雅琴编 北京化工大学
目录实验一金属材料的拉伸实验 实验二金属材料的压缩实验
实验一金属材料的拉伸实验 金属材料的拉伸实验是研究金属材料力学性能的最基本的实验。方法简单，数据可靠，一些工矿企业、研究所一般都用此类方法对金属材料进行出厂检验或进厂复检，用测得的各项指标来评定材质和进行强度、刚度计算。因此，对金属材料进行轴向拉伸实验具有工程实际意义。 不同材料在轴向拉伸过程中会表现出不同的力学性质和现象。低碳钢和铸铁分别是典型的塑性材料和脆性材料。低碳钢材料具有良好的塑性，在拉伸实验中的弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段尤为明显和清楚。铸铁材料受拉时处于脆性状态，其破坏是由拉应力拉断。 金属材料拉伸实验是指在室温条件下，将缓慢施加的单向拉伸载荷作用于表面光滑的拉伸试件上，来测定材料力学拉伸性能的方法。最常用拉伸试件的形状和尺寸如图1-1所示。 (a) (b) 图1-1 (a) 圆形试样(b) 矩形试样 若采用光滑圆柱试件，试件的标矩长度L 0比直径d 要大的多;通常L >5d ,以使试件横 截面上的应力均匀地分布,实现轴向均匀加载.试件做成圆柱形是便于测量径向应变,试件的加工也比较简单。当测量板材拉伸性能和带材的拉伸性能时,也可以采用板状试件，如图 1-1(b)所示。但试件的标矩长度L 0应满足下列关系：L =5.65A 或11.3 A ；其中A 为试件 的初始横截面积。 上式中的规定对应于圆柱试件中的L 0=5d ，L =10 d 。拉伸试件的几何形状，尺寸及允 许的加工误差，在国家标准GB228—2002中作了相应的规定。金属材料拉伸实验是材料的力学性能实验中最基本最重要的实验,是工程上广泛使用的测定力学性能的方法之一。
工程力学
《工程力学》综合复习资料 1.已知：梁AB 与BC ，在B 处用铰链连接，A 端为固定端，C 端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。 2.已知：结构如图所示，受力P 。DE 为二力杆，B 为固定铰链支座，A 为可动铰链支座，C 为中间铰链连接。 试分别画出ADC 杆和BEC 杆的受力图。 3.试画出左端外伸梁的剪力图和弯矩图。（反力已求出） D E C B A P
4.已知：悬臂梁受力如图所示，横截面为矩形，高、宽关系为h=2b ，材料的许用应力〔σ〕＝160MPa 。 试求：横截面的宽度b=？ 5.已知：静不定结构如图所示。直杆AB 为刚性，A 处为固定铰链支座，C 、 D 处悬挂于拉杆①和②上，两杆抗拉刚度均为EA ，拉杆①长为L ，拉杆②倾斜角为α，B 处受力为P 。 试求：拉杆①和②的轴力N1 , N2 。 提示：必须先画出变形图、受力图，再写出几何条件、物理方程、补充方程和静力方程。可以不求出最后结果。 q M e =qa 2 =(11/6)qa
6.已知：一次静不定梁AB ，EI 、L 为已知，受均布力q 作用。 试求：支反座B 的反力。 提示：先画出相当系统和变形图，再写出几何条件和物理条件。 7.已知：①、②、③杆的抗拉刚度均为EA ，长L ，相距为a ，A 处受力P 。 试求：各杆轴力。 提示：此为静不定结构，先画出变形协调关系示意图及受力图，再写出几何条件、物理条件、补充方程，静立方程。 A L B q
8.已知：传动轴如图所示，C轮外力矩M c=1.2 kN m ，E轮上的紧边皮带拉力为T1，松边拉力为T2，已知 T1=2 T2，E轮直径D=40 cm ,轴的直径d=8cm，许用应力［σ］=120 Mpa 。 求：试用第三强度理论校核该轴的强度。 9.已知：梁ABC受均布力q作用,钢质压杆BD为圆截面，直径d＝4 0 mm， BD杆长 L＝800 mm , 两端铰链连接，稳定安全系数nst=3 , 临界应力的欧拉公式为 σcr=π2 E / λ2 ，经验公式为σcr= 304–1.12 λ， E = 2 0 0 GPa ， σp=2 0 0 MPa ，σs=2 3 5 MPa 。
理论力学组合实验
理论力学组合实验报告 使用设备名称与型号 同组人员 实验时间 一、实验目的 理论力学是一门理论性较强的技术基础课，是现代工程技术基础理论之一，在日常生活、工程技术各领域都有着广泛的应用。这门学科的理论比较抽象，真正掌握也较困难。本实验指导书介绍理论力学的六个小实验，让学生在做实验过程中既动手又动脑，培养学生的创新思维和科学实验能力。 二、实验设备与仪器 理论力学多功能实验台ZME-1型 三、实验原理 四、实验操作步骤 实验（1）：求弹簧质量系统的固有频率 在高压输电线模型的砝码盘上，分四次挂上不同重量的砝码，观察并记录弹簧的变形。 实验（2）：求重心的实验方法 （A）悬吊法 将求重心的型钢片状试件，用细绳将其挂吊在上顶板前端的螺钉上，再换一个位置挂吊，通过两次挂吊便可求出重心位置。 （B）称量法 使用连杆、积木、台称，利用已学力学知识，用称量法求连杆的重量及重心位置。实验（3）：验证均质圆盘转动惯量的理论公式
转动实验台右边手轮，使圆盘三线摆摆长下降为60cm，左手给三线摆一初始角（一般小于60），释放圆盘后，三线摆发生扭转振动。右手拿秒表，记录扭转十次或以上的时间，并算出周期，比较实验与理论计算两种方法求得的转动惯量，确定误差，还可以求摆长（四种长度）对误差的影响。 由弹簧的变形计算该系统的等效刚度和固有频率。 实验（4）：用等效方法求非均质物体转动惯量 分别转动左边两个三线摆的手轮，让有非均质摇臂的圆盘三线摆下降至摆长约60cm，也使配重相同的带有强磁铁的两个圆柱铁三线摆下降到相同的高度进行转动惯量等效实验，测出扭转振动的周期，再与两个圆柱的三线摆计算周期进行等效，从而求出非均质摇臂的转动惯量。 五、实验结果及分析计算 1、弹簧质量系统的固有频率 2、连杆的重心
力学实验指导书
实验一金属材料的拉伸和压缩实验 一、实验目的 1、测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、断后伸长率δ、断面收缩率ψ。 2、测定铸铁材料拉伸和压缩时的强度极限σbt和σbc。 3、观察比较低碳钢和铸铁的破坏过程和破坏特征。 4、熟悉微控电子万能材料试验机和游标卡尺的使用。 二、实验设备和试样 1、设备：微控电子万能材料试验机，游标卡尺 2、试样： ①拉伸试样：采用圆形长比例试样标距L=100mm，直径d=10mm ②压缩试样：采用圆柱形试样高度h=30mm，直径d=15mm 三、实验步骤 拉伸实验 1、试样准备 ①在试样标距段的两端及中间截面处沿两相互垂直方向测量直径各一次，并对每个截面求直径的算术平均值。选用三个截面中平均直径的最小值计算截面面积。 ②将标距段长度用划线机做出标记，并沿标距长度每隔10mm划标记线，以便于观察断口的位置和测量变形。 2、实验机准备 ①估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。 ②打开试验机钥匙开关；打开计算机主机及显示屏。 ③打开控制主程序，联机。 3、装夹试样 ①将试样轻夹于上、下夹头，使试样沿轴向方向。 ②松开上夹头，拧紧下夹头，在微机控制界面中选中试验力清零。 ③拧紧上夹头，将试样夹好。 4、录入试验参数 ①单击“试样录入”，录入试样材料、形状、编号、参数及试验方法等，并保存； ②选择已录入的“试验编号”，选择（试验）曲线。 ③单击参数设置，设置横梁移动速度、横梁移动方向、初始试验力、断裂百分比及计算结果选项。 ④变形清零，位移清零。 5、进行实验 单击“实验开始”开启试验机，当试验力达到断裂百分比自动停止试验，并计算结果。 6、结束实验 试样断裂后，停车，取出试样，量测试样的断后标距和断后面积。 量测时将试样断后的两段紧密对接在一起，尽量保持两段的轴线位于同一直线内，若断面形成缝隙，则此缝隙也应计入断后标距。 断后标距的量测方法与断面的位置有关，若断面距最近标距端点的距离大于L0/3，则直接测量两标距端点间的距离作为断后标距L1。若断面距最近标距端点的距离小于或等于L0/3，则采用移
理论力学完整讲义
理论力学 一 静力学(平衡问题) 01力的投影与分力 02约束与约束力 03二力构件 04平面汇交力系的简化 05力矩与力偶理论 06平面一般力系的简化：主矢和主矩 07平面一般力系的平衡方程 08零杆的简易判断方法 09刚体系统的平衡问题 10考虑摩擦时的平衡问题 01力的投影与分力 基本概念： 刚体：在力的作用下大小和形状都不变的物体。 平衡：物体相对于惯性参考系保持静止或均速直线运动的状态 力的三要素：力的大小、方向、作用点。 集中力：力在物体上的作用面积很小，可以看做是一个作用点，单位：N 。 分布力：小车的重力均匀分布在桥梁上面，这种力称为分布力（也称为均布荷载），常用q 表示，单位N/m ，若均布荷载q 作用的桥梁的长度是L ，则均布荷载q 的合力就等于q ×L ，合力的作用点就在桥梁的中点位置。 力的投影和分力 1)在直角坐标系： 投影(标量)： cos x F F α= cos y F F β= 分力(矢量) cos x F F i α=u u r r cos y F F j β=u u r r
2)在斜坐标系： 投影(标量)： cos x F F α= cos()y F F ?α=- 分力(矢量) (cos sin cot )x F F F i αα?=-u u r r sin sin y F F j αβ =u u r r 02约束与约束力 约束：对于研究对象起限制作用的其他物体。 约束力方向：总是与约束所能阻止物体运动的方向相反，作用在物体和约束的接触点处。 约束力大小：通常未知，需要根据平衡条件和主动力求解。 (1)柔索约束： 柔索约束：由绳索、皮带、链条等各种柔性物体所形成的约束，称为柔索约束。 特点：只能承受拉力，不能承受压力。 约束力：作用点位接触点，作用线沿拉直方向，背向约束物体。 (2)光滑面约束 光滑面约束：由光滑面所形成的约束称为光滑面约束。 约束性质：只能限制物体沿接触面公法线趋向接触面的位移。 特点：只能受压不能受拉，约束力F 沿接触面公法线指向物体。
工程力学(一)知识要点
《工程力学（一）》串讲讲义 （主讲：王建省工程力学教授，Copyright 2010-2012 Prof. Wang Jianxing） 课程介绍 一、课程的设置、性质及特点 《工程力学（一）》课程，是全国高等教育自学考试机械等专业必考的一门专业课，要求掌握各种基本概念、基本理论、基本方法，包括主要的各种公式。在考试中出现的考题不难，但基本概念涉及比较广泛，学员在学习的过程中要熟练掌握各章的基本概念、公式、例题。 本课程的性质及特点： 1．一门专业基础课，且部分专科、本科专业都共同学习本课程； 2．工程力学（一）课程依据《理论力学》、《材料力学》基本内容而编写，全面介绍静力学、运动学、动力学以及材料力学。按重要性以及出题分值分布，这几部分的重要性排序依次是：材料力学、静力学、运动学、动力学。 二、教材的选用 工程力学（一）课程所选用教材是全国高等教育自学考试指定教材（机械类专业），该书由蔡怀崇、张克猛主编，机械工业出版社出版（2008年版）。 三、章节体系 依据《理论力学》、《材料力学》基本体系进行，依次是 第1篇理论力学 第1章静力学的基本概念和公理受力图 第2章平面汇交力系 第3章力矩平面力偶系 第4章平面任意力系 第5章空间力系重心 第6章点的运动 第7章刚体基本运动 第8章质点动力学基础 第9章刚体动力学基础 第10章动能定理 第2篇材料力学 第11章材料力学的基本概念 第12章轴向拉伸与压缩 第13章剪切 第14章扭转 第15章弯曲内力 第16章弯曲应力 第17章弯曲变形 第18章组合变形 第19章压杆的稳定性 第20章动载荷 第21章交变应力
考情分析 一、历年真题的分布情况 结论：在全面学习教材的基础上，掌握重点章节内容，基本概念和基本计算，根据各个章节的分数总值， 请自行给出排序结果。 二、真题结构分析 全国2010年1月自学考试工程力学(一)试题 课程代码：02159 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
理论力学实验报告2017
《理论力学》实验报告 班级： 姓名： 学号： 成绩：
实验一 实验方法测定物体的重心 一、实验目的： 1、通过实验加深对合力概念的理解； 2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置； 3、用称重法测物体的重心位置并用力学方法计算重量。 二、实验设备和仪器 1、理论力学多功能实验装置； 2、不规则物体（各种型钢组合体）； 3、连杆模型； 4、台秤。 三、实验原理 物体的重心的位置是固定不变的。再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。 物体的重量：21F F W +=；重心位置：W l F x C 1= 四、实验方法和步骤 A 、悬挂法 1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上； 2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状 态； 3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。 再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线； 4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线； 5、两条垂线相交点即为重心。
B、称重法 1、取出实验用连杆。将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保 持水平。 2、读取台秤的读数，并记录； 3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平； 4、重复步骤2； 五、数据记录与处理 A、悬挂法（请同学另附图） B、称重法 六、注意事项 1、实验时应保持重力摆水平； 2、台称在使用前应调零。
实验二、四种不同类型载荷的比较实验 一、实验目的 1、了解四种常见的不同载荷； 2、比较四种不同类型载荷对承载体的作用力特性。 二、实验仪器和设备 1、理论力学多功能实验装置； 2、2kg台秤1台； 3、0.5kg重石英沙1袋； 4、偏心振动装置1个。 三、实验原理 渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷是常见的四种载荷。不同类型的载荷对承载体的作用力是不同的。将不同类型的载荷作用在同一台秤上，可以方便地观察到各自的作用力与时间的关系曲线，并进行相互比较。 四、实验方法和步骤 1、将台秤置于实验装置合适的位置并放平稳； 2、渐加载荷：取出装有石英沙的袋子，将沙子缓慢、渐渐地倒入台秤上的 托盘中，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图； 3、突加载荷：将托盘中的石英沙装回原袋子，用手将沙袋拎起至刚好与托 盘分离时突然松手，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程 曲线示意图； 4、冲击载荷：再将沙袋拎起至某一高度（如5cm）后自由释放，沙袋对台秤 造成一定的冲击，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲 线示意图； 5、振动载荷：用偏心振动装置代替沙袋。先打开偏心振动装置上的电源开 关让其上的电机旋转，然后轻轻置于台秤的托盘上。仔细观察台秤指针 的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图。 五、实验结果与数据处理
岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书 修订版 王宝学杨同张磊编
北京科技大学 土木与环境工程学院 2008 年3 月 3
试验是岩石力学课程教学的重要环节，目的在于辅助课堂教学，直观培养学生的知识结构和动手能力。本指导书是根据我校“2005年教学大纲”，并结合我校的实验条件而编写，主要内容有：1、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验；2、岩石比重试验； 3、岩石密度试验； 4、岩石耐崩解试验 5、岩石膨胀试验； 6、岩石冻融试验； 7、岩石单轴抗压强度试验， 8、岩石压缩变形试验， 9、岩石抗拉强度试验(巴西法)，10、岩石抗剪强度试验(变角剪法)，11、岩石三轴压缩及变形试验，12、岩石弱面抗剪强度试验，13、岩石点载荷指数测定试验，14、岩石纵波速度测定试验，15、岩石力学伺服控制刚性试验；16、岩石声发射试验。 本指导书的内容主要参照《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；《水利电力工程岩石试验规程》DLJ204-81，SLJ2-81；同时参考了国际岩石力学会《岩石力学试验建议方法》，中华人民共和国国家标准《岩石试验方法标准》以及《露天采矿手册》等，由于我们水平有限，文中如有不当之处，欢迎读者批评指正。 编者：王宝学、杨同、张磊 2007年12月
岩石物理性质试验 (1) 一、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验 (1) 二、岩石比重(颗粒密度)试验 (5) 三、岩石密度试验 (10) 四、岩石耐崩解试验 (17) 五、岩石膨胀试验 (20) 六、岩石冻融试验 (28) 岩石力学性质试验 (33) 七、岩石单轴抗压强度试验 (33) 八、岩石压缩变形试验 (39) 九、岩石抗拉强度试验（巴西法） (46) 十、岩石抗剪强度试验(变角剪切) (51) 十一、岩石三轴压缩及变形试验 (56) 十二、岩石弱面剪切强度试验 (68) 十三、点载荷指数的测定 (75) 十四、岩石纵波速度测定 (78) 十五、岩石力学伺服控制刚性试验 (80) 十六、岩石声发射试验 (86)
《理论力学实验》讲义
《理论力学实验》讲义 福州大学机械工程及自动化学院 机械设计系《工程力学》组编 二O O九年十一月
前言 科学和经济的发展，市场经济体系的建立，人才聘用的市场化，都对大学生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练大学生的分析问题、解决问题的能力，培养和训练大学生的实践动手能力，是课程建设和课程教学的基本目标，为此，我们突破长期以来《理论力学》课程教学无实验的状态，初步建设了理论力学实验室，开展了《理论力学》实践教学活动。 《理论力学实验》作为《理论力学》新教学体系的重要组成部分，目的是通过这样一组实践教学环节的实施，开阔学生的眼界，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。大量与《理论力学》相关的产品和科研成果作为《理论力学实验》实践教学的内容，通过参观图片实物、实验演示以及学生自己观察、分析和动手实践达到实验的目的。实验的结果考核将采取填写实验报告、撰写小论文和交习作的形式进行。 目前，《理论力学实验》主要包括三项内容： 1、静力学、运动学和动力学创新应用实验。 2、动力学参数测定实验。 3、运动学和动力学计算机模拟仿真实验。
第一项实验 静力学、运动学和动力学创新应用实验 一． 实验目的 1、 通过大量工业产品和科技成果向学生展示《理论力学》的工程意义和工程应用，开阔学生的眼 界。 2、 通过学生对大量工业产品和科技成果的观察分析，通过学生动手操作，加深对《理论力学》基 本概念的理解，巩固力学分析方法的掌握。 3、 培养、训练学生的创新思维，提高、锻炼他们建立力学模型的能力。 二． 仪器设备 1、 挂图、照片。 2、 40余套产品、模型、设备和零部件。 三． 实验内容 （一） 静力学部分 （一）曲柄滚轮挤水拖把的受力分析与过程 其计算简图如图2，应用虚位移原理可以得出D F 和B F 的关系。
8学时实验--材料力学8学时实验讲义
材料力学实验讲义
§1-1 金属材料的拉伸实验 一、试验目的 1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度R eH，下屈服强度R eL和抗拉强度R m 。 2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。 3．测定铸铁的抗拉强度R m。 4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。 5．学习试验机的使用方法。 二、设备和仪器 1．试验机（见附录）。 2．电子引伸计。 3．游标卡尺。 三、试样 (a) b h l0 l (b) 图1-1 试样 拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228－2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均
由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。 国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。 四、实验原理 低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法） 将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL 曲线），如图（1-2）。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。 屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。上屈服力eH F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力eL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力R m 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算： 上屈服强度R eH ：0 S F R eH eH = （1-1） 下屈服强度R eL ：0 S F R eL eL = (1-2 ) 抗拉强度R m ： 0 S F R m m = （1-3） 在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。 在F m 以前，变形是均匀的。从F m 开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。 测量断后的标距部分长度L u 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标：