工程力學(xué)實驗指導(dǎo)書

1、工程力學(xué)實驗教學(xué)指導(dǎo)書院部： 機電工程學(xué)院 日期： 2016年9月 目 錄1.材料力學(xué)低碳鋼拉伸實驗32.材料力學(xué)鑄鐵壓縮實驗63.純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律實驗94.薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應(yīng)力測定135.材料彈性模量E和泊松比的測定196.單桿雙鉸支壓桿穩(wěn)定實驗22實驗一 材料力學(xué)低碳鋼拉伸實驗一、實驗?zāi)康?1觀察并比較低碳鋼在拉伸過程中的各種現(xiàn)象；2測繪低碳鋼的荷載變形曲線；3測定低碳鋼拉伸時的屈服極限，強度極限，斷后伸長率和界面收縮率，二、實驗儀器和設(shè)備 1微機控制萬能試驗。2游標卡尺。3劃線機。4拉伸試件。三、實驗原理和方法 實驗中采用按國家標準制成的圓截面短比例試樣，如上圖

2、所示。圖中：為試樣原直徑，為原標距，且短比例試樣要求。   在實驗過程中，從電子萬能試驗機的微機顯示屏幕上，可以看到記錄的拉伸曲線，如上圖所示。低碳鋼的拉伸曲線可分為四個階段（彈性、屈服、強化、頸縮階段）。鑄鐵試樣承受的荷載較小時就突然斷裂，斷裂時的變形也比較小，而且沒有屈服階段，抗拉強度較低。斷裂時實驗完畢，微機自動給出屈服荷載和最大荷載。再測取試樣斷后直徑和斷后標距，代入下列公式：；其中：，可求出低碳鋼的拉伸屈服點、極限強度、伸長率、斷面收縮率和鑄鐵的抗拉強度等力學(xué)性能指標。應(yīng)當(dāng)指出，上述所測定的性能指標都為名義值，在工程上使用較為方便。由于試樣受力后其直徑和

3、標距都隨載荷而改變，真實的應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)當(dāng)用試樣瞬時的截面積和瞬時的標距進行計算。在試樣屈服以后，其直徑和標距都有較大的改變，因此應(yīng)力和應(yīng)變的真實值與名義值之間會有較大的差別。四、實驗步驟 1分別測量兩種試樣的尺寸：在試樣標距段內(nèi)的兩端和中間三處測取直徑，每處直徑取兩個相互垂直方向的平均值，做好記錄。用最小直徑計算試樣橫截面積。測量低碳鋼試樣的標距；2熟悉電子萬能試驗機的操作方法，運行測試應(yīng)用程序并開啟控制器，輸入存盤文件名或采用默認文件名，輸入試樣尺寸、試樣標距及相關(guān)實驗數(shù)據(jù)；3在試驗機上裝卡低碳鋼試樣：先用上夾頭卡緊試樣一端，然后提升試驗機活動橫梁，使試樣下端緩慢插入下夾頭的V形卡板中，鎖緊

4、下夾頭；4實驗力清零，位移清零；5開始實驗。軟件自動切換到實驗界面；6注意觀察試樣的變形情況和頸縮現(xiàn)象，試樣斷裂后自動停止加載，打印曲線；7取下試樣，在斷后處兩個相互垂直方向量取直徑，取平均值作為斷后直徑，記錄數(shù)據(jù)。把低碳鋼拉伸試件兩端斷口對正密合在一起，量取試件斷后的標距線之間長度。并如斷口發(fā)生于的兩端或在之外，則實驗無效，應(yīng)重作。若斷口距的一端的距離小于或等于，如下圖A所示，則按下述斷口移中法測定。在拉斷后的長度上，由斷口處取約等于短段格數(shù)得B點，若剩余格數(shù)為偶數(shù)，如下圖B所示，則取其一半得C點，設(shè)AB長為a，BC長為b，則。當(dāng)長斷剩余格數(shù)為奇數(shù)時，如下圖C所示，取剩余格數(shù)減1后的一半得C

5、點，加1后的一半得點，設(shè)AB、BC和的長度分別為a、和，則。  五、實驗報告要求 學(xué)號：學(xué)生姓名：成績： 專業(yè)： 班級： 日期：指導(dǎo)教師： 1、實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備3、實驗機構(gòu)及測試原理圖4、實驗內(nèi)容和步驟5、實驗數(shù)據(jù)與曲線6、結(jié)論六、注意事項 1為避免損傷試驗機的卡板與卡頭，同時防止鑄鐵試樣脆斷飛出傷及操作者，應(yīng)注意： 裝卡試樣時，橫梁移動速度要慢，使試樣下端緩慢插入下夾頭的V形卡板中，不要頂?shù)娇ò屙敳浚辉嚇酉露瞬灰b卡過長，以免頂?shù)娇^內(nèi)部裝配卡板用的平臺。2為保證試驗順利進行，試驗時要讀取正確的試驗條件，嚴禁隨意改動計算機的軟件配置。七、思考題 拉伸試驗為什么必須采用比例試樣或

6、定標距試樣。實驗二 材料力學(xué)鑄鐵壓縮實驗一、實驗?zāi)康?1觀察鑄鐵壓縮變形和破壞現(xiàn)象；2測定鑄鐵的強度極限b；3熟悉壓力試驗機和萬能試驗機的使用方法。二、實驗儀器和設(shè)備 1液壓控制萬能試驗；2游標卡尺；4鑄鐵壓縮試樣。三、實驗原理和方法 1. 試件介紹根據(jù)國家有關(guān)標準，低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形試件。低碳鋼壓縮試件的高度和直徑的比例為3：2，鑄鐵壓縮試件的高度和直徑的比例為2：1。試件均為圓柱體。2.原理及方法壓縮實驗是研究材料性能常用的實驗方法。對鑄鐵、鑄造合金、建筑材料等脆性材料尤為合適。通過壓縮實驗觀察材料的變形過程、破壞形式，從而對材料的機械性能有比較全面的認識。 鑄

7、鐵試件壓縮時，在達到最大載荷Pb前出現(xiàn)較明顯的變形然后破裂，此時試驗機讀數(shù)迅速減小，讀取最大載荷Pb值，鑄鐵試件最后略呈變形，斷裂面與試件軸線大約呈450。四、實驗步驟1）、測量試件的直徑和高度。測量試件兩端及中部三處的截面直徑，取三處中最小一處的平均直徑計算橫截面面積。2）、將試件放在試驗機活動臺球形支撐板中心處。3）、設(shè)定試驗方案和試驗參數(shù)；對于低碳鋼，要及時記錄其屈服載荷，超過屈服載荷后，繼續(xù)加載，將試件壓成鼓形即可停止加載。鑄鐵試件加壓至試件破壞為止。4）、初值置零；5）、點擊開始試驗按鈕，開始試驗，試驗結(jié)束自動停止，生成試驗報告；6）、安裝下一根試樣，重復(fù)步驟8），直到所有試樣全部試

8、驗結(jié)束；7）、打印試驗報告；五、實驗結(jié)果讀取記錄鑄鐵的強度極限 （2-2）其中，為試件實驗前最小直徑。六、實驗報告要求 學(xué)號：學(xué)生姓名：成績： 專業(yè)： 班級： 日期：指導(dǎo)教師： 1、實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備3、實驗機構(gòu)及測試原理圖4、實驗內(nèi)容和步驟5、實驗數(shù)據(jù)與曲線6、結(jié)論七、注意事項 1.加載不得超載。 2.實驗完畢，應(yīng)釋放加載機構(gòu)，將負載卸至空載。八、思考題 （1）根據(jù)鑄鐵試件的壓縮破壞形式分析其破壞原因，并與拉伸作比較？（2）通過拉伸與壓縮實驗，比較鑄鐵的強度極限在拉伸和壓縮時的差別？實驗三 純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律實驗一、 實驗?zāi)康?. 測定梁在純彎曲時橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律

9、2. 驗證純彎曲梁的正應(yīng)力計算公式二、 實驗儀器設(shè)備和工具1. 組合實驗臺中純彎曲梁實驗裝置2. XL2118A系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3. 游標卡尺、鋼板尺三、 實驗原理及方法在純彎曲條件下，根據(jù)平面假設(shè)和縱向纖維間無擠壓的假設(shè)，可得到梁橫截面上任一點的正應(yīng)力，計算公式為=M·y/Iz式中：M為彎矩；M=P·a/2； Iz為橫截面對中性軸的慣性矩；y為所求應(yīng)力點至中性軸的距離。鉸支梁受力變形原理分析簡圖如圖1所示。純彎曲實驗裝置簡圖LaaFFFFaaa)b)FQFFMFaFac)構(gòu)件AB力學(xué)簡化模型ADCACCCCCCC彎矩： M=F a F=P/2圖1 純彎曲梁受力分析簡化圖

10、為了測量梁在純彎曲時橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律，在梁的純彎曲段沿梁側(cè)面不同高度，平行于軸線貼有應(yīng)變片（如圖2）。實驗可采用半橋單臂、公共補償、多點測量方法。加載采用增量法，即每增加等量的載荷P，測出各點的應(yīng)變增量i實，然后分別取各點應(yīng)變增量的平均值，依次求出各點的應(yīng)力增量 i實=Ei實 ( i=1，2，3，4，5)將實測應(yīng)力值與理論應(yīng)力值進行比較，以驗證彎曲正應(yīng)力公式。12345圖2 應(yīng)變片在梁中的位置實驗接線方法實驗接橋采用1/4橋（半橋單臂）方式，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖3所示。使用彎曲梁上的1#、2#、3#、4#及5#應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）分別連接到應(yīng)變儀測點的A/B上，測點上的B和

11、B1用短路片短接；溫度補償應(yīng)變片連接到橋路選擇端的A/D上，橋路選擇短接線將D1/D2短接，并將所有螺釘旋緊。四、 實驗步驟1. 設(shè)計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測量矩形截面梁的寬度b和高度h、載荷作用點到梁支點距離a及各應(yīng)變片到中性層的距離yi。見附表13. 擬訂加載方案。可先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0，估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax4000N），分46級加載。4. 根據(jù)加載方案，調(diào)整好實驗加載裝置。5. 按實驗要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6. 加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻

12、應(yīng)變片的應(yīng)變值i實，直到最終載荷。實驗至少重復(fù)兩次。見附表2。7. 作完實驗后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實驗現(xiàn)場，將所用器設(shè)備復(fù)原，實驗資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。五、 注意事項1. 測試儀未開機前，一定不要進行加載，以免在實驗中損壞試件。2. 實驗前一定要設(shè)計好實驗方案，準確測量實驗計算用數(shù)據(jù)。3. 加載過程中一定要緩慢加載，不可快速進行加載，以免超過預(yù)定加載載荷值，造成測試數(shù)據(jù)不準確，同時注意不要超過實驗方案中預(yù)定的最大載荷，以免損壞試件；該實驗最大載荷4000N。4. 實驗結(jié)束，一定要先將載荷卸掉，必要時可將加載附件一起卸掉，以免誤操作損壞試件。5. 確認載荷完全卸掉后，

13、關(guān)閉儀器電源，整理實驗臺面。附表1 （試件相關(guān)參考數(shù)據(jù)）應(yīng)變片至中性層距離（mm）梁的尺寸和有關(guān)參數(shù)y120寬 度 b = 20mmy210高 度 h = 40mmy30跨 度 L = 600mmy410載荷距離 a = 125mmy520彈性模量 E = 206GPa 泊 松 比 = 0.26慣性矩Iz=bh3/12 附表2 （實驗數(shù)據(jù)）載荷（P-N）測量值（）測點測點測點測點測點通道通道通道通道通道平均值六、 實驗結(jié)果處理1. 實驗值計算根據(jù)測得的各點應(yīng)變值i實求出應(yīng)變增量平均值，代入胡克定律計算各點的實驗應(yīng)力值，因1=10-6，所以各點實驗應(yīng)力計算： ( i=1,2,3,4,5)2. 理

14、論值計算載荷增量 P= N彎距增量 M=P·a/2 N·m各點理論值計算：理=M·y/Iz (i=1,2,3,4,5)3. 繪出實驗應(yīng)力值和理論應(yīng)力值的分布圖分別以橫坐標軸表示各測點的應(yīng)力i實和i理，以縱坐標軸表示各測點距梁中性層位置yi，選用合適的比例繪出應(yīng)力分布圖。4. 實驗值與理論值的比較測 點理論值理(MPa)實際值實(MPa)相對誤差(%)12345實驗四 薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應(yīng)力測定一、 實驗?zāi)康?. 用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進行比較2. 測定空心圓管在彎扭組合變形作用下的彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力3. 進一步掌握電測

15、法二、 實驗儀器設(shè)備和工具1. 彎扭組合實驗裝置2. XL2118A系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3. 游標卡尺、鋼板尺三、 實驗原理和方法1. 測定主應(yīng)力大小和方向空心圓管受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的ABCD截面處應(yīng)變片位置及平面應(yīng)力狀態(tài)（如圖1）。在B點單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力x，由扭矩引起的剪應(yīng)力n，主應(yīng)力是一對拉應(yīng)力1和一對壓應(yīng)力3，單元體上的正應(yīng)力x和剪應(yīng)力n可按下式計算 x=M/Wz n=Mn/WT式中 M 彎矩，M=P·L Mn 扭矩，Mn= P·a Wz 抗彎截面模量，對空心圓筒： WT 抗扭截面模量，對空心圓筒： 由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及

16、其方向 圖1 圓筒的B-D截面應(yīng)變片位置及B點應(yīng)力狀態(tài)本實驗裝置采用45°直角應(yīng)變花，在A、B、C、D點各貼一組應(yīng)變花（如圖2所示），B點或D點應(yīng)變花上三個應(yīng)變片的a角分別為-45°、0°、45°，該點主應(yīng)變和主方向 主應(yīng)力和主方向 圖2 測點應(yīng)變花布置及空心圓管截面圖實驗接線方法實驗接橋采用1/4橋（半橋單臂）方式，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖3所示。使用空心圓管上下頂點應(yīng)變花的應(yīng)變片（4#6#、10#12#，即工作應(yīng)變片）分別連接到應(yīng)變儀測點的A/B上，測點上的B和B1用短路片短接；溫度補償應(yīng)變片連接到橋路選擇端的A/D上，橋路選擇短接線將D1/D

17、2短接，并將所有螺釘旋緊。2. 彎曲正應(yīng)力空心圓管雖為彎扭組合變形，但B和D兩點沿X方向只有因彎曲引起的拉伸和壓縮應(yīng)變，且兩應(yīng)變等值異號，因此將B和D兩點應(yīng)變片R5和R11，采用半橋組橋方式測量，即可得到B、D兩點所在截面由彎矩引起的軸向應(yīng)變M（M=d/2），則該截面的彎曲正應(yīng)力實驗值為x =EM=Ed/2實驗接線方法實驗接橋采用半橋方式，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖4所示。使用空心圓管上下頂點應(yīng)變花的0°應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）組成半橋連接到應(yīng)變儀測點的A/B（5#）和B/C（11#）上，橋路選擇端的A/D點懸空，測點上的B和B1短路片斷開，橋路選擇短接線連接到D2/D3點，并將所

18、有螺釘旋緊。3. 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力當(dāng)空心圓管受扭轉(zhuǎn)時，A和C兩點45°方向和-45°方向的應(yīng)變片，即R1、R3、R7、R9四個應(yīng)變片采用全橋組橋方式進行測量，可得到A和C兩點由扭轉(zhuǎn)引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變n（n=d/4）。則可得到A和C兩點所在截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力實驗值為實驗接線方法實驗接橋采用全橋方式，使用空心圓管上下頂點應(yīng)變花的±45°應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）按順序連接到應(yīng)變儀測點的A/B（1#）、B/C（3#）、C/D（7#）和A/D（9#）上，測點上的B和B1短路片斷開，橋路選擇短接線懸空，并將所有螺釘旋緊。四、 實驗步驟1. 設(shè)計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測

19、量試件尺寸、加力臂長度和測點距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。見附表13. 將空心圓管上的應(yīng)變片按不同測試要求接到儀器上，組成不同的測量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。1) 主應(yīng)力大小、方向測定：將B或D點的三個應(yīng)變片按半橋單臂、公共溫度補償法組成測量線路進行測量。2) 彎曲正應(yīng)力測定：將B和D兩點的R5和R11兩只應(yīng)變片按半橋雙臂組成測量線路進行測量M（M=d/2）。3) 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力測定：將A和C兩點的R1、R3、R7、R9四只應(yīng)變片按全橋方式組成測量線路進行測量n（n=d/4）。4. 擬訂加載方案?？上冗x取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pma

20、x（該實驗載荷范圍Pmax700N），分46級加載。5. 根據(jù)加載方案，調(diào)整好實驗加載裝置。6. 加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實驗至少重復(fù)兩次。見附表2，附表37. 作完實驗后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實驗資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。8. 實驗裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動圓筒的自由端和力臂。五、 注意事項1. 測試儀未開機前，一定不要進行加載，以免在實驗中損壞試件。2. 實驗前一定要設(shè)計好實驗方案，準確

21、測量實驗計算用數(shù)據(jù)。3. 加載過程中一定要緩慢加載，不可快速進行加載，以免超過預(yù)定加載載荷值，造成測試數(shù)據(jù)不準確，同時注意不要超過實驗方案中預(yù)定的最大載荷，以免損壞試件；該實驗最大載荷700N。4. 實驗結(jié)束，一定要先將載荷卸掉，必要時可將加載附件一起卸掉，以免誤操作損壞試件。5. 確認載荷完全卸掉后，關(guān)閉儀器電源，整理實驗臺面附表1 （試件相關(guān)參考數(shù)據(jù)）圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計算長度 L =240 mm彈性模量 E=206 GPa外 徑 D =40 mm泊 松 比 =0.26內(nèi) 徑 d =32mm(鋼)/34mm（鋁）彈性模量 E=70 GPa扇臂長度 a =248mm泊 松 比 =0.3附表

22、2 （B或D主應(yīng)力實驗數(shù)據(jù)）載荷(P-N)測量值（）45°0°-45°通道通道通道平均值附表3（實驗數(shù)據(jù)）載荷(P-N)測量值（）測點（B/D-0°）M測點（A/C±45°）n通道通道平均值六、 實驗結(jié)果處理1. 主應(yīng)力及方向B點或D點實測值主應(yīng)力及方向計算：B點或D點理論值主應(yīng)力及方向計算：2. 計算彎曲正應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力理論計算：彎曲正應(yīng)力x=M/Wz 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力n=Mn/WT 實測值計算：彎曲正應(yīng)力 x =EM=Ed/2扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 3. 實驗值與理論值比較B點或D點主應(yīng)力及方向比較內(nèi)容實驗值理論值相對誤差(%)B點或D點1(MP

23、a) 3(MPa) a(°) 彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力比較內(nèi)容實驗值理論值相對誤差(%)M(MPa)n(MPa) 實驗五 材料彈性模量E和泊松比的測定一、 實驗?zāi)康?. 測定常用金屬材料的彈性模量E和泊松比2. 驗證胡克（Hooke）定律二、 實驗儀器設(shè)備和工具1. 組合實驗臺中拉伸裝置2. XL2118A系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3. 游標卡尺、鋼板尺三、 實驗原理和方法試件采用矩形截面試件，電阻應(yīng)變片布片方式如圖1。在試件中央截面上，沿前后兩面的軸線方向分別對稱的貼一對軸向應(yīng)變片R1、R1和一對橫向應(yīng)變片R2、R2，以測量軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變。圖1 拉伸試件及布片圖1. 彈性模量E的測定由于

24、實驗裝置和安裝初始狀態(tài)的不穩(wěn)定性，拉伸曲線的初始階段往往是非線性的。為了盡可能減小測量誤差，實驗宜從一初載荷P0（P00）開始，采用增量法，分級加載，分別測量在各相同載荷增量P作用下，產(chǎn)生的應(yīng)變增量，并求出的平均值。設(shè)試件初始橫截面面積為A0，又因=l/l，則有E=P/(A0) 上式即為增量法測E的計算公式。式中 A0 試件截面面積 軸向應(yīng)變增量的平均值用上述板試件測E時，合理地選擇組橋方式可有效地提高測試靈敏度和實驗效率。采用相對橋臂測量將兩軸向應(yīng)變片分別接在電橋的相對兩臂（AB、CD），兩溫度補償片接在相對橋臂（BC、DA），偏心彎曲的影響可自動消除。根據(jù)橋路原理得到d=2p測量靈敏度提高

25、2倍。圖2彈性模量測試實驗組橋方式2. 泊松比的測定利用試件上的橫向應(yīng)變片和補償應(yīng)變片合理組橋，為了盡可能減小測量誤差，實驗宜從一初載荷P0（P00）開始，采用增量法，分級加載，分別測量在各相同載荷增量P作用下，橫向應(yīng)變增量和縱向應(yīng)變增量。求出平均值，按定義便可求得泊松比。3. 實驗接線方式實驗接橋采用全橋方式，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖3所示。將試件上的應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）連接到應(yīng)變儀測點的A/B和C/D上，溫度補償片接到應(yīng)變儀測點的B/C和A/D上，測點上的B和B1用短路片斷開，橋路選擇短接線懸空，并將所有螺釘旋緊。彈性模量E測定時，使用與軸向方向平行（縱向）的兩個應(yīng)變片；泊松比測定

26、時，使用與軸線方向垂直（橫向）的兩個應(yīng)變片。橫向應(yīng)變片的應(yīng)變值與縱向應(yīng)變片的應(yīng)變值的比值的絕對值即為被測材料的泊松比。四、 實驗步驟1. 設(shè)計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測量試件尺寸。在試件標距范圍內(nèi)，測量試件三個橫截面尺寸，取三處橫截面面積的平均值作為試件的橫截面面積A0。見附表13. 擬訂加載方案。可先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0 （一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax該實驗載荷范圍Pmax5000N），分46級加載。4. 根據(jù)加載方案，調(diào)整好實驗加載裝置。5. 按實驗要求接好線（為提高測試精度建議采用圖2所示相對橋臂測量方法，縱向應(yīng)變d=2p，橫向應(yīng)變d=2p），調(diào)整好儀器，檢查

27、整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6. 加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實驗至少重復(fù)兩次。見附表2，相對橋臂測量數(shù)據(jù)表格，其他組橋方式實驗表格可根據(jù)實際情況自行設(shè)計。7. 作完實驗后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實驗資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。五、 注意事項1. 測試儀未開機前，一定不要進行加載，以免在實驗中損壞試件。2. 實驗前一定要設(shè)計好實驗方案，準確測量實驗計算用數(shù)據(jù)。3. 加載過程中一定要緩慢加載，不可快速進行加載，以免超過預(yù)定加載載荷值，

28、造成測試數(shù)據(jù)不準確，同時注意不要超過實驗方案中預(yù)定的最大載荷，以免損壞試件；該實驗最大載荷5000N。4. 實驗結(jié)束，一定要先將載荷卸掉，必要時可將加載附件一起卸掉，以免誤操作損壞試件。5. 確認載荷完全卸掉后，關(guān)閉儀器電源，整理實驗臺面附表1 （試件相關(guān)參考數(shù)據(jù)）試件厚度h（mm）寬度b（mm）橫截面面積A0=bh（mm2）截面4.830截面4.830截面4.830平均4.830彈性模量 E = 206GPa泊松比 = 0.26附表2 （實驗數(shù)據(jù)）載荷(P-N)測量值（）測點測點通道通道平均值六、 實驗結(jié)果處理1. 彈性模量計算 2. 泊松比計算 實驗六 單桿雙鉸支壓桿穩(wěn)定實驗一、 實驗?zāi)康?/p>

29、1. 用電測法測定兩端鉸支壓桿的臨界載荷Pcr，并與理論值進行比較，驗證歐拉公式2. 觀察兩端鉸支壓桿喪失穩(wěn)定的現(xiàn)象二、 實驗儀器設(shè)備與工具1. 材料力學(xué)組合實驗臺中壓桿穩(wěn)定實驗部件2. XL2118A系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3. 游標卡尺、鋼板尺三、 實驗原理和方法對于兩端鉸支，中心受壓的細長桿其臨界力可按歐拉公式計算式中 Imin杠桿橫截面的最小慣性矩；Imin =bh3/12 L 壓桿的計算長度（見圖1）。 壓桿長度系數(shù)半橋接線方式曲線(b)1/4橋接線方式曲線(a)圖1 彎曲狀態(tài)的壓桿和P-曲線圖1（b）中AB水平線與P軸相交的P值，即為依據(jù)歐拉公式計算所得的臨界力Pcr的值。在A點之前，當(dāng)

30、PPcr時壓桿始終保持直線形式，處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。在A點，P=Pcr時，標志著壓桿喪失穩(wěn)定平衡的開始，壓桿可在微彎的狀態(tài)下維持平衡。在A點之后，當(dāng)PPcr時壓桿將喪失穩(wěn)定而發(fā)生彎曲變形。因此，Pcr是壓桿由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的臨界力。實際實驗中的壓桿，由于不可避免地存在初曲率，材料不均勻和載荷偏心等因素影響，由于這些影響，在P遠小于Pcr時，壓桿也會發(fā)生微小的彎曲變形，只是當(dāng)P接近Pcr時彎曲變形會突然增大，而喪失穩(wěn)定。實驗測定Pcr時，采用可采用本材料力學(xué)多功能實驗裝置中壓桿穩(wěn)定實驗部件，該裝置上、下支座為V型槽口，將帶有圓弧尖端的壓桿裝入支座中，在外力的作用下，通過能上下活動的上支座

31、對壓桿施加載荷，壓桿變形時，兩端能自由地繞V型槽口轉(zhuǎn)動，即相當(dāng)于兩端鉸支的情況。利用電測法在壓桿中央兩側(cè)各貼一枚應(yīng)變片R1和R2，如圖1（a）所示。假設(shè)壓桿受力后如圖標向右彎曲情況下，以1和2分別表示應(yīng)變片R1和R2左右兩點的應(yīng)變值，此時，1是由軸向壓應(yīng)變與彎曲產(chǎn)生的拉應(yīng)變之代數(shù)和，2則是由軸向壓應(yīng)變與彎曲產(chǎn)生的壓應(yīng)變之代數(shù)和。當(dāng)P<<Pcr時，壓桿幾乎不發(fā)生彎曲變形，1和2均為軸向壓縮引起的壓應(yīng)變，兩者相等，當(dāng)載荷P增大時，彎曲應(yīng)變1則逐漸增大，1和2的差值也愈來愈大；當(dāng)載荷P接近臨界力Pcr時，二者相差更大，而1變成為拉應(yīng)變。故無論是1還是2，當(dāng)載荷P接近臨界力Pcr時，均急劇

32、增加。如用縱坐標代表載荷P，橫坐標代表應(yīng)變，則壓桿的P-關(guān)系曲線如圖1（b）所示，兩條曲線分別表示試件上兩個應(yīng)變片的兩種接橋方式時的載荷與應(yīng)變之間的關(guān)系曲線。從圖中可以看出，當(dāng)P接近Pcr時，P-1和P-2曲線都接近同一水平漸進線AB，A點對應(yīng)的縱坐標大小即為實驗臨界壓力值。實驗接線方式1. 實驗接橋采用1/4橋（半橋單臂）方式時，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖2所示。使用壓桿試件上的兩側(cè)的應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）分別連接到應(yīng)變儀測點的A/B上，測點上的B和B1用短路片短接；溫度補償應(yīng)變片連接到橋路選擇端的A/D上，橋路選擇短接線將D1/D2短接，并將所有螺釘旋緊。2. 實驗接橋采用半橋方式時，應(yīng)變片與應(yīng)變儀組橋接線方法如圖3所示。將試件上兩側(cè)的應(yīng)變片（即工作應(yīng)變片）連接到應(yīng)變儀測點的A/B和B/C上；橋路選擇端的A/D點懸空，測點上的B和B1用