材料力学实验
第一章 材料力学实验
第一章材料力学实验基本要求：对一些材料的基本常用力学性能指标进行测定，对根据假设导出的理论公式加以验证。
实验应力的初步分析，掌握所用仪器设备的操作规程及熟练使用仪器设备，进行数据采集及分析，观察实验过程中各种物理现象。
重点与难点：实验方案的制定，惠斯顿电桥的理论知识与实验应用实验误差的分析，仪器设备的操作使用。
前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。
材料力学中的一些理论和公式是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。
学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。
本章是根据温州大学建筑与土木工程学院开设的材料力学实验内容和实验仪器设备情况而编写的，由材料的拉伸、压缩实验，弹性模量、泊松比和剪切模量的测定实验，弯曲正应力试验，以及相关仪器和设备的介绍组成。
编写时主要参考了刘鸿文、吕荣坤的《材料力学实验》、曹以柏、徐温玉的《材料力学测试原理及实验》，王绍铭等的《材料力学实验指导》，以及其他院校的有关实验教学资料。
由于水平和时间有限，本书难免有不足和错误，望广大读者给以批评指正。
主编：王军杨芳二00七年七月第一节实验简介§ 1－1－1 实验的意义和基本内容材料力学实验是教学中的一个重要的环节。
材料力学的结论及定律、材料的力学的性质（机械性质）都要通过实验来验证或测定；各种复杂构件的强度和刚度的研究，也需要通过实验才能解决。
故实验课能巩固、加强和应用基本理论知识，掌握测定材料机械性能及测定应力和变形的基本方法，学会使用有关的机器及仪表（如材料试验机、电阻应变仪等），初步培养独立确定实验方案、分析处理实验结果的能力。
通过实验还能培养严肃认真的工作态度，实事求是的科学作风和爱护财物的优良品质。
因此，实验是工程专业学生必须掌握的基本技能。
材料力学实验一般可以分为以下三类：一、测定材料的的力学性质构件设计时，需要了解所用材料的力学性质。
材料力学实验报告
材料力学实验报告材料力学实验报告材料力学实验报告在我们平凡的日常里，报告的使用成为日常生活的常态，我们在写报告的时候要避免篇幅过长。
其实写报告并没有想象中那么难，以下是小编为大家收集的材料力学实验报告，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
材料力学实验报告1一、实验目的（1分）1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。
2. 测定铸铁的强度极限σb。
3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（p－δl曲线）。
4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。
二、实验设备（1分）机器型号名称电子万能试验机测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm三、实验数据（2分）四、实验结果处理（4分）sbpsa0pba0＝300mpa 左右＝420mpa 左右＝20～30％左右＝60～75％左右l1l0100％ l0a0a1100％ a0五、回答下列问题（2分，每题0.5分）1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。
2、画出拉伸曲线图。
3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。
低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。
4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？相同延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。
材料力学实验报告2一、实验目的1．定低碳钢(q235)的屈服点s，强度极限b，延伸率，断面收缩率。
2．定铸铁的强度极限b。
3．察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。
4．悉试验机和其它有关仪器的使用。
二、实验设备1．压式万能实验机；2．标卡尺；3．样刻线机。
三、万能试验机简介具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成；1）加载部分，利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。
2）测控部分，指示试件所受载荷大小及变形情况。
材料力学性能实验研究
材料力学性能实验研究材料力学性能实验研究是材料科学与工程的重要组成部分。
通过对材料的实验研究，可以深入了解材料的组成、结构和性能，为材料的设计与制造提供可靠的依据。
本文将从材料力学性能实验研究的定义、方法、应用和未来展望等方面进行介绍，希望对相关领域的研究者有所启发。
一、定义材料力学性能实验研究是指通过实验手段，对各种工程材料的静态力学性能（如强度、韧性、脆性、塑性等）和动态力学性能（如疲劳、冲击、爆炸等）进行实验测试和研究。
二、方法材料力学性能实验研究常用的方法主要包括拉伸试验、压缩试验、扭转试验、冲击试验、疲劳试验等。
以下是对常用实验方法的简要介绍。
1. 拉伸试验拉伸试验是通过拉伸试样，测量在拉伸过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
通过分析应力-应变曲线，可以获取材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率等重要的力学性能参数。
2. 压缩试验压缩试验是通过压缩试样，测量在压缩过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
与拉伸试验相比，材料的抗压性能要相对较弱。
通过压缩试验，可以获取材料的屈服强度、抗压强度等重要的力学性能参数。
3. 扭转试验扭转试验是通过扭转试样，测量在扭转过程中的应力-应变关系曲线，来研究材料的静态力学性能。
扭转试验主要应用于金属材料的研究，在材料的加工过程中扭转试验也有较为广泛的应用。
4. 冲击试验冲击试验是通过施加外力，让试验样本在极短时间内受到强冲击，破坏试样，来研究材料在动态载荷下的损伤行为。
冲击试验可分为低温冲击试验、高温冲击试验等。
5. 疲劳试验疲劳试验是模拟材料在循环载荷下的行为，进行循环加载和卸载，以研究材料在动态载荷下的疲劳寿命和疲劳损伤行为。
疲劳试验常用的载荷形式有纯弯曲载荷、纯轴向载荷和复合载荷等。
三、应用材料力学性能实验研究的应用范围较为广泛。
以下是一些常见的应用领域。
1. 材料设计和研发材料的实验研究是材料设计和研发的基础和关键。
材料力学实验
材料力学实验材料力学实验是材料科学与工程中非常重要的一部分，通过实验可以了解材料的性能和行为，为材料的设计、制备和应用提供重要的参考。
本文将从材料力学实验的基本原理、常用实验方法和实验注意事项等方面进行介绍。
首先，材料力学实验的基本原理是通过施加外力或加载，观察材料的变形和破坏过程，从而得到材料的力学性能参数。
常用的力学性能参数包括弹性模量、屈服强度、断裂强度、延伸率等。
这些参数对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
在材料力学实验中，常用的实验方法包括拉伸实验、压缩实验、弯曲实验、硬度测试等。
拉伸实验是最常用的一种实验方法，通过在材料上施加拉力，观察材料的拉伸变形和破坏过程，得到材料的拉伸性能参数。
压缩实验和弯曲实验则是用来研究材料在压缩和弯曲载荷下的性能。
硬度测试是通过在材料表面施加一定载荷，测量材料的硬度值，从而间接得到材料的强度。
在进行材料力学实验时，需要注意一些实验细节和注意事项。
首先，要选择合适的实验样品，并保证样品的制备质量和几何尺寸符合要求。
其次，在实验过程中要严格控制加载速度和加载方式，避免因为加载速度过快或不均匀而导致实验结果的误差。
另外，还需要注意实验环境的影响，如温度、湿度等因素对材料性能的影响，需要进行相应的修正和控制。
总之，材料力学实验是材料科学与工程中非常重要的一部分，通过实验可以得到材料的力学性能参数，为材料的设计、制备和应用提供重要的参考。
在进行材料力学实验时，需要严格遵守实验原理和方法，并注意实验细节和注意事项，以保证实验结果的准确性和可靠性。
希望本文的介绍对于材料力学实验有所帮助，也希望大家能够在材料力学实验中取得理想的成果。
材料力学实验
材料力学实验材料力学实验是材料力学课程中的一门实验课程，通过实验来研究材料的力学性能和力学行为。
本次材料力学实验是通过对不同材料进行拉伸试验，来研究材料在外力作用下的变形行为和力学性能。
实验器材：1.拉力试验机2.标准试样3.测量尺子4.计算机实验步骤：1.将标准试样安装在拉力试验机的夹具上，并根据试样的尺寸和形状调整夹具。
2.启动拉力试验机，设置拉力和速度参数，开始实验。
3.观察试样的变形行为，并记录下拉力和伸长量的数据。
4.在试样达到材料破裂点后，停止试验，并记录下破断拉力和伸长量。
5.重复以上步骤，对不同材料进行拉伸试验。
实验结果分析：通过实验数据，可以绘制材料的应力-应变曲线。
应力是单位面积的力，应变是被测物体受力后产生的形变。
应力-应变曲线可以反映材料的力学性能和变形特性。
应力-应变曲线的特征包括弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和破断阶段。
在弹性阶段，材料受力后会产生弹性变形，当外力消失后，材料能够恢复到原始形状。
在屈服阶段，材料受力超过其强度极限后，开始产生不可逆的塑性变形。
在塑性阶段，材料会继续产生塑性变形，形成明显的屈服段和流动段。
在破断阶段，材料达到其最大强度后会破裂断裂。
通过应力-应变曲线可以分析材料的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、延伸率和断面收缩率等。
弹性模量是材料在弹性阶段的刚性指标，屈服强度是材料开始产生塑性变形的标志，延伸率是材料断裂前的延伸程度，断面收缩率是材料断裂后断面的收缩程度。
实验安全注意事项：1.在进行拉伸试验时，必须佩戴好安全防护设备，包括护目镜和手套。
2.实验人员应保持警觉，注意观察试样的变形情况，防止发生意外情况。
3.在试验过程中，应严格按照实验步骤操作，遵守实验室规定的安全操作要求。
总结：本次材料力学实验通过对不同材料进行拉伸试验，了解了材料的力学性能和变形行为。
通过实验结果的分析，可以更好地理解材料的力学特性，并为材料的设计和选择提供依据。
在实验过程中要注意安全，严格按照实验步骤操作，确保实验的顺利进行。
_材料力学实验
△L
铸铁压缩曲线
材料力学实验
三、实验原理
• 计算公式
s
Ps A0
b
Pb A0
A0
d
2 0
4
材料力学实验
四、实验步骤
•
1截 面.测面 面量相 积试互A0样垂；尺直寸方：向用的游直标径卡，尺取测三量处试中样最高小度一h处0，的测平量均试直样径两为端d0及，中计部算三截处
• 2.估算最大载荷，选择试验机测力度盘，并配挂相应的重锤。开启试验机，
• 游标卡尺 量程： 125mm 分辨力： 0.02mm
材料力学实验
三、试样简图
金属压缩试样（材料：Q235、HT200）
P
要求：
1≤
h0 d0
≤3
d0
h0
破坏后的铸 铁试样
压缩后的 低碳钢试 样
金属压缩试样
P
压缩试验后的试样
• 压缩曲线
P
材料力学实验
三、实验原理
P
Ps
o
△L
低碳钢压缩曲线
Pb
o
L0
材料：Q235、HT200
• 拉伸曲线
P
材料力学实验
三、实验原理
P
Pb Ps
o
△L
低碳钢拉伸曲线
Pb
o
△L
铸铁拉伸曲线
材料力学实验
三、实验原理
• 计算公式
s
Ps A0
b
Pb A0
L1 L0 100 %
L0
式中：
A0 A1 100 %
A0
A0
d
2 0
4
A1
d
2 1
4
光电式 位移传感器
《材料力学》实验教学大纲
《材料力学》实验教学大纲一、实验课程基本信息课程名称：材料力学实验英文名称：MaterialMechanicsExperiment课程编号：10D3113B课程性质：非独立设课课程类别：专业核心课课程总学时：6课程总学分：课内实验开设实验项目数：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业、机械电子专业开课系部：机电工程系二、实验课程的性质、课程目标与及其对毕业要求的支撑1、课程性质材料力学实验是《材料力学》课程的实验教学环节，对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力与创新能力具有极其重要的作用。
2、课程目标课程目标1：通过本实验课程的学习和实际操作，巩固和加深学生对材料力学理论知识的理解，提高学生的实验水平，增强学生的实践能力；提高学生应用实验的手段与方法独立分析问题、研究和解决工程问题的能力。
课程目标2：通过实验提高学生建立力学模型或者修正完善力学模型的能力；通过实验培养学生对一些新材料和新结构的研究能力。
课程目标3：培养学生理论联系实际、实事求是的作风四、实验内容、要求和所用设备1、实验内容和要求：（1）材料拉伸实验：观察分析低碳钢的拉伸过程，测定低碳钢的强度、塑性指标;测绘低碳钢试件的载荷一变形曲线（Q-A/曲线）；测定低碳钢的拉伸屈服点4、抗拉强度%、伸长率8、断面收缩率3。
（2）材料扭转实验：观察低碳钢的扭矩-扭转角曲线（7一0曲线）及变形现象和破坏形式；测定低碳钢的剪切屈服极限八和剪切强度极限r ft。
（3）材料冲击实验：观察分析并比较低碳钢和铸铁两种材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌；测定低碳钢和铸铁的冲击韧度。
2、实验主要设备和台件数实验报告是反映实验工作及实验结果的书面综合资料。
通过实验报告的书写，能培养学生综合表达科学工作成果的文字能力，是全面训练的重要组成部分，必须认真完成。
写实验报告要做到字迹工整，图表清晰，结论简明。
一份完整的实验报告，应由以下内容组成：1、实验名称，实验日期，环境温度等。
材料力学实验
1. 低碳钢和铸铁拉伸试验实验目的：（1）测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。
（2）测定铸铁的强度极限σb。
（3）观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
（4）熟悉材料实验机和其它仪器的使用。
基本原理：常温下的拉伸实验可以测定材料的屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等力学性能指标，这些参数都是工程设计的重要依据。
屈服极限、强度极限的测定测定弹性模量后继续加载使材料达到屈服阶段，进入屈服阶段时，载荷常2有上下波动，其中较大的载荷称上屈服点，较小的称下屈服点。
一般用第一个波峰的下屈服点表示材料的屈服载荷,它所对应的应力即为屈服极限。
屈服阶段过后，材料进入强化阶段，试件又恢复了承载能力。
载荷达到最大值时,试件某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象。
这时示力盘的从动针停留在位置，主动针迅速倒退，表明荷载迅速下降，试件即将被拉断。
这时从动针所示的载荷即为破坏载荷，所对应的应力叫强度极限。
（3）延伸率和断面收缩率的测定试件的原始标距为（本实验取50㎜），拉断后将两段试件紧密对接在一起，量出拉断后的标距长，延伸率应为式中—试件原始标距，为50㎜，—试件拉断后标距长度。
对于塑性材料，断裂前变形集中在紧缩处，该部分变形最大，距离断口位置越远，变形越小，即断裂位置对延伸率是有影响的。
为了便于比较，规定断口在标距中央三分之一范围内测出的延伸率为测量标准。
如断口不在此范围内，则需进行折算，也称断口移中。
具体方法如下：以断口O为起点，在长度上取基本等于短段格数得到B点，当长段所剩格数为偶数时，则由所剩格数的一半得到C点，取BC段长度将其移至短段边，则得断口移中得标距长，其计算式为如果长段取B点后所剩格数为奇数，则取所剩格数加一格之半得C1点和减一格之半得C点，移中后标距长为将计算所得的代入式中，可求得折算后的延伸率。
为了测定低碳钢的断面收缩率，试件拉断后，在断口处两端沿互相垂直的方向各测一次直径，取平均值计算断口处横截面面积，再按下式计算面积收缩率式中A0—试件原始横截面面积A1—试件拉断后断口处最小面积仪器设备：（1）WE-30型万能材料试验机。
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)：3000Fs (N)：1000δs (%)：30ψ (%)：20材料：铸铁Fmax (N)：2000Fs (N)：800δs (%)：20ψ (%)：152. 压缩实验数据：材料：铸铁Fmax (N)：1500Fs (N)：600ΔL (mm)：23. 扭转实验数据：材料：低碳钢Fmax (N)：1000Fs (N)：400θ (°)：30五、实验结果分析1. 拉伸实验结果分析：低碳钢和铸铁的拉伸曲线如图1所示。
材料力学实验
材料力学实验
材料力学实验是一种用来研究材料性能和材料行为的实验方法。
在材料力学实验中，通过对材料施加外力并测量其应变和应力来研究材料的力学性能。
一些常见的材料力学实验包括：
1. 拉伸实验：将材料样品放在材料拉伸试验机中，施加拉力来延长材料，同时测量其应变和应力。
这可以用来研究材料的强度、韧性和延展性。
2. 压缩实验：将材料样品放在材料压缩试验机中，施加压力来压缩材料，同时测量其应变和应力。
这可以用来研究材料的抗压性能和变形行为。
3. 弯曲实验：将材料样品放在材料弯曲试验机中，施加弯曲力来弯曲材料，同时测量其应变和应力。
这可以用来研究材料的弯曲强度和弯曲刚度。
4. 疲劳实验：通过连续施加循环载荷来研究材料的疲劳寿命和疲劳强度。
这可以用来评估材料在长期循环加载下的性能。
5. 冲击实验：通过施加冲击载荷来研究材料的韧性和抗冲击性能。
这可以用来评估材料在突然受到外部冲击时的表现。
通过这些实验，研究人员可以获得材料的力学性能参数，了解材料在实际应用中的表现，从而指导材料设计和工程应用。
第五章材料力学实验
第五章材料力学实验5.1 拉伸拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数，如弹性模量、强度、塑性等。
一．实验目的1．测定塑性材料的上下屈服强度R eH 、R eL 、抗拉强度R m 、断后延伸率Ａ和截面收缩率Z；测定脆性材料的抗拉强度R m；2．掌握用引伸计测定塑性材料的弹性模量的方法；3．绘制材料的载荷-位移曲线；4．观察和分析上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并比较它们力学性质的差异；5．了解电子万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其使用方法。
二．仪器、设备及试件电子万能材料试验机，引伸计，游标卡尺等。
最常见的拉伸试件的截面是圆形和矩形，如图5.1-1（a）、（b）所示。
l）是待测部分的主体，其截面积为S0。
按标试件分为夹持部分、过渡段和待测部分。
标距（l）与其截面积（S0）之间的关系，拉伸试件可分为比例试件和非比例试件。
按国家标准GB228-2002距（的规定，比例试件的有关尺寸如下表5.1-1。
表5.1-1三．实验原理1．塑性材料弹性模量的测试在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。
纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E ，也叫杨氏模量。
因此金属材料拉伸时弹性模量E 的测定是材料力学最主要最基本的一个实验。
测定材料弹性模量E 一般采用比例极限内的拉伸实验，材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形关系为：ES Fl l =∆ （5.1-1）若已知载荷F 及试件尺寸，只要测得试件标距内的伸长量Δl 或纵向应变即可得出弹性模量E 。
000Fl FE lS S ==∆ （5.1-2）本实验采用引伸计在试件预拉后，夹持在试件的标距范围内，并在弹性阶段测试；当进入过弹性阶段或屈服阶段，取下引伸计。
其中塑性材料的拉伸实验不间断。
2．塑性材料的拉伸（低碳钢）实验原理如图5.1-2（a ）所示，首先，实验各参数的设置由PC 传送给测控中心后开始实验，拉伸时，力传感器和引伸计分别通过两个通道将式样所受的载荷和变形连接到测控中心，经相关程序计算后，再在PC 机上显示出各相关实验结果。
材料力学实验报告及答案
材料力学实验报告及答案材料力学实验报告及答案引言：材料力学是研究材料在受力作用下的变形和破坏行为的学科。
通过实验研究，我们可以了解材料的力学性能，为工程设计和材料选择提供依据。
本报告将对材料力学实验进行详细介绍，并给出相应的答案。
实验一：拉伸实验拉伸实验是评价材料的强度和延展性的重要方法。
在实验中，我们使用了一台拉伸试验机，将试样固定在夹具上，施加拉力使其发生拉伸变形。
通过测量应力和应变的关系，我们可以得到材料的应力-应变曲线。
实验问题：1. 什么是应力和应变？答：应力是指单位面积内的力，通常用σ表示，计算公式为σ=F/A，其中F为施加在试样上的拉力，A为试样的横截面积。
应变是指物体在受力作用下的变形程度，通常用ε表示，计算公式为ε=ΔL/L0，其中ΔL为试样的长度变化量，L0为试样的初始长度。
2. 什么是弹性模量？答：弹性模量是材料在弹性阶段的应力-应变关系的斜率，用E表示。
弹性模量越大，材料的刚度越高，抗变形能力越强。
3. 什么是屈服强度？答：屈服强度是指材料在拉伸过程中，应力达到最大值时的应变值。
屈服强度是衡量材料抗拉强度的重要指标。
实验二：硬度实验硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力。
在实验中，我们使用了洛氏硬度计，通过测量试样表面的压痕大小来评估材料的硬度。
实验问题：1. 什么是硬度？答：硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力。
硬度越高，材料越难被划伤或压痕。
2. 为什么要进行硬度测试？答：硬度测试可以用来评估材料的抗划伤和抗压痕能力，对于材料的选择和工程设计具有重要意义。
3. 硬度测试有哪些常用方法？答：常用的硬度测试方法包括洛氏硬度测试、维氏硬度测试、布氏硬度测试等。
每种方法都有其适用的材料和测试条件。
实验三：冲击实验冲击实验是评价材料在受冲击载荷下的抗冲击性能的方法。
在实验中，我们使用了冲击试验机，通过测量试样在受到冲击载荷时的断裂能量来评估材料的抗冲击性能。
实验问题：1. 什么是冲击载荷？答：冲击载荷是指在极短时间内对材料施加的高能量载荷。
材料力学试验课件
试验原理基于胡克定律，即材料在弹 性范围内，应力和应变之间呈线性关 系，可以用弹性模量和泊松比来描述 。
试验步骤
加荷装置
安装加荷装置，确保能够施加 恒定的拉力或压力，并记录力 值。
开始试验
以恒定的速度施加拉力或压力 ，记录试样的变形情况及对应 的力值。
准备试样
选择合适的材料制成标准试样 ，确保试样尺寸、形状、表面 质量等符合标准要求。
数据处理
根据试验数据计算材 料的剪切强度和剪切 模量。
试验结果分析
分析试验数据
根据记录的力和位移数据，计算材料的剪切强度和剪 切模量。
结果比较
将试验结果与理论值或标准值进行比较，评估材料的 剪切性能。
结果应用
根据试验结果，评估材料在剪切应力作用下的性能表 现，为工程设计和选材提供依据。
05
冲击试验
试验结果分析
数据整理
将试验过程中记录的数据进行整理，绘制应力-应变曲线。
结果分析
根据试验结果，分析材料的弹性模量、屈服强度、极限强度 等力学性能参数，并对其性能进行评价。
04
剪切试验
试验原理
剪切试验是材料力学中一种常见 的试验方法，用于测定材料的剪
切强度和剪切模量。
剪切强度是指材料在剪切应力作 用下抵抗剪切破坏的最大应力值 ，而剪切模量则表示材料抵抗剪
结果应用
根据试验结果，对材料的适用范围和 使用条件进行评估，为工程设计和选 材提供依据。
03
弯曲试验
试验原理
弯曲试验是一种常用的材料力学试验，用于测定材料在弯曲载荷下的性能表现。
通过弯曲试验，可以了解材料的弹性模量、屈服强度、极限强度等力学性能参数。
弯曲试验原理基于材料力学中的弯曲应力公式，通过施加弯曲载荷，使试样在承受 正应力的同时产生剪切应力。
材料力学实验
实验三 金属材料的扭转实验
三、试验原理
圆轴承受扭转时，材料完全处于纯剪切应力状态。 故常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切作用下 的力学性质。
ts
Ts Wp
低碳钢：扭矩T～扭角 φ关系曲线图
tb
Tb Wp
实验三 金属材料的扭转实验
tb
Tb Wp
铸铁：扭矩T～扭角 φ关系曲线图
试件受力分析图
试件受扭，材料处于纯剪切应力 状态。圆杆扭转时横截面上有最 大剪应力，而45°斜截面上有最 大拉应力，由此可以分析低碳钢 和铸铁扭转时的破坏原因。
实验三 金属材料的扭转实验
四、实验步骤
1、分别测量两种材料试样的直径（测量直径的方法与拉伸试 验一样）。 2、调试试验机，安装试样，用黑色笔沿试样轴线画一条直线， 以便观察试样受扭时的变形。
3、启动试验机上的电机，对试样进行破坏试验。在试验中， 应注意选择扭转速度。低碳钢试样在屈服前，扭转速度在 （15o—30o）/min范围内，屈服后的扭转速度不大于 360o/min，且速度的改变应无冲击产生。
4、记下试验中试样屈服时的扭矩Ts和破坏时的最大扭矩Tb。
5、试样扭断后，立即关机，取下试样，试验结束。
实验三 金属材料的扭转实验
五、思考题
1.铸铁试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 2.为什么铸铁试件在扭转时沿着与轴线大致成45°的斜截 面上破坏？ 3.低碳钢试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 4.分析两种材料的断口形状及产生原理。 5.铸铁在压缩和扭转破坏时，其断口方位均与轴线大致 成45°角，其破坏原因是否相同？
3.掌握电阻应变片花的应用。
二、实验设备及仪器
WNG—100型弯扭组合变形试验台、电阻应变仪、电 源插座及螺刀。
材料力学实验的常见问题解答
材料力学实验的常见问题解答材料力学实验是研究物质的强度、刚度和耐久性等力学性能的重要手段。
然而，在进行材料力学实验时，常常会遇到一些问题。
本文将针对一些常见的问题进行解答，帮助读者更好地进行材料力学实验研究。
问题一：如何准确测量材料的应力和应变？回答：测量材料的应力和应变是材料力学实验的基础工作。
测量应力可以通过应力传感器或称力传感器来完成。
应力传感器是一种能够转换外加载荷作用下的力值为电信号的装置。
使用应力传感器可以将材料受到的力转化为电信号，进而得到材料的应力。
而测量应变则可通过应变传感器来实现。
应变传感器有电阻应变片、应变导线等多种形式，能够测得材料的应变值。
问题二：如何选择适当的加载方式？回答：根据实验目的和要求，选择适当的加载方式非常重要。
常见的加载方式包括拉伸、压缩、剪切和扭转等。
对于不同材料和实验目的，选择不同的加载方式可达到最好的实验效果。
例如，要研究金属材料的强度和塑性特性，选择拉伸载荷是较为常见的实验方式。
问题三：在实验过程中如何保持载荷的稳定性？回答：保持载荷的稳定性对于材料力学实验至关重要。
在实验中，可以采用机械加载设备或液压加载设备来保持载荷的稳定。
机械加载设备需要根据实验需求进行调整和固定，而液压加载设备则可通过流量和压力控制来实现载荷的稳定。
问题四：如何处理实验数据？回答：在材料力学实验中，处理实验数据是不可或缺的步骤。
可以使用数据采集系统将实验数据记录下来，并且使用相应的软件进行数据处理和分析。
常见的数据处理方法包括曲线拟合、数据平滑等。
值得注意的是，处理实验数据时需要注意数据的准确性和可靠性，以避免误解和错误结论的产生。
问题五：如何评估材料的力学性能？回答：评估材料的力学性能是材料力学实验的重点之一。
根据实验结果，可以得到材料的强度、刚度、韧性等性能参数。
通过计算和分析这些参数，可以对材料进行综合评估，并且与标准进行比较，以判断材料是否满足特定需求。
问题六：如何提高实验的精度？回答：提高实验精度是材料力学实验中的重要目标。
材料力学实验
材料⼒学实验实验⼀⾦属拉伸试验⼀、实验⽬的1、掌握⾦属拉伸各性能指标的测定⽅法。
2、学会正确使⽤⾦属拉伸试验设备和仪器。
⼆、实验材料及设备1、实验材料为20钢或45钢，正⽕处理。
2、实验设备为CMT5105、CMT5305型电⼦万能试验机。
三、实验内容1、测定单向拉伸时⾦属材料的强度及塑性指标。
R eL，R m，A，Z2、绘制拉伸真实应⼒应变曲线s-ψe及lgs—lge曲线，并测定S b、S K、n、D。
四、实验原理⾦属拉伸试验是⾦属材料⼒学性能测试中最重要的试验⽅法之⼀。
根据GB/T228-2002《⾦属材料室温拉伸试验⽅法》的规定，对⼀定形状的试样施加轴向试验⼒F拉⾄断裂，便可测出表征⾦属材料的物理屈服性能指标（上屈服强度R eH、下屈服强度R eL）、规定微量塑性伸长强度指标（规定⾮⽐例延伸强度R P、规定总延伸强度R t、规定残余延伸强度R r）、强度性能指标（抗拉强度R m）及塑性性能指标（断后伸长率A、屈服点伸长率A e、最⼤⼒下的总伸长率A gt、最⼤⼒下的⾮⽐例伸长率A g和断⾯收缩率Z）。
这些性能指标的⼯程定义及测试⽅法如下。
(⼀) 物理屈服性能指标具有物理屈服现象的⾦属材料、其拉伸曲线的类型如图1-1所⽰。
据此，可对各项物理屈服性能指标作如下定义。
(a) (b) (c) (d)图1-1 具有物理屈服现象⾦属材料的拉伸曲线(a)具有屈服平台的曲线(b)、(c)、(d)具有上、下屈服点的曲线屈服平台：试样在拉伸试验过程中试验⼒不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应⼒。
其拉伸曲线如图1-1a 所⽰。
若试样原始横截⾯积为S o ，则eLe LoFRS如果在屈服过程中试验⼒发⽣下降（图1-1b、c、d），则应区分上屈服强度(R eH)和下屈服强度(R eL)。
上屈服强度R eH：试样发⽣屈服⽽试验⼒⾸次下降前的最⾼应⼒。
e R eH H oF S =下屈服强度R eL ：当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验⼒第⼀次发⽣下降）时屈服阶段中的最低应⼒。
材料力学实验总结
材料力学实验总结引言材料力学实验是材料科学与工程领域中非常重要的一项实验。
通过对材料的拉伸、压缩、扭转等加载方式的测试，可以获得材料力学性能参数，如强度、模量、延伸率等。
本文将对材料力学实验的目的、原理、实验步骤和结果进行总结和分析。
目的材料力学实验的目的是研究材料在外力作用下的力学性能，并确定其力学参数。
通过实验可以了解材料的强度、刚度、塑性变形能力等重要性能指标。
作为材料工程师，我们需要掌握材料力学实验的方法和技巧，以便在实际工作中能够对材料的性能进行评估和选用。
原理材料力学实验基于以下两个基本原理：1.受力分析原理：根据受力分析原理，我们可以推导出材料在外力作用下的应力与应变关系。
通过测量材料的应变，进而计算出材料的应力。
应力-应变曲线是评价材料力学性能的重要参数。
2.材料力学性能指标：材料力学性能指标包括强度、模量、延伸率等。
其中强度是指材料在拉伸、压缩或剪切等加载方式下破坏前所能承受的最大应力；模量是指材料在受力后的应变与应力之间的比例关系；延伸率是指材料在拉伸过程中的伸长程度。
实验步骤实验准备1.根据实验要求选择适当的材料样品，如钢材、铝材等。
2.准备实验所需的设备和仪器，如拉伸试验机、扭转试验机、压缩试验机等。
3.根据实验要求制备样品，并对样品进行表面处理，以确保实验的准确性和可靠性。
实验操作1.拉伸实验：将准备好的样品固定在拉伸试验机上，施加相应的拉力，并记录下拉力与样品伸长量之间的关系。
通过计算得到样品的强度、弹性模量等参数。
2.压缩实验：将准备好的样品放置在压缩试验机下，施加相应的压力，并记录下压力与样品缩短量之间的关系。
通过计算得到样品的强度、弹性模量等参数。
3.扭转实验：将准备好的样品固定在扭转试验机上，施加相应的扭矩，并记录下扭矩与样品扭转角度之间的关系。
通过计算得到样品的剪切模量等参数。
数据处理1.根据实验数据绘制应力-应变曲线图，并分析材料的强度和刚度。
2.计算材料的强度、弹性模量和延伸率等力学性能指标，并进行比较和分析。
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目录拉伸实验 (2)压缩实验 (6)弯曲实验 (9)扭转实验 (13)压杆稳定实验 (17)组合变形实验 (22)叠梁弯曲实验 (26)套装弹簧变形实验 (28)偏心拉伸实验 (31)金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法（静态法） (34)梁的主应力实验 (41)冲击实验 (47)拉伸实验一．实验目的：1.学习了解电子万能试验机的结构原理，并进行操作练习。
2.确定低碳钢试样的屈服极限、强度极限、伸长率、面积收缩率。
3.确定铸铁试样的强度极限。
4.观察不同材料的试样在拉伸过程中表现的各种现象。
二．实验设备及工具：电子万能试验机、游标卡尺、记号笔。
三．试验原理：塑性材料和脆性材料拉伸时的力学性能。
塑性材料和脆性材料在拉伸试验中，显示出来的力学性能有显著的不同。
塑性材料如低碳钢在拉伸试验的位伸图中，明显地会出现四个阶段：第一阶段，图中为一斜直线——称为弹性阶段，与P成正比例关系。
通常说弹性范围内指的就是这一阶段。
第二阶段，图中出现平台或波动——屈服阶段。
规定这一段首次下降的最小荷载与初始截面积之比：称为屈服强度。
第三阶段，钢材内部组织发生变化，抵抗变形能力又重新提高，称为强化阶段。
第四阶段，图中，表现从最高点下降，同时试件在某一处出现相对明显缩小部分——颈缩阶段，最后，出现断裂。
其它塑性材料在进行拉伸试验时，大体上也经历这四阶段。
但只是有些材料四个阶段不明显。
脆性材料则变形很小，没有四个阶段，是一条较短曲线。
自试验开始，在很小变形下就出现断裂。
故只有最大荷载，也就是说只有强度极限：四．实验步骤1.低碳钢实验（1）量直径、画标记：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
用记号笔在试样中部画一个或长的标距，作为原始标距。
（2）安装试样：启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下夹头之间的位置能满足试样长度，把试样放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：调整负荷（试验力）、峰值、变形、位移、试验时间的零点；根据计算出加载速度，其中为试样中部平行段长度，当测定下屈服强度和抗拉强度时，并将计算结果归整后输入；按下显示屏中的“开始”键，给试样施加载荷；在加载过程中，注意观察屈服载荷的变化，记录下屈服载荷的大小，当载荷达到峰值时，注意观察试样发生的颈缩现象；直到试样断裂后按下“停止”键。
（4）试样断裂后，记录下最大载荷。
从夹头上取下试样，重新对好，量取断后标距和断口处最小直径。
2.铸铁实验（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下夹头之间的位置能满足试样长度，把试样放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，加紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：调整负荷（试验力）、峰值、变形、位移、试验时间的零点；，根据计算出加载速度，其中为试样中部平行段长度，当只测定抗拉强度时，并将计算结果归整后输入；按下显示屏中的“开始”键，给试样施加载荷；直到试样断裂后按下“停止”键。
（4）试样断裂后，记录下最大载荷。
五．实验记录径1径2径3长屈服载极限载六．数据处理七．实验结论八．预习思考题1.为什么拉伸试样两端较粗，中间较细？中间和两端采用光滑曲线过度，而不是直角连接？这样便于试件的安装，中间和两端采用光滑曲线是为了防止应力集中而导致扭断。
2.什么是屈服点？在拉伸实验中应该如何读取屈服载荷？如果没有明显的屈服点应该怎样处理？试样在拉伸时，应力超过材料弹性极限后，材料刚要开始发生塑性形变的最小应力叫做屈服点。
材料表面出现45°方向的滑移线时的载荷即为屈服载荷。
取极限强度的85%作为屈服点3.在低碳钢拉伸实验中，在试样中部平行段上做了一个或长的标距，这是用来干什么的？如果试样中部平行段长度小于，怎么办？如果试样中部平行段长度大大地长出，又怎么办呢？为了使实验测得的结果可以相互比较，试件必须按国家标准作成标准试件，4.如果拉伸试样是屈服失效，请用最大剪应力理论分析一下，试样的可能断口形状。
最大剪应力应是与试件断面平行，如果是屈服失效，则端口形状应是平面。
5.如果拉伸试样是断裂失效，请用最大拉应力理论分析一下，试样的可能断口形状。
根据最大拉应力理论，如果试件是断裂失效，则会出现α=45°时，拉应力最大，这时断口形状应是45°斜面。
6.什么是塑性材料？什么是脆性材料？伸长率δ＞5%的材料称为塑性材料，伸长率δ＜5%的材料称为脆性材料。
九．分析思考题1．拉伸实验中你是怎样测量试样直径的？为什么采用这种方法？你有其他方法测量直径吗？你的依据是什么？利用游标卡尺，在试件上三个不同位置各垂直测量两次直径，取其平均值的最小值作为试件的直径。
这样做的目的是消除偶然性误差，保证试件直径测量的准确性，保证实验结果的有效性。
也可以采用螺旋测微器进行同样的测量。
2.两种试样的断口形状是什么样的？怎样解释这种结果？低碳钢塑性大，拉伸时经变形——延长——断裂的过程。
所以断口变形严重，细长。
铸铁件塑性极差，一般不变形，断口呈突然整齐断裂。
3.通过拉伸实验你觉得低碳钢的塑性性能如何？你的依据是什么？铸铁呢？低碳钢属于塑性材料，拉伸过程中有明显的屈服阶段，有明显的颈缩间断（又称断裂阶段）。
铸铁属于脆性材料，拉伸过程中没有明显的屈服阶段，没有明显的颈缩间断。
4.低碳钢的极限载荷是断裂时的载荷吗？在颈缩阶段，试样的应力是增大还是减小？不是，此时试件已经发生缩颈，其最小截面面积小于初始测量截面面积。
所需要的拉力相应减小，其应力也相应减小5.结合你已经做过的拉伸、压缩实验，请分析低碳钢的载荷-位移曲线有什么共同点和不同点？低碳钢在拉伸和压缩过程中都经历屈服点，并且在图像上都有一段荷载基本不变（小范围的波动），但其长度有所变化的阶段。
并且经过计算可以发现，压缩时的弹性模量和屈服极限δs都与拉伸时大致相同。
6.对于拉伸实验，你有什么体会？你有什么建议？压缩实验一．实验目的：1.学习了解电子万能试验机的结构原理，并进行操作练习。
2.确定压缩时低碳钢试样的屈服极限和铸铁试样的强度极限。
3.观察不同材料的试样在压缩时的变形和破坏现象。
二．实验设备及工具：电子万能试验机、游标卡尺。
三．试验原理：塑性材料和脆性材料压缩时的力学性能。
（既在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。
参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。
）四．实验步骤1.低碳钢实验（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样中部位置互相垂直地测量2次直径。
取其平均值。
（2）安装试样：启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下压板之间的位置能满足试样高度的要求，把试样放在两压板的正中间位置上。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：调整负荷（试验力）、峰值、变形、位移、试验时间的零点；根据计算出加载速度，其中为试样高度，并将计算结果归整后输入；按下显示屏中的“开始”键，给试样施加载荷；在加力过程中，注意观察屈服载荷的变化，记录下屈服载荷的大小，由于低碳钢压缩时没有强度极限，不会断裂，因此，在记录下屈服点对应的载荷后，就可以停止加载了，按下“停止”键。
（4）试样断裂后，手动立柱上的“上升”键，使活动横梁上升，取出试样。
（5）观察试样屈服后的形状。
2.铸铁实验（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样中部位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值。
（2）安装试样：启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下压板之间的位置能满足试样高度的要求，把试样放在两压板的正中间位置上。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：调整负荷（试验力）、峰值、变形、位移、试验时间的零点；根据计算出加载速度，其中为试样高度，并将计算结果归整后输入；按下显示屏中的“开始”键，给试样施加载荷；直到试样断裂后按下“停止”键。
（4）试样断裂后，记录下最大载荷，手动立柱上的“上升”键，使活动横梁上升，取出试样。
（5）观察试样断裂后的形状。
五．实验记录六．数据处理七．实验结论八．预习思考题1.做压缩实验时，为什么要将试样放在两压板正中间位置上？如果放偏了，会产生什么后果？2.脆性材料压缩时有那些失效的形式？3.低碳钢压缩的失效形式是什么样的？能测定其抗压强度吗？为什么？低碳钢是塑性材料，在单向应力状态下，其失效形式为屈服，失效判据为σ=σs,压缩时无抗压强度。
在进行压缩实验时，低碳钢达到屈服点后不断强化，由于压缩变形使试样的横截面积不断增大，尽管载荷不断增大，但是直至将试样压成饼形也不会发生断裂破坏，因此无法测量低碳钢的抗压强度。
4.如果压缩试样是剪应力破坏，请分析一下，试样的可能断口形状。
5.万能试验机控制电脑显示屏的“峰值”表头，在低碳钢和铸铁的压缩实验中各有什么作用？6.如果试样上、下表面不规整，对测得实验数据有什么影响？九．分析思考题1.压缩实验中你是怎样测量试样直径的？为什么采用这种方法？2.圆形横截面压缩试样的高度与直径的比值应该在什么范围内？矩形横截面压缩试样呢？金属的压缩试件一般制成很短的圆柱，以免被压弯。
圆柱高度约为直径的1.5-3倍。
其他形状的试件一般采用立方体。
3.在作压缩实验时，为什么要严格控制施加载荷速度？4.两种材料试样的断口形状是什么样的？怎样解释这种结果？铸铁的端口基本为整齐的平面，断面法线与轴线成45度的倾角。
而低碳钢试样最后会越压越遍，无法得到其压缩时的强度极限和断口。
5.通过拉伸、压缩实验，请你总结一下低碳钢的抗拉、抗压强度的大小关系。
同样地，请总结一下铸铁抗拉、抗压强度的大小关系。
6.对于压缩实验，你有什么体会？你有什么建议？弯曲实验一．实验目的：1.了解应变片、应变仪的基本工作原理。
2.学习电测法测定应力的基本原理和方法。
3.确定弯曲梁横截面上的正应力大小，并与理论值进行比较。
4.学习实验数据处理及作图方法，确定弯曲梁横截面上的应力分布规律。
5.测量简支梁的挠度，并与理论值进行比较。
二．实验设备：1.XL3418型多功能实验台一套2.XL2101型程控静态电阻应变仪一台3.XL2116A型测力仪一台，XL1155-1t型应变式传感器一只。
4.挠度计、百分表三．试验原理：1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。
2）弯曲梁实验装置如图：图示AB梁为两端铰支的四点弯曲矩形截面钢梁，在距两端支座为a处，分别作用等量的力。