材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體第1頁(yè)/共67頁(yè)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)電測(cè)純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)材料常數(shù)E、μ測(cè)定實(shí)驗(yàn)

測(cè)E測(cè)G

電測(cè)

拉壓

扭轉(zhuǎn)第2頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)一、拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)一、低碳鋼拉伸試驗(yàn)二、低碳鋼拉伸試驗(yàn)三、鑄鐵壓縮試驗(yàn)總目錄第3頁(yè)/共67頁(yè)一、低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

觀察、比較低碳鋼(Q235鋼)和鑄鐵的拉伸過(guò)程及破壞現(xiàn)象，測(cè)定其主要的力學(xué)性能指標(biāo)，并比較其機(jī)械性能。

2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

2．游標(biāo)卡尺

3．刻線機(jī)第4頁(yè)/共67頁(yè)低碳鋼：含碳量在0.25%以下的碳素鋼。試件:圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件：l=10d或l=5d試驗(yàn)條件:常溫、靜載10d5d3、實(shí)驗(yàn)概述拉伸速度：5mm/min

第5頁(yè)/共67頁(yè)試驗(yàn)設(shè)備電子試驗(yàn)機(jī)第6頁(yè)/共67頁(yè)刻線機(jī)液壓試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺引伸儀第7頁(yè)/共67頁(yè)試驗(yàn)原理：第8頁(yè)/共67頁(yè)安裝試件第9頁(yè)/共67頁(yè)開(kāi)始加載F△l第10頁(yè)/共67頁(yè)低碳鋼Q235拉伸時(shí)的拉伸圖第11頁(yè)/共67頁(yè)頸縮現(xiàn)象第12頁(yè)/共67頁(yè)杯錐狀低碳鋼拉伸破壞斷口第13頁(yè)/共67頁(yè)4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析第14頁(yè)/共67頁(yè)①?gòu)椥詷O限或比例極限：②屈服極限。測(cè)定三類指標(biāo)(1)強(qiáng)度指標(biāo)③強(qiáng)度極限第15頁(yè)/共67頁(yè)（２）彈性指標(biāo)：彈性模量Ｅ；（３）塑性指標(biāo)①延伸率δ：工程中稱為塑性材料；為脆性材料；第16頁(yè)/共67頁(yè)斷后標(biāo)距的確定方法

將斷裂的試件緊對(duì)到一起，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出斷裂后試件標(biāo)距間的長(zhǎng)度即得l1。

第17頁(yè)/共67頁(yè)②斷面收縮率ψ：第18頁(yè)/共67頁(yè)試件直徑的確定方法初始直徑d0

用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中間等直段兩端及中間這三個(gè)橫截面處的直徑，并在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直方向各測(cè)量一次并取平均值，用三個(gè)平均值中最小的值作為試件的初始直徑d0

。斷后直徑d1

將斷裂的試件的斷口緊對(duì)在一起，在斷口（細(xì)頸）斷面兩個(gè)相互垂直的方向上量取并取最小值作為斷后直徑d1。

返回目錄第19頁(yè)/共67頁(yè)二、鑄鐵拉伸時(shí)的力學(xué)性能（灰口鑄鐵）

拉伸速度：0.2mm/min第20頁(yè)/共67頁(yè)典型斷口比較鑄鐵低碳鋼鑄鐵低碳鋼第21頁(yè)/共67頁(yè)鑄鐵拉伸破壞特點(diǎn)應(yīng)力－應(yīng)變曲線為一段微彎曲線;無(wú)明顯的直線部分，無(wú)屈服、無(wú)頸縮現(xiàn)象;在較小的應(yīng)力下被拉斷；拉斷前的變形小，(1)(2)延伸率很小，是典型的脆性材料；第22頁(yè)/共67頁(yè)脆性材料只有唯一的強(qiáng)度指標(biāo)(3)強(qiáng)度極限試件拉斷時(shí)所能承受的最大應(yīng)力；(4)測(cè)定指標(biāo)強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限δ

返回目錄第23頁(yè)/共67頁(yè)三、鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察和比較低碳鋼（Q235鋼）和鑄鐵壓縮時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象。

2．測(cè)定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限σs和鑄鐵的強(qiáng)度極限σb。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

2．游標(biāo)卡尺第24頁(yè)/共67頁(yè)試件：短圓柱:以免被壓彎；3、實(shí)驗(yàn)概述第25頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備：放置試件第26頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第27頁(yè)/共67頁(yè)②、壓縮強(qiáng)度極限壓縮強(qiáng)度極限＝（４～５）拉伸強(qiáng)度極限位于度角的斜面上;①、無(wú)明顯的直線部分、無(wú)屈服、無(wú)頸縮；明顯增大;③、斷面：由最大切應(yīng)力引起破壞。壓縮破壞特點(diǎn)第28頁(yè)/共67頁(yè)①、屈服階段以前，低碳鋼的壓縮曲線拉壓曲線大致重合，拉壓時(shí)的彈性模量Ｅ，屈服極限大致相同；故塑性材料的拉壓強(qiáng)度相等。說(shuō)明：第29頁(yè)/共67頁(yè)②、屈服階段以后：低碳鋼試件越壓越扁，橫截面不斷增大，抗壓能力繼續(xù)提高，得不到壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限指標(biāo)可由拉伸實(shí)驗(yàn)得到

返回目錄第30頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)二、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)總目錄一、低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)二、鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)第31頁(yè)/共67頁(yè)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解扭轉(zhuǎn)的變形特點(diǎn)和塑性材料與脆性材料斷口的區(qū)別，并測(cè)定低碳鋼的扭轉(zhuǎn)屈服極限τs、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限τb和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限τb。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．WNJ—1000扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)

2．低碳鋼試件、鑄鐵試件

第32頁(yè)/共67頁(yè)3、實(shí)驗(yàn)概述試件第33頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備WNJ—1000扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)

第34頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)步驟1、試件的準(zhǔn)備：在試件的軸線方向用油漆畫(huà)一條直線以便觀察受扭時(shí)的變形情況。

2、選擇合適的加載速率。

3、加載并觀察扭轉(zhuǎn)變形（油漆直線的變化情況）。直到斷裂，并觀察斷口形狀。第35頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（b）鑄鐵(a)低碳鋼第36頁(yè)/共67頁(yè)低碳鋼破壞斷面鑄鐵破壞斷面第37頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)三、電測(cè)純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)

總目錄1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

驗(yàn)證梁發(fā)生純彎曲變形條件下，橫截面正應(yīng)力線性分布規(guī)律的正確性。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)裝置2．電阻應(yīng)變儀第38頁(yè)/共67頁(yè)3、實(shí)驗(yàn)概述彎曲裝置示意圖

彎曲應(yīng)力分布圖

第39頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備CLDS-2000型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)第40頁(yè)/共67頁(yè)正應(yīng)力測(cè)試梁第41頁(yè)/共67頁(yè)電測(cè)法的基本原理：

電阻應(yīng)變測(cè)量（簡(jiǎn)稱電測(cè)法）原理是用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將被測(cè)構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量等非電量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行測(cè)量的一種實(shí)驗(yàn)方法。被測(cè)構(gòu)件電阻片電量光、電、機(jī)械傳感器測(cè)量?jī)x器數(shù)據(jù)采集與處理預(yù)測(cè)量物理參量力學(xué)參量機(jī)械參量生物參量電壓電流第42頁(yè)/共67頁(yè)電阻片的構(gòu)造第43頁(yè)/共67頁(yè)電阻片的工作原理金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)的物理學(xué)原理工作的。由物理學(xué)可知，導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：

我們將電阻應(yīng)變片粘貼在受載構(gòu)件上，當(dāng)受到拉伸時(shí)金屬絲將被伸長(zhǎng)電阻值隨之增加，同理受到壓縮時(shí)電阻值將減小，可見(jiàn)電阻值隨變形而發(fā)生變化。由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)變形在一定范內(nèi)，線應(yīng)變與電阻變化率之間存在線性關(guān)系。即：第44頁(yè)/共67頁(yè)應(yīng)變儀電橋的工作原理

采用惠斯通電橋電路測(cè)量應(yīng)變片的阻值變化。四臂電橋如圖所示：第45頁(yè)/共67頁(yè)

當(dāng)在小應(yīng)變、等橋臂（R1=

R2=

R3=R4）、相同的靈敏系數(shù)時(shí)，上式簡(jiǎn)化成下式：

若電橋的四個(gè)臂均與粘貼于構(gòu)件上的電阻片相連，當(dāng)構(gòu)件變形時(shí)，橋臂上的阻值分別變?yōu)椋篟1+R1、R2+R2、R3+R3、R4+R4。此時(shí)BD點(diǎn)的輸出電壓為：可以證明輸出電壓與橋臂阻值的關(guān)系：第46頁(yè)/共67頁(yè)幾種常用的組橋方式：1.單臂測(cè)量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：2.半橋測(cè)量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：3.對(duì)臂測(cè)量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：4.全橋測(cè)量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：第47頁(yè)/共67頁(yè)溫度補(bǔ)償片（?橋測(cè)量或稱單點(diǎn)測(cè)量）

引起電阻片的阻值改變的因素：1.機(jī)械變形；2.溫度變化。溫度變化引起阻值改變的量是無(wú)用的量。可以利用電橋加減特性，通過(guò)溫度補(bǔ)償片來(lái)消除。即單臂（?橋）測(cè)量。43第48頁(yè)/共67頁(yè)半橋測(cè)量在AB，BC兩個(gè)臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。43第49頁(yè)/共67頁(yè)對(duì)臂測(cè)量

在AB，CD兩個(gè)臂上接工作片，BC，DA接溫度補(bǔ)償片。四個(gè)臂的電阻同處一個(gè)溫度場(chǎng)，溫度影響相互抵消。第50頁(yè)/共67頁(yè)全橋測(cè)量

電橋的四個(gè)臂上接工作片，都參與機(jī)械變形，同處一個(gè)溫度場(chǎng)，溫度影響相互抵消。第51頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)步驟1．測(cè)量梁的橫截面尺寸b、h。

2．按指定的、長(zhǎng)度架設(shè)梁，并仔細(xì)調(diào)整使之平穩(wěn)。

3．將各點(diǎn)電阻片導(dǎo)線接在應(yīng)變儀的預(yù)調(diào)平衡箱上，按半橋線路連接，然后，開(kāi)啟電源，預(yù)熱儀器，并將靈敏系數(shù)K鈕旋旋到所需刻度（或相應(yīng)的標(biāo)定數(shù)）。第52頁(yè)/共67頁(yè)4．按給定的載荷加載實(shí)驗(yàn)。從P0～Pn，每次載荷下記錄各點(diǎn)的讀數(shù)。純彎曲情況實(shí)驗(yàn)2～3次。

5．整理數(shù)據(jù)，經(jīng)教師檢查通過(guò)后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，整理儀器用具。第53頁(yè)/共67頁(yè)實(shí)驗(yàn)四、測(cè)E、測(cè)G實(shí)驗(yàn)一、彈性模量E

的測(cè)定二、剪切彈性模量G的測(cè)定總目錄第54頁(yè)/共67頁(yè)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用引伸儀（主要是千分表）測(cè)定材料的拉伸彈性模量E；

2．驗(yàn)證虎克定律；

3．學(xué)會(huì)使用扭轉(zhuǎn)儀，學(xué)會(huì)用逐級(jí)加載法測(cè)定材料的剪切模量G。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備引伸儀、測(cè)E實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測(cè)G儀、游標(biāo)卡尺、卷尺

第55頁(yè)/共67頁(yè)測(cè)E測(cè)G第56頁(yè)/共67頁(yè)測(cè)E測(cè)G第57頁(yè)/共67頁(yè)第58頁(yè)/共67頁(yè)

千分表是通過(guò)齒輪或杠桿將一般的直線位移（直線運(yùn)動(dòng)）轉(zhuǎn)換成指針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后在刻度盤上進(jìn)行讀數(shù)的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。第59頁(yè)/共67頁(yè)讀取方法指示值＝短針的指示值＋長(zhǎng)針的指示值注意：指示值一定要從正對(duì)面讀取第60頁(yè)/共67頁(yè)3、實(shí)驗(yàn)概述（1）彈性模量E

材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其荷載與變形的關(guān)系為：

若已知荷載P及試件尺寸，只要測(cè)得試件伸長(zhǎng)△L即可得出彈性模量E第61頁(yè)/共67頁(yè)第62頁(yè)/共67頁(yè)（2）剪切模量G采用“增量法“逐級(jí)加載第63頁(yè)/共67頁(yè)4、實(shí)驗(yàn)步驟1)測(cè)量試件直徑，在標(biāo)距范圍內(nèi)取三處，每處互相垂直測(cè)得的兩直徑的平均值為該處直徑，再取三個(gè)平均直徑的再平均作為計(jì)算直徑。

2)調(diào)節(jié)千分表至“0”；

3）分五次加載，每加一次，記錄下百分表的讀數(shù)；

4)計(jì)算增量△P作用下，試件所產(chǎn)生的變形增量5)計(jì)算變形增量的平均值，代入公式即得材料的彈性模量E；

測(cè)E第64