力学实验指导书(实验7)
一、实验目的
1．掌握杆件测试的基本原理； 2．通过试验方法测试水平荷载作用下静定刚架结构的杆件内力； 3．对比实验数据与理论数值，并做误差分析。
二、实验设备
1．YJ-IIA 型多功能结构力学组合实验装置（实验装置使用方法详见附录 I） 2．DH3815N 静态电阻应变仪
图 1-2 实验装置图
五、实验报告
参照此原则自定报告格式，在实验报告的最后部分，同学要综合所学知识及实验所 得结论认真回答思考题并可以提出自己的见解、讨论及存在的问题。 1．实验目的： 2．实验设备： 3．实验成果计算与分析： （1）原始数据记录 试件尺寸 圆管外径 圆管内径 D =22mm d =20mm 试件材料及截面性质 抗弯截面模量 材料弹性模量 Wz = E=
杆件 1 杆件 2 杆件 3 / / /
3 / 3'
/ / /
/ / /
（3）杆件轴力计算及误差分析（轴力单位：kN ）
1 n i i' 2 n i 1
杆件 1 杆件 2 杆件 3
轴力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验值 N实
轴力理论值 N理
相对误差 δ
表格中的轴力实验值按如下公式计算：
N 实= EA 相对误差按如下公式计算：
试件长度
L=
P1=
P2=
P3=
表中 Pi 表示第 i 号应变片所在位置，式中抗弯截面模量按如下公式计算：
d WZ 1 32 D
D 3
4
(1-1)
（2）杆件应变测量（单位：10-6ε） 位置① 杆件 位置②
' 2 / 2
位置③
1 / 1'
弯矩理论值 M理
相对误差 δ
表中弯矩实验值按如下公式计算：
M 实= EWZ
-
i ' i
2
(1-4)
（5）杆件弯矩最大值对比及误差分析（轴力单位：kN ） 弯矩最大值 Mmax 实 杆件 1 杆件 2 杆件 3 表中弯矩最大值 Mmax 实可根据各杆 3 个位置的弯矩实验值 M 实拟合得到。 弯矩理论值 Mmax 理 相对误差 δ
三、实验原理
图 1-1（a）所示为典型的静定刚架结构。对结构 C 结点施加大小为 1kN 的水平荷载， 该运用结构力学知识，绘制出该静定刚架结构的各杆件内力图。应用电测法测量各杆件 相应位置的应变，结合相应的公式计算出对应位置的内力值。将理论值和计算值进行对 比，并做误差分析。
图 1-1 一次超静定刚架
1 n i i' 2 n i 1
(1-2)
δ=
N实 - N理 N理
100%
(1-3)
（4）杆件弯矩计算及误差分析（轴力单位：kN ）
位置① 杆件 1 位置② 位置③ 位置① 杆件 2 位置② 位置③ 位置① 杆件 3 位置② 位置③
i
i' 2
弯矩实验值 M实
四、实验步骤
1．熟悉组合实验装置（本次实验的装置如图 1-2 所示） ； 2．采用 1/4 桥接线、公共补偿的连接； 3．测试系统的实验前调试； 4．按图 1-1（a）施加水平荷载至 1kN，测量并记录分析数据； 5．实验整理。
1-反力架； 2-实验杆件； 3-结点； 4-手动加载装置及 力传感器； 5-支座及内力传感 器。
流体力学实验指导书
流体力学实验指导书上海海洋大学工程学院二零零七年一月实验须知进行一个流体力学实验，必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。
一、实验前的准备（1）在实验课开始之前，应分好实验小组。
（2）每次实验课前，要求学生阅读实验指导书，明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项；复习教材中有关内容，搞清楚实验原理和有关理论知识；对某些实验，还应该进行必要的设计、计算，同时回答书中提出的思考题。
二、实验操作（1）实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。
（2）分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好，如发现问题应及时报告指导教师。
（3）实验过程中，必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。
如有损坏丢失，必须立即报告指导教师，由实验室酌情处理。
因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。
（4）实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。
除实验必须的讲义、记录纸及文具以外，个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。
实验室不得大声喧哗，注意保持肃静。
（5）实验做完后，需先经指导教师审查数据并签字，然后在将仪器设备按原样整理完毕，搞好实验室卫生，经教师允许后方可离去。
三、实验总结学生必须在实验的基础上，对实验现象及数据进行整理计算和总结分析，然后认真写好实验报告。
编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。
因此必须重视并写好实验总结报告，在规定的时间内交给教师批阅。
批阅后的实验报告由学生妥善保管，以备考核。
实验一雷诺实验指导书一、实验目的（1）观察流体在管道中的两种流动状态；（2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法；（3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c=2000。
二、实验设备如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。
流体力学实验指导
水的运动黏性系数与温度有关，可由下式计算出
预习报告完成此题：
设管径d=20±1mm，水温t=21±0.5℃，量筒中的水增加10±0.2cm，量筒底边为正方形边长20±0.5cm，计时为30±0.5S。试根据误差原理计算此状态的雷诺数以及各种误差源分别引起多大的误差限，根据计算各个误差限的大小，做出判断哪些物理量测量时应该特别注意。
五、思考题以及实验小结
其中T为温度，以摄氏度为单位。
三、实验方法与步骤
1．测记本实验的有关常数。
2．观察两种流态。
打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。
（3）、与（2）同时，用秒表和计量箱测定实际流量，记下时间t和体积V。
（4）、逐渐关小实验阀门，每次减小高差约10厘米左右，测读△h、V和t，如此共进行6次。
四、数据处理：（请同学们自己设计表格，以下表格仅供参考）
仪器常数d1=㎝, d2=㎝, K=㎝2.5/s
实验次数
V
T
s
Q
Q0
平均
值
1
2
3
4
5
6
2、掌握确定流量系数μ的方法。
《流体力学》实验指导书
实验（一）流体静力学综合性实验一、实验目的和要求掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。
二、实验装臵本实验装臵如图1.1所示图1.1流体静力学综合性实验装臵图1.测压管2.带标尺测压管3.连通管4.真空测压管5.U 型测压管6.通气阀7.加压打气球8.截止阀9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀说明：1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准；2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则▽B 、▽C 、▽D 亦为ＺB 、ＺC 、ＺD3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。
三、实验原理1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程const γpz =+或h p p γ+=0式中：z —被测点在基准面以上的位臵高度；p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；0p —水箱中液面的表面压强γ—液体容重； h —被测点的液体深度。
上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。
利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。
压强水头γp和位臵水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ∆=∆ 对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系：21100h h h γγS w+==图1.2 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So 。
四、实验方法与步骤1.搞清仪器组成及其用法。
包括： 1）各阀门的开关；2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 3）减压方法 开启筒底阀11放水4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。
2018-05-17-理论力学实验指导书及实验报告
哈尔滨工业大学（威海）理论力学实验指导书张天伟力 学 实 验 室2018 年 05 月一、测量重心实验1、测量重心的重要性在地球表面附近的空间中，任何物体的各个质点都受到铅垂向下的地球引力作用，习惯称之为重力。
物体重力合力的作用点称为物体的重心。
物体的重心是力学和工程中的一个重要的概念，在许多工程问题中，物体重心的位置对物体的平衡或运动状态起着重要的作用。
如起重机的重心位置若超出某一范围，起重机工作时就会出事故；高速旋转的轴及其上各部件的重心如不在转轴轴线上，将引起剧烈振动而影响机器的寿命甚至发生事故；飞机、轮船及车辆的重心位置对他们运动的稳定性和可操控性也有极大的关系。
因此，测定物体重心的位置，在工程中有着重要的意义。
2、实验测量重心的方法及原理工程中经常遇到形状复杂或非均质的物体，此时其重心的位置可用实验方法确定。
另外，虽然设计时重心的位置计算的很精确，但由于在制造和装配时产生误差等原因，待产品制成后，其重心不在设计的范围内，也可以用实验的方法来进行重心的测定。
下面介绍两种常用的实验方法。
（1）悬吊法对于薄板形物体或具有对称面的薄零件，可将物体悬挂于任一点 A，待平衡时，设法标出线段 AB，根据二力平衡公理，重心必在此线上。
再将该物体悬挂于任一点 D，待平衡时，设法标出线段 DE，则两线段的交点 C 就是该物体的重心。
（2）称重法对于形状复杂、体积庞大的物体或由许多零件组成的物体系，常用称重法测定重心的位置。
假设物品的重心距一端的距离为 x c，为测定 x c的值，将物体一端置于台面上，一端置于磅秤上，读出磅秤的读数 F1；再将物体左右调换方向放置，读出磅秤读数 F2。
则物体的重量为：W= F1+ F2重心距离一端的距离为：3、学习目标理解重心的概念；掌握悬吊法与称量法测重心的方法；实测组合型钢试件与发动机连杆的重心位置。
4、实验工具设备及试件组合型钢挂件发动机连杆水平尺积木垫块电子秤5、实验步骤及数据处理1）顺时针旋转电源开关，打开试验台电源。
《流体力学》实验指导书
实验二 雷 诺 数 实 验一、 实验目的1、 观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律2、 观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程3、 测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数2c e R二、 实验原理及实验设备流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。
雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。
在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H 不变。
如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v ，微启红色水阀门，这是红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。
此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。
如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。
如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态微紊流运动。
图1雷诺数实验台示意图1.水箱及潜水泵2.接水盒3. 上水管4. 接水管5.溢流管6. 溢流区7.溢流板8.水位隔板9. 整流栅实验管 10. 墨盒 11. 稳水箱 12. 输墨管 13. 墨针 14.实验管15.流量调节阀雷诺数表达式e v dR ν⋅=，根据连续方程：A=v Q ，Qv A=流量Q 用体积法测出，即在Δt 时间内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。
tVQ ∆=42d A π=式中：A —管路的横截面积；d —实验管内径；V —流速；ν—水的粘度。
三、实验步骤1、准备工作：将水箱充满，将墨盒装上墨水。
启动水泵，水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，并保持溢流，以保持水位高度H 不变。
2、缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。
3、开大出口阀门15，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，在逐渐关小出口阀门15，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量。
材料力学性能试验指导书
金属力学性能实验指导书（上册）董立新戴光泽刘志农刘力菱编西南交通大学材料科学与工程学院二〇〇七年目录目录........................................................................................................................................ - 1 - 实验一 ......................................................................................................................................... - 2 - 系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察.............................................................................. - 2 - 实验二 ......................................................................................................................................... - 6 - 硬度测定实验 ................................................................................................................... - 6 -3.5肖氏硬度测试实验................................................................................................................ - 9 -4. 实验方法及结果处理........................................................................................................... - 10 - 4.2洛氏硬度测试实验 ............................................................................................................ - 11 - 4.2.1试验条件.......................................................................................................................... - 11 - 4.2.2试验方法及数据处理...................................................................................................... - 12 - 4.3维氏硬度测试实验.............................................................................................................. - 12 - 4.3.1试验条件.......................................................................................................................... - 12 -4.4.2试验方法及数据处理...................................................................................................... - 13 -5. 实验内容及步骤................................................................................................................... - 14 - 实验三 ....................................................................................................................................... - 20 - 弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定........................................................................................ - 20 - 5．实验注意事项 ................................................................................................................... - 21 -6. 实验报告 ............................................................................................................................ - 21 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 22 - 实验四 ....................................................................................................................................... - 22 - 断裂韧度K IC测定实验.............................................................................................................. - 22 - 3.1 试样的尺寸确定：............................................................................................................. - 23 - 3.2 试样的制备 ........................................................................................................................ - 23 - 实验思考题 ............................................................................................................................... - 29 -实验一系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察1.实验目的1.1了解材料在硬性应力状态和应力集中情况下的脆性趋向。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书1000字一、实验目的1、了解力学性质的测试与测量2、掌握基本的测力与测长仪器的使用方法3、掌握单轴拉伸实验的操作方法与数据处理二、实验仪器与设备1、材料试验机2、应变计与测长仪3、称量设备4、电子计算器三、实验步骤1、准备工作A、计算标称断面积S0B、提取试样C、安装应变计与测长仪2、测量伸长量与负载A、启动材料试验机B、设定实验参数C、调整实验仪器D、按压测试按钮3、实验数据处理A、绘制应力—应变曲线B、获取张应力—伸长率数据四、实验操作规范1、实验师必须熟悉操作手册与工作规程2、操作人员必须了解实验步骤与流程3、操作时必须戴上手套与护目镜4、操作人员对试样的获取、切割及其尺寸要求必须熟悉5、实验计算时必须准确获得数据6、操作人员对于材料题材知识必须有一定了解7、试验操作结束之后必须将设备归位。
五、安全事项1、实验时要始终戴上护目镜2、机器启动前要动手检查是否安装好所有设备3、试样必须安全固定4、试验中不能随意调整测试参数5、实验结束后要关闭所有设备六、注意事项1、测试数据必须准确、详尽、真实2、试验过程必须认真、仔细、谨慎3、要了解材料性质与特性4、应邀请专业人士协助5、对试质不能过度使用七、结果1、应研究数据并得出结果2、结果表明了材料的性质与特征3、结果应反映材料的本质属性本实验实验中心客户向其技术支持人员提供了材料性能测试的详细信息以及试样。
本试验旨在帮助学生了解材料性质和特性，并掌握现代测力测量工具的基本使用。
实验计算的要求是准确和实际的，并反映材料的属性，而不是表面现象。
流体力学实验指导书
流体力学实验指导书与报告实验一：压强测定实验一、压强测定试验 知识点：静力学的基本方程；绝对压强；相对压强；测压管；差压计。
1.实验目的与意义1）验证静力学的基本方程；2）学会使用测压管与差压计的量测技能；3）灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。
2.实验要求与测试内容1）熟练并能准确进行测压管的读数；2）控制与测定液面的绝对压强或相对压强； 3）验证静力学基本方程； 4）由等压面原理分析压差值。
3.实验原理1）重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： pz c γ+=2）静压强分布规律：0p p h γ=+式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；0p ——水箱中液面压强；γ——液体容重；h ——被测点在液体中的淹没深度。
3）等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。
4.实验仪器与元件实验仪器： 测压管、U 型测压管、差压计仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯 流体介质：水、油、气 实验装置如下图： 5.实验方法与步骤实验过程中基本操作步骤如下：1）熟悉实验装置各部分的功能与作用；2）打开通气阀，保持液面与大气相通。
观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；3）液面增压。
关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p；4）液面减压。
关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p。
6.实验成果实验测定与计算值如下内容：00p=，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p>，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p<，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；填入表1中。
流体力学实验指导书
实验一 能量转换实验一、实验目的1、熟悉流体在流动中各种能量和压头的概念及其转换关系，加深对伯努利方程的理解；2、观察流速随管径变化的规律。
二、实验原理1、全压头的分析:全压头为静压头与动压头之和，任意两截面间的能量方程为12222121w ,12v p v p Z Z h g 2g g 2g ρρ-++=++- 。
图一所示实验装置中，从实验可以观测到B 截面的全压头低于A 截面的全压头，这符合伯努利方程。
2、A 、B 截面间静压头的分析：由于两截面同处于一水平位置，B 截面面积比A 截面面积大。
这样B 处的流速比A 处小。
设流体从A 流到B 的压头损失为w ,A B h -以A-B 截面列伯努利方程。
22A AB Bw ,A B p v p v ()()h g 2g g 2gρρ-+=++ B A Z Z =22B A A B w ,A B p p v v ()()h g g 2g 2gρρ--=-- 即两截面处的静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决定。
3、C 、D 截面间静压头的分析：出口阀全开时，在C 、D 间列伯努利方程，由于C 、D 截面积相等即动能相等，则： CD C D w ,C D p p ()(Z Z )h g gρρ--=-- C 、D 截面静压头的增大值，决定于)(D C Z Z -和w ,C D h -当)(D C Z Z -大于w ,C D h -时，静压头的增值为正，反之，静压头的增值为负。
4、压头损失的计算：以出口阀全开时，从C 到D 的压头损失w ,C D h -为例,在C 、D 两截面间列伯努利方程得：22C CD DC D w ,C D p v p v Z Z h g 2g g 2gρρ-++=+++ 所以，压头损失的算法之一是用全压头来计算： 22C CD D w ,C DC D p v p v h ()()(Z Z )g 2gg 2g ρρ-⎡⎤=+-++-⎢⎥⎣⎦压头损失的算法之二是用静压头来计算：（D C V V =） C Dw ,C D C D p p h ()(Z Z )g gρρ-=-+- 三、实验装置与设备参数 1、设备参数截面直径()mm以D 截面中心AB CD为基准面()mm第一套142814140=D ZA Z .、B Z 、110=C Z第二套142814140=D ZA Z .、B Z 、120=C Z2、实验装置图一 能量转换实验装置图四、实验方法与注意事项 1、实验方法：（1）向低位水槽灌注一定数量的蒸馏水，关闭水箱进水调节阀门及实验测试导管出口调节阀门，然后启动离心泵。
工程力学指导书
《工程力学》实验指导书实验一拉伸实验一、实验目的1、了解万能材料实验机的结构、工作原理、操作规程及正确使用方法。
2、观察低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的变形规律和破坏现象。
3、测定低碳钢的机械性质：屈服极限σs 、强度极限σb、延伸率δ及断面收缩率Ψ；4、测定铸铁的机械性质：强度极限σb。
二、试件本实验试件采用圆棒长试件。
取d0=10，L=100，如图所示：三、实验设备及仪器1、液压式万能材料实验机；2、游标卡尺；四、实验原理及步骤（一）低碳钢的拉伸实验1、实验原理及方法1）屈服极限σs的测定实验时，在向试件连续均匀地加载过程中。
当测力的指针出现摆动，自动绘图仪绘出的P—ΔL曲线有锯齿台阶时，说明材料屈服。
记录指针摆动时的最小值为屈服载荷P s,屈服极限σs计算公式为σs=P s/A02）屈服极限σb的测定实验时，试件承受的最大拉力Pb所对应的应力即为强度极限。
试件断裂后指针所指示的载荷读数就是最大载荷Pb，强度极限σb 计算公式为：σb=P b/A03）延伸率δ和断面收缩率Ψ的测定计算公式分别为：δ=(L1-L)/L x 100%Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%L：标距（本实验L=100）L1：拉断后的试件标距。
将断口密合在一起，用卡尺直接量出。
A0：试件原横截面积。
A1：断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
2、实验步骤1）试件准备：量出试件直径d0,用划线机划出标距L和量出L；2）按液压万能实验机操作规程1——8条进行；3）加载实验，加载至试件断裂，记录Ps 和Pb ，并观察屈服现象和颈缩现象；4）按操作规程10——14进行；将断裂的试件对接在一起，用卡尺测量d1和L1 ，并记录。
（二）铸铁的拉伸实验1、实验原理及方法强度极限σb的测定铸铁没有屈服阶段，其断裂时的载荷读数对应的应力就是强度极限，其计算公式为：σb=P b/A02、铸铁拉伸实验步骤(1)试件准备：量出试件的直径d0;(2)按操作规程进行，记录Pb.实验一低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验报告（一）拉伸实验原始数据记录（二）低碳钢和铸铁的拉伸实验实报实验二、压缩实验一、实验目的1、测定铸铁的抗压强度极限σb，低碳钢压缩时的屈服极限σs。