材料力學(xué)實驗-供參考

1、實驗一 實驗緒論材料力學(xué)實驗室實驗儀器大型儀器：100kN（10T）微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)；200kN（20T）微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)；WEW-300C微機(jī)屏顯式液壓萬能試驗機(jī) ；WAW-600C微機(jī)控制電液伺服萬能試驗機(jī) 小型儀器：彎曲測試系統(tǒng)；靜態(tài)數(shù)字應(yīng)變儀應(yīng)變電橋的工作原理材料力學(xué)實驗與材料力學(xué)的關(guān)系材料力學(xué)實驗的要求課前預(yù)習(xí)獨立完成性能實驗結(jié)果表達(dá)執(zhí)行修約規(guī)定曲線圖一律用方格紙描述，并用平滑曲線連接應(yīng)力分析保留小數(shù)后一到二位實驗二 軸向壓縮實驗實驗預(yù)習(xí)實驗?zāi)康臏y定低碳鋼壓縮屈服點測定灰鑄鐵抗壓強(qiáng)度實驗原理及方法金屬的壓縮試樣一般制成很短的圓柱，以免被壓彎。圓柱高度約為直徑的1.5倍3倍

2、?；炷痢⑹系葎t制成立方形的試塊。低碳鋼壓縮時的曲線如圖所示。實驗表明：低碳鋼壓縮時的彈性模量E和屈服極限，都與拉伸時大致相同。進(jìn)入屈服階段以后，試樣越壓越扁，橫截面面積不斷增大，試樣抗壓能力也繼續(xù)增強(qiáng)，因而得不到壓縮時的強(qiáng)度極限。實驗步驟放試樣計算機(jī)程序清零開始加載取試樣，記錄數(shù)據(jù)軸向壓縮實驗原始數(shù)據(jù) 指導(dǎo)老師簽名：徐軸向壓縮數(shù)據(jù)處理測試的壓縮力學(xué)性能匯總強(qiáng)度確定的計算過程：實驗三 軸向拉伸實驗實驗預(yù)習(xí)實驗?zāi)康模?）、用引伸計測定低碳鋼材料的彈性模量E；（2）、測定低碳鋼的屈服強(qiáng)度 ，抗拉強(qiáng)度 。斷后伸長率和斷面收縮率 ；（3）、測定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度 ，比較兩種材料的拉伸力學(xué)性能和斷口特征。

3、2、實驗原理及方法I彈性模量E及強(qiáng)度指標(biāo)的測定。（見圖） 低碳鋼拉伸曲線 鑄鐵拉伸曲線（1）測彈性模量用等增量加載方法：Fo（10%20%）Fs， Fn（70%80%）Fs加載方案為：F0=5，F(xiàn)1=8，F(xiàn)2=11，F(xiàn)3=14，F(xiàn)4=17 ，F(xiàn)5 =20 （單位：kN）數(shù)據(jù)處理方法： 平均增量法 （1）線性擬合法 （2）lo 原始標(biāo)距 Aom 原始標(biāo)距范圍內(nèi)橫截面面積的平均值 引伸計伸長增量的平均值； （2）、強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度 （N/mm2或MPa） 抗拉強(qiáng)度（N/mm2或MPa）II、塑性指標(biāo) 的測定:斷后伸長率 斷面收縮率 l1拉斷后的標(biāo)距長度 A0原始橫截面積的最小值。 A1頸縮處的最小

4、橫截面積。通過預(yù)習(xí)回答下列問題如何測定試樣的原始橫截面面積 游標(biāo)卡尺低碳鋼的屈服強(qiáng)度通常取屈服階段的哪個載荷進(jìn)行計算 下屈服階段對低碳鋼試樣拉斷后的標(biāo)距測量，什么情況可以直接對接測量？什么情況要求用斷口移中法測量？（要仔細(xì)閱讀標(biāo)距測量斷口移中法） 1/3*l0內(nèi)，否則且測量結(jié)果不合格的時候可采用斷口移中法測量。實驗原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理低碳鋼拉伸彈性模量E的測定E值強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)的測定 指導(dǎo)老師簽名：徐強(qiáng)度和斷面收縮率確定的計算過程： 思考題 1、測定E時為何要加初載荷F0，限制最高載荷Fn？采用分級加載的目的是什么？為了減小誤差。分級加載目的是使測得的彈性模量E減小誤差，同時驗證材料是否處于彈

5、性狀態(tài)，以保證實驗結(jié)果的可靠性。實驗四 扭轉(zhuǎn)破壞實驗實驗預(yù)習(xí)實驗?zāi)康?實驗原理及方法低碳鋼實驗步驟：1、測量試樣；2、檢查設(shè)備線路，并打開設(shè)備電源以及配套軟件操作界面； 3、安裝扭角測試裝置，將一個定位環(huán)夾盒套在試樣的一端，裝上卡盤，將螺釘擰緊，再將另一個定位環(huán)夾套在試樣的另一端，裝上另一卡盤；根據(jù)不同的試樣標(biāo)距要求，將試樣擱放在相應(yīng)的V形塊上，使卡盤和V形塊的兩端貼緊，保證卡盤與試樣垂直，以確保標(biāo)距準(zhǔn)確，將卡盤上的螺母擰緊；4、將試驗機(jī)兩端夾頭對正，裝夾試件，進(jìn)行保護(hù)，清零；5、記錄實驗數(shù)據(jù)；6、實驗結(jié)束后，取下試件，觀察試樣破壞斷口形貌，打印實驗結(jié)果，關(guān)閉軟件，關(guān)閉電源。鑄鐵實驗步驟：與低

6、碳鋼扭轉(zhuǎn)實驗步驟相同。鑄鐵是脆性材料，只需記錄試件的最大扭矩?zé)o需安裝扭角測量裝置。實驗原始數(shù)據(jù) 指導(dǎo)老師簽名：徐數(shù)據(jù)處理強(qiáng)度確定的計算過程：思考題低碳鋼試件沿圓周方向出現(xiàn)滑移線，此后經(jīng)歷大量塑性變形并沿橫截面斷裂，縱向線扭轉(zhuǎn)了一定角度，圓周線和縱向線都偏移了一定角度，但圓筒沿軸線及周線的長度都沒有變化。說明了扭轉(zhuǎn)平面假設(shè)的正確性。低碳鋼試樣和鑄鐵試樣的扭轉(zhuǎn)破壞斷口形貌有很大的差別。低碳鋼試樣的斷面與橫截面重合，斷面是最大切應(yīng)力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切破壞。鑄鐵試樣的斷面是與試樣軸線成45度角的螺旋面，斷面是最大拉應(yīng)力作用面，斷口較為粗糙，因而最大拉應(yīng)力造成的拉伸斷裂破壞。實驗五 低碳鋼

7、切變模量G的測定實驗預(yù)習(xí)實驗?zāi)康?、測定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時的剪切彈性模量G；2、了解扭角儀的原理。實驗原理及方法 機(jī)測法 ， 電測法純剪切 ，圖（b）Lo（標(biāo)矩）100mm，（表分表讀數(shù)）1/100mm ，極慣性矩平均增量法 ，注意：每加一級砝碼需輕敲擊一下加力桿以克服變形傳遞時的機(jī)械間隙。 ， 圖（c）半橋接法應(yīng)變儀讀數(shù)平均增量法本次實驗應(yīng)變儀選用半橋組橋方式，畫出相應(yīng)的電路原理圖。實驗原始數(shù)據(jù)切變模量G試驗試樣尺寸及有關(guān)參數(shù)切變模量G試樣結(jié)果G取三位有效數(shù)字。數(shù)據(jù)處理討論比較機(jī)測法和電測法測G的結(jié)果，對兩種方法的優(yōu)缺點、精度、可靠性進(jìn)行討論。電測法的靈敏度高，精確度也比較高，可以實測，遙測。高溫

8、，高壓，動態(tài)等特殊工作條件都可以使用，而缺點是不能測出構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變，也不能準(zhǔn)確地反映應(yīng)變分部的急劇變化。而機(jī)測法操作簡單但是精度不高。實驗六 純彎曲梁的正應(yīng)力實驗實驗預(yù)習(xí)I實驗?zāi)康?、初步掌握電測方法和多點測量技術(shù)；2、測定梁在純彎和橫力彎曲下的彎曲正應(yīng)力及其分布規(guī)律。II實驗設(shè)備電子萬能試驗機(jī)或簡易加載設(shè)備；電阻應(yīng)變儀及預(yù)調(diào)平衡箱；進(jìn)行截面鋼梁。III實驗原理IV本次實驗應(yīng)變儀選用1/4組橋方式，畫出相應(yīng)的外接應(yīng)變片接線圖和電路原理圖V根據(jù)梁的尺寸和載荷，用純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力公式分別計算在F=1kN時，橫截面上、下邊緣及距離中性層h/4處的應(yīng)力，并用胡克定律估算梁上應(yīng)變片在F=1kN

9、時的應(yīng)變值二、實驗數(shù)據(jù)鋼梁幾何尺寸bhLaCkE20mm40mm600mm200mm30mm2.19215GPa組別號：方婕 陳宇超 宣哲 何愷杰 指導(dǎo)老師簽名：徐三、數(shù)據(jù)處理橫截面上、下邊緣及距離中性層h/4處在載荷增量為1KN時的實測應(yīng)力增量。橫截面上邊緣是1測點號，下邊緣是5測點號。離中性層誤差計算（中性層的應(yīng)力計算絕對誤差，其他為相對誤差）思考題分析你的原始數(shù)據(jù)記錄，總結(jié)你這次測量數(shù)據(jù)的偏差情況。 從處理的數(shù)據(jù)來看，上邊緣的誤差最小，其他誤差也較小，因此本次測量數(shù)據(jù)的偏差不大，二次在相同F(xiàn)下測量的結(jié)果也較為相近。整理實驗數(shù)據(jù)時，對中間幾個測點，應(yīng)取前后兩枚應(yīng)變片應(yīng)變的平均值。試問在實測

10、中這一平均值可用什么方法直接得到？怎么組橋？請畫出測量橋的電路原理圖。在實測中前后2枚應(yīng)變片是沒辦法直接測得平均值的，因為如果將前后2枚應(yīng)變片組成半橋測量的話，其應(yīng)變值剛好互相抵消了。只有上下2枚應(yīng)變片是可以組成半橋來直接測量的，一個受拉，一個受壓，更改下方式或系數(shù)就可以直接得到其平均值。實驗七 彎扭組合變形的主應(yīng)力測定實驗預(yù)習(xí)I實驗?zāi)康臏y定圓管在扭彎組合變形下一點處的主應(yīng)力；測定圓管在扭彎組合變形下的彎矩和扭矩。 II實驗原理彎矩M測定。在貼片情況下，應(yīng)彎矩引起X方向的應(yīng)變，利用半橋接法可以得到加載時應(yīng)變儀讀數(shù),溫度影響不用考慮，此外，可得，即利用+45/-45應(yīng)變片組成全橋，可以測得扭矩。

11、 III理論計算載荷為9.8N時圓管各測量點（有2點）的主應(yīng)力大小及方向（要求畫出主單元體，明確X軸的方位）A:B: IV本實驗所用應(yīng)變花的布片示意圖和簡要說明（要求設(shè)定的X軸與上述“3”的設(shè)定一致）。實驗原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理根據(jù)你的實測應(yīng)變增量值，計算載荷為9.8N時圓管測量點的主應(yīng)力大小及方向（要求畫出主單元體，明確X軸的方位）AB實驗八 壓桿穩(wěn)定實驗實驗預(yù)習(xí)I實驗?zāi)康挠^察壓桿的失穩(wěn)測定兩端鉸支壓桿的臨界壓力觀察改變支座約束對壓桿臨界壓力的影響II設(shè)備及裝置帶有力傳感和顯示器的簡易加載裝置或萬能電子試驗機(jī)數(shù)字應(yīng)變儀大量程百分表及支架游標(biāo)卡尺及卷尺試樣，壓桿試樣為由彈簧鋼制成的細(xì)長桿，截面為矩形

12、，兩端加工成帶有小圓弧的刀刃，在試樣中點的左右兩端各貼一枚應(yīng)變片。支座，支座為淺V性壓桿變形時兩端可以繞著Z軸轉(zhuǎn)動，故可作為鉸支架。III實驗原理及方法加載時，應(yīng)變儀讀數(shù)不可超過2500 ，以防產(chǎn)生塑性變形。實驗原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理（用matlab軟件繪制）由圖可知臨界壓力應(yīng)該是800N。這是實測值。而理論值得計算如下：實測值只是由圖估計，另外測量時由于儀器老化等問題也會出現(xiàn)誤差。思考題若臨界壓力的實測值遠(yuǎn)低于理論值，其主要原因是什么？有可能是V形支座的底線不在壓桿的同一縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，也有可能是材料不均勻程度較大，壓力偏心現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致臨界壓力實測值遠(yuǎn)低于理論值；可能在裝夾壓桿時，壓桿就有受力，

13、有初始彎曲，受初始彎矩等因素的影響；由于實驗所用儀器精度較低，不能準(zhǔn)確顯示實際壓力。實驗九 沖擊實驗實驗預(yù)習(xí)實驗?zāi)康膇了解沖擊實驗的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能。ii測定低碳鋼和鑄鐵的沖擊韌度值。設(shè)備及裝置i擺式?jīng)_擊試驗機(jī)ii游標(biāo)卡尺實驗原理和方法沖擊實驗是研究材料對于動荷抗力的一種實驗，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的機(jī)構(gòu)性質(zhì)，所以材料對動載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)。往往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。 此外在金屬材料的沖擊實驗中，還可以揭示了靜載荷時，不易發(fā)現(xiàn)的某結(jié)構(gòu)特點和工作條件對機(jī)械性能的影響（如應(yīng)力集中，材料內(nèi)部缺陷，化學(xué)成分和加荷時溫度，受力狀態(tài)