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 xc，为测定 xc 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。
2）触屏输入用户代号 01，密码 1，点击进入实验。
3）点击“测量重心实验”，进入实验界面。
4）从抽屉中取出组合型钢的试件，将 A4 纸固定在纸板上，用铅笔把组合件的外形描好。
5）将组合件挂在横杆上并使其自然垂挂，把描好的外形与挂件重合，画悬绳延长线。
6）换一根绳挂好组合件，用同样的方法画直线。
7）两次直线的交点即为组合件的重心。
8）进入称重法测量重心界面。
9）取出黑色高度可调垫块放在桌面上，调节垫块与秤盘等高。
10）将连接杆平放于称和垫块上，调节水平，读出称上的重量。
11）掉转连接杆，再一次称量重量。
12）求出连杆重心位置。
6、思考题 如何用悬吊法测量非薄板类试件的重心？ 称量法测重心，本实验的做法是否合理，如何改进提高测量精度？ 如何用称量法确定试件的重心高度？ 实验报告： 实验名称： 设备编号： 记录人： 同组实验人： 实验日期：
1、实验前准备工作
（1）事先查看测量重心实验指导书，了解实验的具体内容、使用仪器及操作步骤。
（2）认真听取实验老师讲解，进一步了解实验的细节、注意事项等。
（3）所用仪器：组合型钢挂件、发动机连杆、水平尺、积木垫块、电子秤
2、测试内容
（1）悬吊法
对组合型钢悬吊两次，用一张A4纸图示出重心位置。也可用一种先进的方法，即用数码相机摄像，并将信息输入计算机内，用CAD绘图技术找出重心位置。
（附A4纸）
（2）称重法
在下页的空白处描出连杆两端大圆小圆的位置，找出圆心。并测量和计算： 大圆中心与小圆中心间距： l= （单位：cm） 大头对秤的作用力（g取9.8N/kg）： F1= （单位：N） 小头对秤的作用力： F2= （单位：N） 连杆的重量： 21FFW （单位：N） 重心距小头几何中心的距离：
WlFx1c （单位：cm） 二、四种载荷实验
1、学习目标
初步理解渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷的概念。 画出不同加载情况下力与时间的关系曲线，比较四者的异同。
2、实验装置和工具 电子秤 沙袋 振动载荷 漏斗 铁架台 3、实验步骤与数据处理 1）顺时针旋转电源开关，打开试验台电源。 2）触屏输入用户代号 01，密码 1，点击进入实验。 3）点击“四种载荷实验”，进入实验界面。 A、渐加载荷 A1、点击“渐加载荷实验”按钮，进入渐加载荷实验界面。 A2、向漏斗中装入 500g 沙子，用铁架台悬于电子秤上方。 A3、电子秤秤盘上放上一个空沙袋。 A4、在触屏上点击“开始”按钮。 A5、打开漏斗阀门，沙子逐渐漏入秤盘上的沙袋。 A6、沙子漏完后，触屏上自动显示出加载曲线，将其拍照或描画出来。 B、突加载荷 B1、点击“突加载荷实验”按钮，进入突加载荷实验界面。 B2、在触屏上点击“开始”按钮。 B3、将 500g 的沙袋在距称面 5mm 的地方突然松开。 B4、触屏上自动显示出加载曲线，将其拍照或描画出来。 C、冲击载荷 C1、点击“冲击载荷实验”按钮，进入冲击载荷实验界面。 C2、在触屏上点击“开始”按钮。 C3、将 500g 的沙袋在距称面 50mm 高的位置突然松开。 C4、触屏上自动显示出加载曲线，将其拍照或描画出来。 D、振动载荷 D1、点击“偏振载荷实验”按钮，进入振动载荷实验界面。 D2、在触屏上点击“开始”按钮。 D3、将振动模型放在称重器上，打开电源开关。 D4、触屏上自动显示出加载曲线，将其拍照或描画出来。
4、思考题
4 种不同载荷（渐加载荷、突加载荷、冲击载荷、振动载荷）分别作用于同一座桥上时，哪一种最不安全？ 实验报告： 实验名称： 设备编号： 记录人： 同组实验人： 实验日期：
1、实验前准备工作
（1）事先查看四种载荷实验指导书，了解实验的具体内容、使用仪器及操作步骤。
（2）认真听取实验老师讲解，进一步了解实验的细节、注意事项等。
（3）所用仪器：电子秤、沙袋、振动电机、漏斗、铁架台
2、测试内容：观察渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷4种不同载荷，画出力与时间的关系曲线（可附页）。 三、动滑动摩擦因数测量 1、测量滑动摩擦因数的重要性 两个相互接触的平面物体，因材料不同、表面状态不同和环境条件（温度、湿度等）不
同，他们之间的静滑动摩擦因数 fs 和动滑动摩擦因数 fd 理论上是不同的，且是计算不出来
的，只有用合适的实验装置进行测试，所得的技术数据在工程中有广泛和重要的应用。
2、摩擦因数数据的特点
大量的动、静摩擦因数实验测试表明，这个技术数据有三个特点： 1）实验性数据，即只有用实验装置进行测试，才可以得到正确的数据。 2）随机性数据，在相同条件下的实验测试，每次结果各不相同，即具有随机性，但具有统计规律性。
3）比较性数据，即不同材料，按标准尺寸做成试块和滑动斜面，在相同的仪器上、在相同的条件下进行测试，结果才有实用和可比较的意义。
3、动滑动摩擦因数测量的方法及原理（有兴趣可了解）
1）仪器的示意图与简介 这台仪器是根据庄表中教授 1992 年发表的论文经过不断改进后制作成的专利产品，
可测试颗粒、柔软物体和薄硬物体等材料接触面之间的静、动滑动摩擦因数。动滑动摩擦
因数测试装置示意图如下所示： A——试块甲 B——倾角为θ的被测试材料 C——试块甲上的不透光挡板 L1，L2——光电管
t1 为物块 A 通过光电管 L1 时通过路程 s1 的时间，t2 为物块 A 通过光电管 L2 时通过路
程 s1 的时间，t3 为从 L1 到 L2 的路程所需的时间。
经测试得到上述各个数据后，需代入动滑动摩擦因数的计算公式（见下文），计算后
可得动滑动摩擦因数。
2）公式推导 由上图写出 y 方向的静力平衡方程和 x 方向的动力学方程，分别为： Fy 0 FN mg cos θ
Fx ma ma mg sin θ-FNfd
将式 3.1 带入式 3.2 得
平均加速度为 （3.1） （3.2） （3.3）
（3.4）
式 3.4 中的分母用的是 t4 而不是 t3，是因为显示物块经过 L1 和 L2 时的速度是不一样
的，所以用 t3 加上 t2 和 t1 的平均差，这样，提高了计算加速度 a 的精度。 将式（3.4）代入式（3.3），得动滑动摩擦因数的计算公式：
fd tan θ- s1 t1-t2 （3.5） gt1t2t4 cos θ 可见，这个实测动滑动摩擦因数的计算公式仅与θ、t1、t2、t3 和 s1 有关。
4、学习目标
1）了解动滑动摩擦因数测试方法 2）测试不同材料间的动滑动摩擦因数
5、实验工具设备及试件。 6、实验步骤及数据处理。
1）点击“摩擦因数实验”，进入实验界面 2）将滑块放在滑道上，调节滑道倾角，使滑块刚好处在开始滑动的临界点，用坡度仪测量滑道倾角，计算静滑动摩擦因数。 fs tan1 3）继续抬高倾角，测量其数值，并在触摸屏中输入角度值。 4）在触屏中点击“开始”按钮。 5）从滑道顶端释放滑块，让其沿滑道自由滑下，系统自动记录滑块经过光电门的时间并计算出动滑动摩擦因数。 6）连续测量十次并记录。 7）换用其余材质的滑道和滑块测量。
7、思考题 动滑动摩擦因数和静滑动摩擦因数，在哪些情况下近似相等，在哪些情况下差距较大？ 实验报告： 实验名称： 设备编号： 记录人： 同组实验人： 实验日期：
1、实验前准备工作
（1）事先查看摩擦因数测量实验指导书，了解实验的具体内容、使用仪器及操作步骤。
（2）认真听取实验老师讲解，进一步了解实验的细节、注意事项等。
（3）所用仪器：摩擦因数测量仪、滑块、坡度仪
2、测试内容（可任选3个）
（1）铝合金平板与铝合金块之间
（2）铝合金平板与亚克力块之间
（3）铝合金平板与PVC块之间
（4）不锈钢平板与铝合金块之间
（5）不锈钢平板与亚克力块之间
（6）不锈钢平板与PVC块之间
3、测试结果（每组取一个角度值即可）
表1. 与 之间 静滑动摩擦因数为
测试 次数 1t 2t 3t 1234tt21tt θ tanθ cosθ
cos421211ttgtttS df
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
动摩擦因数的统计平均值（去掉一个最大值和一个最小值，然后取平均）=
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
材料力学中的扭转实验旨在研究材料在扭转力作用下的力学性能，包括测定材料的扭转屈服强度、扭转强度极限、切变模量等参数，深入了解材料的变形规律和破坏特征，为工程设计和材料选择提供重要的依据。
二、实验设备
1、 扭转试验机
扭转试验机是本次实验的核心设备，能够对试样施加精确可控的扭转力，并实时测量扭转角度和扭矩。
2、 游标卡尺
用于测量试样的直径，以确定其横截面尺寸。
3、 划线工具
用于在试样上标记测量长度的位置。
三、实验原理
当材料受到扭转作用时，横截面上会产生切应力。根据材料力学的理论，切应力与扭矩、横截面几何尺寸之间存在特定的关系。通过测量扭矩和扭转角度，可以计算出切应力和切应变，从而得到材料的相关力学性能参数。
在弹性范围内，扭矩与扭转角度成正比，其比例系数即为材料的切变模量。当扭矩超过一定值时，材料开始发生屈服，继续增加扭矩，直至试样断裂。通过记录屈服时的扭矩和最大扭矩，可以计算出材料的屈服强度和强度极限。
四、实验材料
本次实验选用的材料为圆柱形低碳钢试样和铸铁试样，其直径均为_____mm，标距长度为_____mm。
五、实验步骤
1、 测量试样尺寸
使用游标卡尺在试样的不同位置测量直径，取平均值作为试样的直径。同时，测量标距长度并做好标记。
2、 安装试样
将试样的一端固定在扭转试验机的夹头中，另一端通过另一夹头夹紧，确保试样轴线与试验机轴线重合。
3、 进行实验
启动扭转试验机，缓慢施加扭矩，同时记录扭矩和扭转角度的数据。在实验过程中，密切观察试样的变形情况，直至试样屈服或断裂。
4、 实验结束 实验结束后，关闭试验机，取下试样，观察其破坏特征。
六、实验数据处理与分析
1、 低碳钢试样
屈服扭矩：＿____N·m
最大扭矩：＿____N·m
计算屈服强度：根据公式 τs ＝ Ts ／ Wp （其中 Ts 为屈服扭矩，Wp 为抗扭截面系数），计算出屈服强度为_____MPa。
力学剥离试验实验报告
一、实验目的
1. 理解力学剥离试验的基本原理和方法；
2. 掌握力学剥离试验机的操作方法；
3. 通过实验测定材料的剥离强度，为实际工程应用提供参考。
二、实验原理
力学剥离试验是一种常用的材料力学性能测试方法，用于测定材料在受到平行于试样表面的力作用下的最大剥离强度。实验原理如下：
1. 将试样固定在力学剥离试验机上，使试样表面与试验机夹具接触；
2. 通过试验机对试样施加平行于试样表面的拉伸力，使试样发生剥离；
3. 记录试样发生剥离时的最大剥离力，根据试样尺寸计算剥离强度。
三、实验设备
1. 力学剥离试验机：用于施加拉伸力，测定最大剥离力；
2. 刀具：用于在试样表面划线，控制剥离宽度；
3. 切割机：用于切割试样；
4. 游标卡尺：用于测量试样尺寸；
5. 电子秤：用于测量试样质量。
四、实验材料
1. 试样：采用聚乙烯（PE）薄膜，尺寸为100mm×10mm；
2. 刀具：采用钢刀片，尺寸为10mm×1mm。
五、实验步骤
1. 切割试样：将聚乙烯薄膜用切割机切割成100mm×10mm的试样；
2. 划线：在试样表面用刀具划线，控制剥离宽度为10mm；
3. 安装试样：将试样固定在力学剥离试验机的夹具上，确保试样表面与夹具接触良好； 4. 设置试验参数：设置试验速度、拉伸力等参数；
5. 进行试验：启动试验机，对试样施加平行于试样表面的拉伸力，直至试样发生剥离；
6. 记录数据：记录试样发生剥离时的最大剥离力；
7. 计算剥离强度：根据试样尺寸和最大剥离力，计算剥离强度。
六、实验数据及结果
1. 试样尺寸：长度100mm，宽度10mm；
2. 最大剥离力：20N；
3. 剥离强度：2N/mm。
七、结果分析
1. 本实验中，聚乙烯薄膜的剥离强度为2N/mm，说明该材料具有一定的抗剥离性能；
2. 通过实验，掌握了力学剥离试验的基本原理和操作方法，为实际工程应用提供了参考。
八、结论
单自由度振动系统固有频率及阻尼的测定-实验报告
单⾃由度振动系统固有频率及阻尼的测定-实验报告
单⾃由度振动系统固有频率及阻尼的测定
⼀、实验⽬的1、掌握测定单⾃由度系统固有频率、阻尼⽐的⼏种常⽤⽅法
2、掌握常⽤振动仪器的正确使⽤⽅法
⼆、实验内容1、根据单⾃由度系统固有频率公式，估算⽔平振动台⾯的等效质量
2、记录⽔平振动台的⾃由衰减振动波形
3、测定⽔平振动台在简谐激励下的幅频特性
4、 测定⽔平振动台在简谐激励下的相频特性
5、 根据上⾯测得的数据，计算出⽔平振动台的固有频率、阻尼⽐
三、实验原理
单⾃由度振动系统是⼀种简单且常见的振动系统模型。本实验中的振动系统由台⾯、⽀撑弹簧⽚及电磁阻尼器组成的⽔平振动台（见图四），可视为单⾃由度系统，它在瞬时或持续的⼲扰⼒作⽤下，台⾯可沿⽔平⽅向振动。
与之前常见的质量弹簧系统不同，本实验中单⾃由度振动系统的等效质量、刚度均属于未知量。且通过观察不难发现，银⽩⾊的⽔平振动台⾯⽆法单独取出以测量质量。这⼀系统反应了⼤多数实际振动系统的特性——即难以分别得到其准确的等效质量、刚度的数值，再通过理论计算得到固有频率。因此通过实验的⽅式直接测量系统整体的固有频率成为⼀种⾮常重要⽽可靠的研究⼿段，同时系统的等效质量和刚度，也可以由测量结果推导得出。 假设实验使⽤的单⾃由度振动系统中，⽔平振动台⾯的等效质量为eq m ，系统的等效刚度为eq k ，在⽆阻尼或阻尼很⼩时，系统⾃由振动频率可以写作eq eqm k f π21
=。这⼀频
率容易通过实验的⽅式测得，我们将其记作f '；此时在⽔平振动台⾯上加⼀个已知质量0m ，测得新系统的⾃由振动频率为f ''。则⽔平振动台⾯的等效质量为eq m 可以通过以下关系得到：2eq 0
eq f f m m m ???? ??'''=+。
当单⾃由度振动系统具有粘滞阻尼时，⾃由振动微分⽅程的标准形式为022=++q p q n q
，式中q 为⼴义坐标，n 为阻尼系数，eq eq m C n /2=，eq C 为⼴义阻⼒系数，eq m 为等效质量；p 为固有的圆频率，eq eq m K p /2=，eq K 为等效刚度。在阻尼⽐
材料力学实验指导书(正文)
- 1 - 实验一 材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能
一、 实验目的
1． 测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率。
2． 测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。
3． 观察拉压过程中的各种现象，并绘制拉伸图。
4． 比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性质的特点。
二、 设备及仪器
1．电子万能材料试验机。
2．游标卡尺。
图1-1 CTM－5000电子万能材料试验机
电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。它具有准确的加载速度和测力范围，能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。由计算机控制，使得试验机的操作自动化、试验程序化，试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。图示国产CTM－5000系列的试验机为门式框架结构，拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。
- 2 -
图1-2 试验机的机械原理图
试验机主要由机械加载（主机）、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。
（1） 机械加载部分
试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。由试验机底座（底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱）、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。上横梁、丝杠、底座组成一框架，移动横梁用螺母和丝杠连接。当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转，移动横梁便可水平向上或相下移动。移动横梁向下移动时，在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验；在它的下部空间可进行压缩试验。
（2） 基于DSP的数字闭环控制与测量系统
是由DSP平台；基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环（力、变形、位移）控制- 3 - 系统；8路高精准24Bit数据采集系统；USB1.1通讯；专用的多版本应用软件系统等。
（3） 微机操作系统
试验机由微机控制全试验过程，采用POWERTEST软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线；进行数据处理分析，试验结果可自动保存；试验结束后可重新调出试验曲线，进行曲线比较和放大。可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。
机构认知实验报告处理(3篇)
第1篇
一、实验目的
本次实验旨在通过观察和分析不同类型的机构模型，深入了解机构的基本结构、工作原理、特点、功能及应用。通过实验，提高对理论力学中机构理论的认识，为后续相关课程的学习打下坚实的基础。
二、实验设备
实验设备包括各类机器、机构模型陈列柜（10个陈列柜，77种机构）。
三、实验原理和内容
1. 机构组成：机构由机架、原动件和从动件三部分组成。固定不动的构件为机架，运动规律给定的构件为原动件，原动件由电动机驱动做等速运动，其余的活动构件则为从动件。
2. 基本机构类型：
- 平面连杆机构：通过铰链连接的连杆组成，可实现多种运动转换。
- 凸轮机构：利用凸轮与从动件之间的接触来实现特定运动。
- 齿轮机构：通过齿轮的啮合实现运动和力的传递。
- 停歇和间歇运动机构：实现周期性停歇和间歇运动。
3. 实验内容：
- 观察不同机构模型的运动过程，分析其工作原理。
- 分析机构的特点、功能及应用。
- 结合实验现象，总结机构理论的基本规律。
四、实验过程
1. 观察平面连杆机构：通过观察曲柄连杆机构、摇杆机构等模型，分析其运动规律，总结平面连杆机构的特点。
2. 观察凸轮机构：通过观察凸轮与从动件之间的接触，分析凸轮机构的工作原理，总结凸轮机构的特点。 3. 观察齿轮机构：通过观察齿轮啮合过程，分析齿轮机构的工作原理，总结齿轮机构的特点。
4. 观察停歇和间歇运动机构：通过观察间歇机构、摆线机构等模型，分析其工作原理，总结停歇和间歇运动机构的特点。
五、实验结果与分析
1. 平面连杆机构：平面连杆机构可实现多种运动转换，具有结构简单、易于制造等优点。在机械设计中被广泛应用于各种机械装置中。
2. 凸轮机构：凸轮机构可实现特定运动，具有结构紧凑、易于制造等优点。在自动化设备、医疗器械等领域得到广泛应用。
3. 齿轮机构：齿轮机构可实现运动和力的传递，具有传动精度高、效率高等优点。在各类机械设备中得到广泛应用。
力学实验
金属材料拉伸试验 22107 第8周_星期二_第7--8节
金属材料压缩试验，金属材料扭转试验 22107 第10周_星期一_第5--6节
梁弯曲正应力实验 22214 第11周_星期一_第5--6节
实验一 拉伸试验
一、概述
拉伸试验是材料力学性能测试最基本、最常用的试验之一，它通过对各种材料在常温、静载、轴向受力状况下的拉伸破坏，测出材料相应的力学性能指标，这些指标是进行工程设计选材以及鉴定工程材料强度的主要依据。金属材料的拉伸试验依据国家标准GB228-2002执行。本试验采用低碳钢和铸铁作为塑性材料和脆性材料的代表，进行破坏性试验。
二、实验目的
1．测定低碳钢的下屈服点（屈服强度）Rel 、抗拉强度Rm、断后伸长率A11.3和断面收缩率Z；
2．测定铸铁的抗拉强度Rm；
3．观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象；
4．掌握万能材料试验机自动测试系统的操作方法。
三、实验设备
1．液压式万能材料试验机
2．试件划线机
3．游标卡尺
4．计算机+智能变送器+材料性能测试系统
四、试件制备
试件的尺寸和形状对试验结果有影响，为了避免这种影响，使得所测各种材料的机械性能结果具有可比性，国家标准（GB228-2002）《金属材料室温拉伸试验方法》对试件尺寸和形状的加工制作有统一规定。
拉伸试样一般采用圆棒形和板形两种形式。每个试样由三部分组成，即夹持部分、过渡部分和工作（平行长度）部分。（见图1）
图1常见拉伸试样
工作部分必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态，均匀部分的有效工作长度L0称为标距。d0 、S0夹表示工作部分的直径和截面积。过度部分必须有适当的圆弧过度并光滑，以降低应力集中，保证实验过程中该处不会断裂。夾持部分用以传递荷载，其形状和尺寸应与试验机钳口相匹配。平行部分长度对圆形试样不小于L0+d0，对矩形试样不小于L0+b0/2。
试验中如果因原材料尺寸或其他原因不能采用标准试样时，可选用比例试样或定标距试样：
材料力学实验报告及答案
一、实验目的
1. 了解材料力学实验的基本原理和方法；
2. 掌握拉伸实验、压缩实验和扭转实验的基本操作；
3. 通过实验，测定材料的力学性能指标，如强度、刚度、塑性等；
4. 分析实验数据，比较不同材料的力学特性。
二、实验设备
1. 拉伸实验：电子万能试验机、游标卡尺、标距尺、拉伸试样；
2. 压缩实验：电子万能试验机、游标卡尺、压缩试样；
3. 扭转实验：扭转试验机、游标卡尺、扭转试样。
三、实验内容及步骤
1. 拉伸实验
（1）选取低碳钢和铸铁两种材料，分别制备拉伸试样，试样规格为d10mm×l100mm；
（2）将试样安装在电子万能试验机上，调整试验机夹具，使试样与试验机轴线平行；
（3）开启试验机，以10mm/min的速度进行拉伸试验，记录最大载荷Fmax、屈服载荷Fs、断后伸长率δs和断面收缩率ψ；
（4）绘制拉伸曲线，分析材料的力学特性。
2. 压缩实验
（1）选取铸铁材料，制备压缩试样，试样规格为d20mm×l100mm；
（2）将试样安装在电子万能试验机上，调整试验机夹具，使试样与试验机轴线平行；
（3）开启试验机，以1mm/min的速度进行压缩试验，记录最大载荷Fmax、屈服载荷Fs和压缩变形量ΔL；
（4）绘制压缩曲线，分析材料的力学特性。 3. 扭转实验
（1）选取低碳钢材料，制备扭转试样，试样规格为d10mm×l100mm；
（2）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机夹具，使试样与试验机轴线平行；
（3）开启试验机，以10r/min的速度进行扭转试验，记录最大载荷Fmax、屈服载荷Fs和扭转角θ；
（4）绘制扭转曲线，分析材料的力学特性。
四、实验数据及处理
1. 拉伸实验数据：
材料：低碳钢
Fmax (N)：3000
Fs (N)：1000
δs (%)：30
ψ (%)：20
材料：铸铁
Fmax (N)：2000
Fs (N)：800
δs (%)：20
ψ (%)：15
土力学实验指导书
土力学实验指导书
《土力学》实验教学指导书
实验项目一：土的物性实验
一、实验目的
1、测定土的天然密度，以便了解土的疏密状态与其它实验配合计算土的干密度、孔隙比及饱和度等物理性质指标；
2、测定粘性土的液限和塑限从而计算塑性指数和液性指数，评价粘性土地基的容许承载力；并按塑性指数或塑性图进行土的分类。
二、实验设备
环刀、天平、切土刀、钢丝锯、玻璃片、凡士林、烘箱、干燥器；铝盒；液、塑限联合测定仪等。
三、实验原理
1、环刀法测土的密度
土的密度是单位体积土的质量。土单位体积中固体颗粒的质量称为土的干密度；土体孔隙中充满水时的单位体积质量称为土的饱和密度；在计算自重应力时，须采用土的重力密度，即重度，是指单位体积土的重量。
ρ=(m2－m1)／V
；式中：ρ――土的湿密度（g/cm3） m1――环刀的质量（g）；m2――环刀加土的质量（g）。
(1-1)
v―环刀体积（cm3）
ρd=ρ／(1＋0.01w)
式中：ρd――土的干密度（g/cm3）；
(1-2)
ρ――土的湿密度（g/cm3）；
。w――土的含水量（％）
2、烘干法测土的含水量
土的含水量是土中水的质量与干土质量的比值，烘干法是根据加热后水份蒸发的原理，将已知质量的土样放入烘箱内，在100～105℃温度条件下烘干至恒重时，失去的水的质量与干土质量的比值，即是含水量，用百分数表示。
w0=（
m0
－1）×100md
（1-3）
式中：w0―土的含水量（%）
m0―湿土的质量（g）md―干土的质量（g）
含水量实验应进行两次平行测定，两次测定的差值，当含水量小于40%时，不得大于1%，当含水量大于、等于40%时，不得大于2%，取二者的算术平均值。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书
目 录
序言 0
实验一 金属材料拉伸实验 2
实验二 金属材料扭转实验 9
实验三 纯弯曲梁正应力电测实验 16
附件：1、实验报告册封面
2、材料力学实验要求
3、实验报告要求
0 序言
材料力学实验是材料力学的重要支柱之一。材料力学从理论上研究工程结构构件的应力分析和计算，并对构件的强度、刚度和稳定性进行设计或校核其可靠性。材料力学实验从实验角度为材料力学理论和应用提供实验支持。
一、材料力学实验由三部分组成：
1、材料的力学性能测定。材料的力学性能是指在力的作用下，材料的变形、强度等方面表现出的一些特征，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、疲劳极限、冲击韧度等。这些强度指标或参数是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而他们一般通过实验来测定。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，各种新型材料不断涌现，力学性能测定是研究新型材料的重要手段。
材料的力学性能测定一般是通过对标准试样加载至破坏，记录其应力-应变关系曲线（扭转破坏时记录其扭矩-扭转角或剪应力-剪应变曲线），测定材料的一些力学性能特征指标，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、冲击韧度等；因此，学会记录材料的应力-应变关系曲线成为材料力学性能实验的一项重要任务。
2、验证已建立的理论。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是以平面假设为基础。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。实验是验证、修正、发展理论的必要手段，是揭示材料受力、变形过程本质的重要方法。
材料力学实验指导书 2
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材 料 力 学
实 验 指 导 书
湖北工业大学 6 目录
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验 .................................................... 8
一、实验目的要求 ........................................................................ 8
二、实验设备和仪器 .................................................................... 8
三、拉伸试件 ................................................................................ 9
四、实验原理和方法 .................................................................. 10
五、实验方法与步骤 .................................................................. 13
六、实验结果处理 ...................................................................... 14
七、思考题 .................................................................................. 15
八、实验报告格式(仅供参考) .................................................... 15
实验二 低碳钢和铸铁的压缩实验 .................................................. 17