材料力学实验
第一章 材料力学实验
第一章材料力学实验基本要求：对一些材料的基本常用力学性能指标进行测定，对根据假设导出的理论公式加以验证。
实验应力的初步分析，掌握所用仪器设备的操作规程及熟练使用仪器设备，进行数据采集及分析，观察实验过程中各种物理现象。
重点与难点：实验方案的制定，惠斯顿电桥的理论知识与实验应用实验误差的分析，仪器设备的操作使用。
前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。
材料力学中的一些理论和公式是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。
学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。
本章是根据温州大学建筑与土木工程学院开设的材料力学实验内容和实验仪器设备情况而编写的，由材料的拉伸、压缩实验，弹性模量、泊松比和剪切模量的测定实验，弯曲正应力试验，以及相关仪器和设备的介绍组成。
编写时主要参考了刘鸿文、吕荣坤的《材料力学实验》、曹以柏、徐温玉的《材料力学测试原理及实验》，王绍铭等的《材料力学实验指导》，以及其他院校的有关实验教学资料。
由于水平和时间有限，本书难免有不足和错误，望广大读者给以批评指正。
主编：王军杨芳二00七年七月第一节实验简介§ 1－1－1 实验的意义和基本内容材料力学实验是教学中的一个重要的环节。
材料力学的结论及定律、材料的力学的性质（机械性质）都要通过实验来验证或测定；各种复杂构件的强度和刚度的研究，也需要通过实验才能解决。
故实验课能巩固、加强和应用基本理论知识，掌握测定材料机械性能及测定应力和变形的基本方法，学会使用有关的机器及仪表（如材料试验机、电阻应变仪等），初步培养独立确定实验方案、分析处理实验结果的能力。
通过实验还能培养严肃认真的工作态度，实事求是的科学作风和爱护财物的优良品质。
因此，实验是工程专业学生必须掌握的基本技能。
材料力学实验一般可以分为以下三类：一、测定材料的的力学性质构件设计时，需要了解所用材料的力学性质。
材料力学实验报告
材料力学实验报告材料力学实验报告材料力学实验报告在我们平凡的日常里，报告的使用成为日常生活的常态，我们在写报告的时候要避免篇幅过长。
其实写报告并没有想象中那么难，以下是小编为大家收集的材料力学实验报告，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
材料力学实验报告1一、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）sbpsa0pba0＝300mpa 左右＝420mpa 左右＝20～30％左右＝60～75％左右l1l0100％ l0a0a1100％ 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。
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。
材料力学实验报告2一、实验目的1．定低碳钢(q235)的屈服点s，强度极限b，延伸率，断面收缩率。
2．定铸铁的强度极限b。
3．察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。
4．悉试验机和其它有关仪器的使用。
二、实验设备1．压式万能实验机；2．标卡尺；3．样刻线机。
三、万能试验机简介具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成；1）加载部分，利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。
2）测控部分，指示试件所受载荷大小及变形情况。
材料力学实验报告扭转实验
材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能，包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。
2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，分析其破坏形式和原因。
3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。
二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理在扭转实验中，材料受到扭矩的作用，产生扭转变形。
扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。
对于圆形截面的试件，其扭转时的应力分布为：表面最大切应力：＄＼tau_{max} ＝＼frac{T}｛W_p}＄其中，＄T$为扭矩，＄W_p$为抗扭截面系数，对于实心圆截面，＄W_p ＝＼frac{＼pi d^3}｛16}＄，＄d$为试件的直径。
当材料达到屈服极限时，对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$；当材料断裂时，对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。
四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件，其尺寸如下：低碳钢试件：直径$d_1 ＝ 10mm$，标距$L_1 ＝ 100mm$铸铁试件：直径$d_2 ＝ 10mm$，标距$L_2 ＝ 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。
2、安装试件，确保其中心线与试验机的轴线重合。
3、启动试验机，缓慢加载，观察扭矩和扭转角的变化。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩$T_s$。
5、继续加载，直至试件断裂，记录极限扭矩$T_b$。
6、取下试件，观察其破坏形式。
六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s ＝ 45 N·m$极限扭矩$T_b ＝ 68 N·m$计算屈服应力：＄＼tau_s ＝＼frac{T_s}｛W_p} ＝＼frac{45×16}｛＼pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限：＄＼tau_b ＝＼frac{T_b}｛W_p} ＝＼frac{68×16}｛＼pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中，首先发生屈服，表现为沿横截面产生明显的塑性变形，形成屈服线。
材料力学性能实验研究
材料力学性能实验研究材料力学性能实验研究是材料科学与工程的重要组成部分。
通过对材料的实验研究，可以深入了解材料的组成、结构和性能，为材料的设计与制造提供可靠的依据。
本文将从材料力学性能实验研究的定义、方法、应用和未来展望等方面进行介绍，希望对相关领域的研究者有所启发。
一、定义材料力学性能实验研究是指通过实验手段，对各种工程材料的静态力学性能（如强度、韧性、脆性、塑性等）和动态力学性能（如疲劳、冲击、爆炸等）进行实验测试和研究。
二、方法材料力学性能实验研究常用的方法主要包括拉伸试验、压缩试验、扭转试验、冲击试验、疲劳试验等。
以下是对常用实验方法的简要介绍。
1. 拉伸试验拉伸试验是通过拉伸试样，测量在拉伸过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
通过分析应力-应变曲线，可以获取材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率等重要的力学性能参数。
2. 压缩试验压缩试验是通过压缩试样，测量在压缩过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
与拉伸试验相比，材料的抗压性能要相对较弱。
通过压缩试验，可以获取材料的屈服强度、抗压强度等重要的力学性能参数。
3. 扭转试验扭转试验是通过扭转试样，测量在扭转过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
扭转试验主要应用于金属材料的研究，在材料的加工过程中扭转试验也有较为广泛的应用。
4. 冲击试验冲击试验是通过施加外力，让试验样本在极短时间内受到强冲击，破坏试样，来研究材料在动态载荷下的损伤行为。
冲击试验可分为低温冲击试验、高温冲击试验等。
5. 疲劳试验疲劳试验是模拟材料在循环载荷下的行为，进行循环加载和卸载，以研究材料在动态载荷下的疲劳寿命和疲劳损伤行为。
疲劳试验常用的载荷形式有纯弯曲载荷、纯轴向载荷和复合载荷等。
三、应用材料力学性能实验研究的应用范围较为广泛。
以下是一些常见的应用领域。
1. 材料设计和研发材料的实验研究是材料设计和研发的基础和关键。
材料力学实验
材料力学实验材料力学实验是材料科学与工程中非常重要的一部分，通过实验可以了解材料的性能和行为，为材料的设计、制备和应用提供重要的参考。
本文将从材料力学实验的基本原理、常用实验方法和实验注意事项等方面进行介绍。
首先，材料力学实验的基本原理是通过施加外力或加载，观察材料的变形和破坏过程，从而得到材料的力学性能参数。
常用的力学性能参数包括弹性模量、屈服强度、断裂强度、延伸率等。
这些参数对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
在材料力学实验中，常用的实验方法包括拉伸实验、压缩实验、弯曲实验、硬度测试等。
拉伸实验是最常用的一种实验方法，通过在材料上施加拉力，观察材料的拉伸变形和破坏过程，得到材料的拉伸性能参数。
压缩实验和弯曲实验则是用来研究材料在压缩和弯曲载荷下的性能。
硬度测试是通过在材料表面施加一定载荷，测量材料的硬度值，从而间接得到材料的强度。
在进行材料力学实验时，需要注意一些实验细节和注意事项。
首先，要选择合适的实验样品，并保证样品的制备质量和几何尺寸符合要求。
其次，在实验过程中要严格控制加载速度和加载方式，避免因为加载速度过快或不均匀而导致实验结果的误差。
另外，还需要注意实验环境的影响，如温度、湿度等因素对材料性能的影响，需要进行相应的修正和控制。
总之，材料力学实验是材料科学与工程中非常重要的一部分，通过实验可以得到材料的力学性能参数，为材料的设计、制备和应用提供重要的参考。
在进行材料力学实验时，需要严格遵守实验原理和方法，并注意实验细节和注意事项，以保证实验结果的准确性和可靠性。
希望本文的介绍对于材料力学实验有所帮助，也希望大家能够在材料力学实验中取得理想的成果。
材料力学实验
材料力学实验材料力学实验是材料力学课程中的一门实验课程，通过实验来研究材料的力学性能和力学行为。
本次材料力学实验是通过对不同材料进行拉伸试验，来研究材料在外力作用下的变形行为和力学性能。
实验器材：1.拉力试验机2.标准试样3.测量尺子4.计算机实验步骤：1.将标准试样安装在拉力试验机的夹具上，并根据试样的尺寸和形状调整夹具。
2.启动拉力试验机，设置拉力和速度参数，开始实验。
3.观察试样的变形行为，并记录下拉力和伸长量的数据。
4.在试样达到材料破裂点后，停止试验，并记录下破断拉力和伸长量。
5.重复以上步骤，对不同材料进行拉伸试验。
实验结果分析：通过实验数据，可以绘制材料的应力-应变曲线。
应力是单位面积的力，应变是被测物体受力后产生的形变。
应力-应变曲线可以反映材料的力学性能和变形特性。
应力-应变曲线的特征包括弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和破断阶段。
在弹性阶段，材料受力后会产生弹性变形，当外力消失后，材料能够恢复到原始形状。
在屈服阶段，材料受力超过其强度极限后，开始产生不可逆的塑性变形。
在塑性阶段，材料会继续产生塑性变形，形成明显的屈服段和流动段。
在破断阶段，材料达到其最大强度后会破裂断裂。
通过应力-应变曲线可以分析材料的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、延伸率和断面收缩率等。
弹性模量是材料在弹性阶段的刚性指标，屈服强度是材料开始产生塑性变形的标志，延伸率是材料断裂前的延伸程度，断面收缩率是材料断裂后断面的收缩程度。
实验安全注意事项：1.在进行拉伸试验时，必须佩戴好安全防护设备，包括护目镜和手套。
2.实验人员应保持警觉，注意观察试样的变形情况，防止发生意外情况。
3.在试验过程中，应严格按照实验步骤操作，遵守实验室规定的安全操作要求。
总结：本次材料力学实验通过对不同材料进行拉伸试验，了解了材料的力学性能和变形行为。
通过实验结果的分析，可以更好地理解材料的力学特性，并为材料的设计和选择提供依据。
在实验过程中要注意安全，严格按照实验步骤操作，确保实验的顺利进行。
材料力学实验
实验三 金属材料的扭转实验
三、试验原理
圆轴承受扭转时，材料完全处于纯剪切应力状态。 故常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切作用下 的力学性质。
ts
Ts Wp
低碳钢：扭矩T～扭角 φ关系曲线图
tb
Tb Wp
实验三 金属材料的扭转实验
tb
Tb Wp
铸铁：扭矩T～扭角 φ关系曲线图
试件受力分析图
试件受扭，材料处于纯剪切应力 状态。圆杆扭转时横截面上有最 大剪应力，而45°斜截面上有最 大拉应力，由此可以分析低碳钢 和铸铁扭转时的破坏原因。
实验三 金属材料的扭转实验
四、实验步骤
1、分别测量两种材料试样的直径（测量直径的方法与拉伸试 验一样）。 2、调试试验机，安装试样，用黑色笔沿试样轴线画一条直线， 以便观察试样受扭时的变形。
3、启动试验机上的电机，对试样进行破坏试验。在试验中， 应注意选择扭转速度。低碳钢试样在屈服前，扭转速度在 （15o—30o）/min范围内，屈服后的扭转速度不大于 360o/min，且速度的改变应无冲击产生。
4、记下试验中试样屈服时的扭矩Ts和破坏时的最大扭矩Tb。
5、试样扭断后，立即关机，取下试样，试验结束。
实验三 金属材料的扭转实验
五、思考题
1.铸铁试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 2.为什么铸铁试件在扭转时沿着与轴线大致成45°的斜截 面上破坏？ 3.低碳钢试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 4.分析两种材料的断口形状及产生原理。 5.铸铁在压缩和扭转破坏时，其断口方位均与轴线大致 成45°角，其破坏原因是否相同？
3.掌握电阻应变片花的应用。
二、实验设备及仪器
WNG—100型弯扭组合变形试验台、电阻应变仪、电 源插座及螺刀。
《材料力学》实验教学大纲
《材料力学》实验教学大纲一、实验课程基本信息课程名称：材料力学实验英文名称：MaterialMechanicsExperiment课程编号：10D3113B课程性质：非独立设课课程类别：专业核心课课程总学时：6课程总学分：课内实验开设实验项目数：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业、机械电子专业开课系部：机电工程系二、实验课程的性质、课程目标与及其对毕业要求的支撑1、课程性质材料力学实验是《材料力学》课程的实验教学环节，对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力与创新能力具有极其重要的作用。
2、课程目标课程目标1：通过本实验课程的学习和实际操作，巩固和加深学生对材料力学理论知识的理解，提高学生的实验水平，增强学生的实践能力；提高学生应用实验的手段与方法独立分析问题、研究和解决工程问题的能力。
课程目标2：通过实验提高学生建立力学模型或者修正完善力学模型的能力；通过实验培养学生对一些新材料和新结构的研究能力。
课程目标3：培养学生理论联系实际、实事求是的作风四、实验内容、要求和所用设备1、实验内容和要求：（1）材料拉伸实验：观察分析低碳钢的拉伸过程，测定低碳钢的强度、塑性指标;测绘低碳钢试件的载荷一变形曲线（Q-A/曲线）；测定低碳钢的拉伸屈服点4、抗拉强度%、伸长率8、断面收缩率3。
（2）材料扭转实验：观察低碳钢的扭矩-扭转角曲线（7一0曲线）及变形现象和破坏形式；测定低碳钢的剪切屈服极限八和剪切强度极限r ft。
（3）材料冲击实验：观察分析并比较低碳钢和铸铁两种材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌；测定低碳钢和铸铁的冲击韧度。
2、实验主要设备和台件数实验报告是反映实验工作及实验结果的书面综合资料。
通过实验报告的书写，能培养学生综合表达科学工作成果的文字能力，是全面训练的重要组成部分，必须认真完成。
写实验报告要做到字迹工整，图表清晰，结论简明。
一份完整的实验报告，应由以下内容组成：1、实验名称，实验日期，环境温度等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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；W AW-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1.5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
（1
加载方案为：F0=5，F1=8，F2=11，F3=14，F4=17 ，F5 =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）
l o —原始标距
A om —原始标距范围内横截面面积的平均值
)
1~0()
()(1-=∆-∆∑=
∆+n i n l l l i i m δ－引伸计伸长增量的平均值；
（2）、强度指标
屈服强度
0A F s
s =
σ（N/mm 2或MPa ）
抗拉强度0A F b
b =
σ（N/mm 2或MPa ）
II ψ
δ、
l 1（二） E 值
（三） 强度指标和塑性指标的测定
指导老师签名：徐 强度和断面收缩率确定的计算过程：
思考题
1、测定E时为何要加初载荷F0，限制最高载荷Fn？采用分级加载的目的是什么？
为了减小误差。
分级加载目的是使测得的弹性模量E减小误差，同时验证材料是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
实验四扭转破坏实验
一、实验预习
I、实验目的
II、实验原理及方法
低碳钢实验步骤：
1、测量试样；
2
3
4
5
6
一定角度，圆周线和纵向线都偏移了一定角度，但圆筒沿轴线及周线的长度都没有变化。
说明了扭转平面假设的正确性。
2、低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别。
低碳钢试样的断面与横截面重合，
断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。
铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。
实验五低碳钢切变模量G的测定
一、实验预习
I、实验目的
1、测定低碳钢扭转时的剪切弹性模量G；
2、了解扭角仪的原理。
II、
III
1、
2、
三、数据处理
四、讨论
1、比较机测法和电测法测G的结果，对两种方法的优缺点、精度、可靠性进行讨论。
电测法的灵敏度高，精确度也比较高，可以实测，遥测。
高温，高压，动态等特殊工作条件都可以使用，而缺点是不能测出构件内部的应变，也
不能准确地反映应变分部的急剧变化。
而机测法操作简单但是精度不高。
实验六纯弯曲梁的正应力实验
一、实验预习
横截面上边缘是1测点号，下边缘是5测点号。
离中性层
2、误差计算（中性层的应力计算绝对误差，其他为相对误差）
四、思考题
（1）分析你的原始数据记录，总结你这次测量数据的偏差情况。
从处理的数据来看，上边缘的误差最小，其他误差也较小，因此本次测量数据的偏差不大，二次在相同△F下测量的结果△ε也较为相近。
（2）整理实验数据时，对中间几个测点，应取前后两枚应变片应变的平均值。
试问在实测中这一平
均值可用什么方法直接得到？怎么组桥？请画出测量桥的电路原理图。
在实测中前后2枚应变片是没办法直接测得平均值的，因为如果将前后2枚应变片组成半桥测量的话，其应变值刚好互相抵消了。
只有上下2枚应变片是可以组成半桥来直接测量的，一个受拉，一个受压，更改下方式或系数就可以直接得到其平均值。
实验七弯扭组合变形的主应力测定
一、实验预习
外，
/-45°。
三、数据处理
根据你的实测应变增量值，计算载荷为9.8N时圆管测量点的主应力大小及方向（要求画出主单元体，明确X轴的方位）
A
B
实验八压杆稳定实验
一、实验预习
I实验目的
1、观察压杆的失稳
2、测定两端铰支压杆的临界压力
3、观察改变支座约束对压杆临界压力的影响
II设备及装置
1、若临界压力的实测值远低于理论值，其主要原因是什么？
有可能是V形支座的底线不在压杆的同一纵向对称平面内，也有可能是材料不均匀程度较大，压力偏心现象严重，导致临界压力实测值远低于理论值；
可能在装夹压杆时，压杆就有受力，有初始弯曲，受初始弯矩等因素的影响；
由于实验所用仪器精度较低，不能准确显示实际压力。
实验九冲击实验
一、实验预习
1、实验目的
i了解冲击实验的意义，材料在冲击载荷作用下所表现的性能。
ii测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值。
2、设备及装置
i摆式冲击试验机
建议能否有一本实验指导用书。
这样可能会更好一些。
希望材料力学实验课越上越好。