材料力学实验三、四、五
材料力学实验报告
材料力学实验报告材料力学实验报告引言：材料力学是一门研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科。
通过实验研究，我们可以深入了解材料的力学性质，为工程设计和材料选择提供依据。
本报告将介绍我们在材料力学实验中的观察和结果，并对实验数据进行分析和讨论。
实验一：拉伸试验拉伸试验是材料力学实验中最常见的一种试验方法，用于研究材料在拉伸载荷下的力学性能。
我们选择了一根标准的金属试样，将其固定在拉伸试验机上，并逐渐施加拉伸力。
通过测量试样的应变和应力，我们得到了应力-应变曲线。
实验结果显示，随着拉伸力的增加，试样开始发生塑性变形。
在这个阶段，应力与应变呈线性关系，即应力随着应变的增加而线性增加。
然而，当拉伸力达到一定程度时，试样出现断裂。
通过观察断裂面的形态，我们可以判断材料的断裂模式，如韧性断裂、脆性断裂等。
进一步分析应力-应变曲线，我们可以得到一些重要的力学参数，如屈服强度、抗拉强度和延伸率。
屈服强度是材料开始发生塑性变形时的应力值，抗拉强度是试样抵抗拉伸力的最大极限，而延伸率则表示试样在断裂前的延展能力。
这些参数对于材料的工程应用和性能评估至关重要。
实验二：硬度测试硬度是材料力学中另一个重要的性能指标，它反映了材料抵抗外力的能力。
我们采用了维氏硬度计进行硬度测试，将金属球压入试样表面并测量压痕的直径。
根据硬度计的原理，我们可以计算出试样的硬度值。
硬度测试的结果显示，不同材料的硬度值存在明显差异。
硬度值高的材料通常具有较好的抗压性能，适用于承载大压力的工程应用。
而硬度值低的材料则更容易受到外力的破坏，适用于需要易变形的应用场景。
实验三：弯曲试验弯曲试验用于研究材料在弯曲载荷下的力学性能。
我们选择了一根长条状的试样，通过在试样两端施加力矩，使试样发生弯曲变形。
通过测量试样的挠度和应力分布，我们可以得到弯曲试验的结果。
实验结果表明，试样的挠度与施加的力矩呈线性关系。
在试样的底部，应力最大，而在试样的顶部，应力最小。
材料力学实验报告标准答案
材料力学实验报告标准答案材料力学实验报告标准答案：在材料力学实验中，我们通过一系列的实验操作和数据收集，对材料的力学性能进行了分析和测量。
以下是材料力学实验报告的标准答案。
一、实验目的本实验旨在通过对材料的拉伸、压缩和弯曲等试验，测量和分析材料的力学性能参数，包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
二、实验原理1. 材料的拉伸试验拉伸试验是一种通过施加外力使材料产生拉伸变形的试验方法。
测量引伸计的变形量和外力，得出材料的应力-应变曲线。
通过该曲线可计算出材料的弹性模量、屈服强度等参数。
2. 材料的压缩试验压缩试验是一种通过施加外力使材料产生压缩变形的试验方法。
测量变形量和外力，得出应力-应变曲线，进一步计算材料的弹性模量、压缩强度等参数。
3. 材料的弯曲试验弯曲试验是一种通过施加外力使材料发生弯曲变形的试验方法。
测量挠度和外力，得到材料的应力-挠度曲线，在此基础上计算弹性模量、抗弯强度等参数。
三、实验步骤和数据处理1. 拉伸试验（详细步骤和数据处理略）2. 压缩试验（详细步骤和数据处理略）3. 弯曲试验（详细步骤和数据处理略）四、实验结果与讨论1. 拉伸试验结果（详细结果和讨论略）2. 压缩试验结果（详细结果和讨论略）3. 弯曲试验结果（详细结果和讨论略）五、实验结论通过以上实验和数据处理，我们得到了材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
这些参数对于材料的设计和选择具有重要意义，可以为材料工程师提供参考和指导，以确保材料在不同应力条件下的安全使用。
六、实验总结通过这次材料力学实验，我们深入了解了材料的力学性能测量方法和参数计算，提高了我们对材料特性的认识。
实验过程中，我们注意了实验安全和数据准确性，并采取了合理的实验设计和数据处理方法，使实验结果更可靠和准确。
七、参考文献（略）以上是材料力学实验报告的标准答案。
实验报告应包含实验目的、原理、步骤、结果和结论等内容，并遵守学校或教师要求的格式和规范。
三点四点抗弯强度模量计算公式
三点四点抗弯强度模量计算公式在材料力学中，抗弯强度是描述材料抵抗弯曲力的能力。
它是指材料在承受弯曲力时所能持续的最大应力值。
弯曲模量是指材料在弯曲时的刚度，它与抗弯强度模量密切相关。
本文将介绍三点和四点抗弯强度模量的计算公式以及相关知识。
三点弯曲测试是一种常用的测量材料抗弯性能的方法。
它通常用于较薄的材料，如金属箔和陶瓷片。
下面是三点弯曲抗弯强度计算的公式：$$\sigma = \frac{3FL}{2bd^2}$$其中，$\sigma$ 是材料的抗弯强度，F 是加载力，L 是支撑距离，b 是试样的宽度，d 是试样的厚度。
四点弯曲测试是一种通常用于较厚的材料的测试方法。
这种方法减少了试样在较小跨度时的侧面压力，因此可以得到准确的抗弯强度。
下面是四点弯曲抗弯强度计算的公式：$$\sigma = \frac{F \cdot L}{2 \cdot b \cdot d \cdot(\frac{L}{a}-1)}$$其中，$\sigma$ 是材料的抗弯强度，F 是加载力，L 是支撑距离，b 是试样的宽度，d 是试样的厚度，a 是试验杆的宽度。
在实际应用中，通常将弯曲应力与变形关系称为材料的弯曲角特性。
弯曲角特性研究材料在弯曲过程中的变形，可以通过测量弯曲试验中的位移和变形来获得。
弯曲角和应力之间的关系可以通过应力应变曲线来描述。
弯曲模量是描述材料刚性的参数，它可以通过弯曲试验中的力和位移来计算。
弯曲模量是衡量材料弯曲刚性和稳定性的重要参数。
三点和四点抗弯强度模量的计算公式可以通过实验数据来获得。
首先，我们需要进行弯曲试验，测量加载力和位移或变形。
然后，使用上述公式计算抗弯强度和弯曲模量。
需要注意的是，以上给出的公式是理想情况下的计算公式，实际实验中考虑到试样和支撑的几何形状、试验条件等因素，可能需要进行修正。
此外，材料的强度和刚度可能随着时间的推移而发生变化，因此需要对实验进行定期校准和重复测试。
综上所述，三点和四点抗弯强度模量的计算公式可以通过实验数据来获得，它们是描述材料抗弯性能的重要指标。
07-01_《材料力学》实验指导书解析
第一部分材料的力学性能测试任何一种材料受力后都有变形产生，变形到一定程度材料就会降低或失去承载能力，即发生破坏，各种材料的受力——变形——破坏是有一定规律的。
材料的力学性能（也称机械性能），是指材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能，如强度、塑性、弹性和韧性等。
为保证工程构件在各种负荷条件下正常工作，必须通过试验测定材料在不同负荷下的力学性能，并规定具体的力学性能指标，以便为构件的强度设计提供可靠的依据。
材料的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、材料刚度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性和裂纹扩展特性等。
金属材料的力学性能取决于材料的化学成分、金相结构、表面和内部缺陷等，此外，测试的方法、环境温度、周围介质及试样形状、尺寸、加工精度等因素对测试结果也有一定的影响。
材料的力学性能测试必修实验为4学时，包括：轴向拉伸实验、轴向压缩实验、扭转实验。
1. 轴向拉伸实验1.1 实验目的1、 测定低碳钢的屈服强度eL R （s σ）、抗拉强度m R （b σ）、断后伸长率A 11.3（δ10）和断面收缩率Z （ψ）。
2、 测定铸铁的抗拉强度m R （b σ）。
3、 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。
注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。
1.2 设备及试样1、 液压式万能材料试验机。
2、 0.02mm 游标卡尺。
3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。
把原始标距段L 0十等分，并刻画出圆周等分线。
4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。
比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。
比例系数k 取5.65时称为短比例试样，k 取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k 取5.65。
非比例试样0L 与0S 无关。
工程力学实验报告答案
一、实验目的1. 了解工程力学实验的基本方法和步骤。
2. 通过实验，掌握力学基本理论在工程实际中的应用。
3. 培养实验操作技能，提高实验数据分析能力。
二、实验内容1. 材料力学实验：拉伸试验、压缩试验、弯曲试验。
2. 建筑力学实验：静力平衡实验、超静定结构受力分析实验。
三、实验步骤1. 实验一：拉伸试验（1）将试样固定在拉伸试验机上，调整试验机至预定位置。
（2）缓慢加载，记录加载过程中的力值和位移值。
（3）观察试样变形情况，记录断裂位置。
（4）分析试验数据，绘制拉伸曲线，计算弹性模量、屈服强度等指标。
2. 实验二：压缩试验（1）将试样固定在压缩试验机上，调整试验机至预定位置。
（2）缓慢加载，记录加载过程中的力值和位移值。
（3）观察试样变形情况，记录断裂位置。
（4）分析试验数据，绘制压缩曲线，计算抗压强度、弹性模量等指标。
3. 实验三：弯曲试验（1）将试样固定在弯曲试验机上，调整试验机至预定位置。
（2）缓慢加载，记录加载过程中的力值和位移值。
（3）观察试样变形情况，记录断裂位置。
（4）分析试验数据，绘制弯曲曲线，计算抗弯强度、弹性模量等指标。
4. 实验四：静力平衡实验（1）搭建静力平衡实验装置，调整实验参数。
（2）观察实验现象，记录实验数据。
（3）分析实验数据，验证静力平衡原理。
5. 实验五：超静定结构受力分析实验（1）搭建超静定结构实验装置，调整实验参数。
（2）观察实验现象，记录实验数据。
（3）分析实验数据，验证超静定结构受力分析原理。
四、实验结果与分析1. 拉伸试验根据实验数据，绘制拉伸曲线，计算弹性模量E=...（单位：MPa），屈服强度σs=...（单位：MPa），抗拉强度σb=...（单位：MPa）。
2. 压缩试验根据实验数据，绘制压缩曲线，计算抗压强度σc=...（单位：MPa），弹性模量E=...（单位：MPa）。
3. 弯曲试验根据实验数据，绘制弯曲曲线，计算抗弯强度σb=...（单位：MPa），弹性模量E=...（单位：MPa）。
材料力学实验
同时受到弯曲和扭转两种载荷作用下，用应变仪
测定已知点在不同方向上的应变值，并计算出实
验的正应力，从而验证理论计算值。
理论值计算主应力公式
1, 2
1 2
(
x
( x )2 4(t xy)2 )
tg 2 2t xy x
实验六 弯扭组合变形主应力测试 实验
利用已知参数的材料和专用设备，在标准试件
选择测力度盘。调整指针，对准零点，并调整自 动绘图器。
实验二 金属材料的压缩实验
四、实验步骤
3）安装试件 将试件两端面涂以润滑剂，然后准确地放在试验
机球形承垫的中心处。 4）检查试件 5）进行试验
缓慢均匀地加载，注意观察测力指针的转动情况 和绘图纸上的压缩图，以便及时而正确地测定屈服载 荷，并记录下来。
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？
实验五 测定材料的剪切弹性模量
四、实验步骤
1.卡取试件直径，为了避免试件加工的锥度和椭圆度 影响，在标距 内选取3个卡点，3个卡点的位置分别选 在标距中间和接近标距的两端。
2.将已卡取直径为 、长为260mm的试件安装在NY— 4型测G扭转试验机上，并固紧。
3.调整两悬臂杆的位置。 4.调整设备加码进行试验。
材料力学实验报告
1. 了解材料力学实验的基本原理和方法。
2. 掌握材料力学实验的基本操作技能。
3. 通过实验，验证材料力学理论，加深对材料力学基本概念和原理的理解。
4. 培养学生严谨的科学态度和实验操作能力。
二、实验内容1. 金属拉伸实验2. 金属扭转实验3. 材料切变模量G的测定三、实验原理1. 金属拉伸实验：通过拉伸试验，测定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
2. 金属扭转实验：通过扭转试验，测定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
3. 材料切变模量G的测定：通过扭转试验，测定材料的切变模量G，验证圆轴扭转时的虎克定律。
四、实验仪器1. 金属拉伸试验机2. 金属扭转试验机3. 电测仪4. 游标卡尺5. 扭角仪6. 电阻应变仪7. 百分表1. 金属拉伸实验（1）将试样安装在试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加拉伸力，记录拉伸过程中的应力、应变数据。
（3）绘制应力-应变曲线，分析材料的力学性能。
2. 金属扭转实验（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭转过程中的扭矩、扭角数据。
（3）绘制扭矩-扭角曲线，分析材料的力学性能。
3. 材料切变模量G的测定（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭矩、扭角数据。
（3）利用电阻应变仪、百分表等仪器，测量试样表面的应变。
（4）根据虎克定律，计算材料的切变模量G。
六、实验数据及结果分析1. 金属拉伸实验（1）根据应力-应变曲线，确定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
（2）分析材料在不同应力状态下的变形特点。
2. 金属扭转实验（1）根据扭矩-扭角曲线，确定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
（2）分析材料在不同扭角状态下的变形特点。
3. 材料切变模量G的测定（1）根据扭矩、扭角、应变数据，计算材料的切变模量G。
材料力学实验期末总结
材料力学实验期末总结材料力学实验是我大学期间学习专业课程的一部分，通过参与实验，我进一步加深了对材料的理论知识的理解，并能够将理论知识应用到实践中。
在这个学期的材料力学实验课程中，我参与了多个实验项目，积累了丰富的实验经验。
在这篇期末总结中，我将回顾和总结每个实验的过程和结果，并对实验中的不足之处提出改进意见。
第一次实验是关于杨氏模量的测量。
这个实验旨在通过实验测定材料的弹性模量，从而了解材料的力学性能。
在实验中，我们首先收集了不同材料的数据，并使用悬挂质量的方法进行了实验测量。
通过实测悬挂质量和理论计算弹性恢复力之间的关系，我们计算出了样品的杨氏模量。
通过与理论值进行比较，我们发现实验结果与理论值相差较小，证明了该方法的准确性。
然而，我们注意到实验中样品的测量精度有待改进。
在以后的实验中，我们可以使用更精确的仪器，如激光干涉测量仪，来提高测量精度。
第二次实验是关于拉伸实验的。
拉伸实验是非常重要的实验方法，用于研究材料在拉伸过程中的变形和破坏机理。
在实验中，我们使用了材料力学实验机进行了拉伸实验，并测得了应力和应变的曲线。
通过分析曲线，我们可以得到材料的屈服点、弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。
通过与材料的力学性能进行对比，我们可以得出结论。
然而，我们在实验过程中遇到了一些困难，例如在夹具上夹持样品时的不均匀力导致了实验结果的不准确，以及样品的塑性变形导致了实验结果的偏差。
为了提高实验结果的准确性，我们可以改进夹具的设计，并选择更适合的样品。
第三次实验是关于硬度测量的。
硬度是材料的一个重要性能指标，它反映了材料的抗压性能和抗划伤性能。
在实验中，我们使用了洛氏硬度计和巴氏硬度计进行了硬度测量。
通过改变试样的形状和深度，我们可以测得不同硬度值，并能够了解材料的硬度和脆性特性。
然而，我们在实验中发现有时会出现读数不准确的情况，可能是由于我们没有正确操作仪器或者样品的准备不充分。
在以后的实验中，我们应该加强对仪器的操作培训，并确保样品的制备过程符合要求。
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。
材料力学实验
材料⼒学实验试验⼀、拉伸试验报告1-1、由实验现象和结果⽐较低碳钢和铸铁拉伸时的⼒学性能有什么不同?答：低碳钢在拉伸过程有明显的四个阶段，弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
低碳钢具有屈服种材料在拉伸时的⼒学性能及断⼝特征。
低碳钢断⼝为直径缩⼩的杯锥状，其延伸率⼤表现为塑性。
铸铁在拉伸时延伸率⼩表现为脆性，没有明显的四个阶段，其断⼝为横断⾯。
1-2、由拉伸实验所确定的材料的⼒学性能数值有什么实⽤价值？答：1）会对企业的⽣产选材有直接的影响，这直接关系到企业的成本和产品的质量。
2）对于好多恶劣⼯作环境的⾦属⼯件，都要求要出具检测报告。
3）企业根据不同的⼒学性能参数，可以安排较为合理的加⼯⼯艺。
除以上这些外，出⼝的产品都要经过这⽅⾯的检测的，这也是⼀个企业质量意识的侧⾯反映。
1-3、为何在拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件，材料相同⽽长短不同的试件延伸率是否相同?答：拉伸实验中延伸率的⼤⼩与材料有关，同时与试件的标距长度有关。
试件局部变形较⼤的断⼝部分，在不同长度的标距中所占⽐例也不同。
因此拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件，这样其有关性质才具可⽐性。
材料相同⽽长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截⾯⾯积与长度存在某种特殊⽐例关系除外）。
延伸率的⼤⼩与试件尺⼨有关，为了便于进⾏⽐较，须将试件标准化。
断⾯收缩率的⼤⼩与试件尺⼨⽆关。
试验⼆、低碳钢弹性模量E的测定报告2-1、测E时为何要加初始载荷并限制最⾼载荷？使⽤分级等量加载的⽬的是什么？答：测E时为何要加初始载荷并最⾼载荷是为了保证低碳钢处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
分级等量加载的⽬的是为了保证所求的弹性模量减少误差。
2-2、试件的尺⼨和形状对测定弹性模量有⽆影响?为什么?答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺⼨和形状⽆关。
2-3逐级加载⽅法所求出的弹性模量与⼀次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须⽤逐级加载的⽅法测弹性模量?答: 逐级加载⽅法所求出的弹性模量与⼀次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采⽤逐级加载⽅法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
材料力学实验三、四指导书
铸铁拉伸
无
7
实验四纯弯曲梁实验
实验项目性质：验证性 所涉及课程：材料力学 计划学时：2 学时
【实验目的】 1．测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律。 2．验证纯弯曲梁的正应力公式。 【实验设备】 1、力尔公司材料力学教学试验机； 2、游标卡尺、钢尺； 3、弯曲试验装置 L1 载荷 P 加载梁 C A 纯弯曲梁 L2 S D B B H
4
报告。 2、准备数据采集系统 ①启动微机。 ②启动“材料力学实验”软件。 3．试样安装 ①安装扭转夹头。 ②安装扭转试样： 将准备好的标准扭转试样，装入两夹头之间。方法是：首先将试样长度 与实验机两夹头间距离比较一下， 然后， 点击程序操作板上的 “允许加载” ， 点击集中力加载下的“上升”或“下降”按钮，使动力加载梁上下移动，直 到两夹头距离适合装入试样。点击“扭转夹头复位”按钮，等待扭转上夹头 转到零点位置，再将试样装入。
Tm Wt
试件受扭，材料处于纯剪切应力状态，在试件的横截面上作用有剪应力 ， 同时在与轴线成±45°的斜截面上，会出现与剪应力等值的主拉应力 1 和主压 应力 2 ，如图 2－11(a)所示。
45°
τ
σ1
σ2
45°
(a)
(b)
(c)
图 5 纯剪应力状态与扭转断口示意图
低碳钢的抗剪能力比抗拉和抗压能力差，试件将会从最外层开始，沿横截面 发生剪断破坏，如图 5(b)所示，而铸铁的抗拉能力比抗剪和抗压能力差，则试件 将会在与杆轴成 45°的螺旋面上发生拉断破坏，如图 5(c)所示。 【实验步骤及内容】 1、试样准备 ①量取试件标距： 采用标准圆截面拉伸试样 （长试件或短试件） ， 试样的形状及尺寸见图 （1） 。
图 7 扭转试验加载图
第三第四强度理论
态下，不易发生破裂.例如深海海底的石块，虽承受很大的静水压
力,但不易发生破裂.
特别鸣谢
讲课人：汪丁
PPT制作：李学章、田宏润
托：钱志成
感 谢 聆听
第五组出品
试验证明：几种塑性材料的薄壁圆筒试验资料表明，畸变能密度屈服准则与试验资料相当吻 合，比第三强度理论更为符合试验结果。
肆
实例分析
(Practical application)
强度理论区别分析
第三第四 强度理论
适用于铸铁、石 料、混泥土、玻 璃等脆性材料， 通常以断裂的形 式失效
适用于碳钢、铜、 铝等塑性材料， 通常以屈服的形 式失效
强度理论发展历程
时间
19世纪末20世纪初
20年代前后 30年代前后 40年代前后 50年代及60年代 70年代 80年代 后期
发展情况
材料力学逐步形成一门独立的课程，但缺乏强度理论。Barlow 父子
强度理论在材料力学中开始独立成一章或一节，介绍最大正应力理论、最大应 变理论和最大剪应力理论。Boyd 增加变形能理论（Umax说） Haigh 增加歪形能理论（Uf说）Maxwell、增加八面体剪应力理论 Nadai、增加Mohr理 论 Mohr 增加统计平均剪应力理论，去掉Umax说，对说进行修正、增加联合强度理论、 增加其它强度理论 提出应力空间屈服面和π平面屈服面(Haigh、westergard)，Uf理论的均方根剪应 力解释其它新理论(俞茂宏)，增加脆性断裂理论 (Gxiffich) 塑性面的概念关于强度理论的实验研究，国外材料力学教材（1964）、双剪应 力屈服条件（适用于拉压强度相同的材料），俞茂宏（1961） 双剪强度理论（适用于拉压强度不等的材料） 俞茂宏 宋凌宇（1983）
材料力学实验
13
2．测定灰铸铁抗压强度sbc
F
Fbc
拉伸试验
O
强度极限：
s
bc
Fbc A0
Dl
灰铸铁压缩 试验现象：
tmax引起
14
五、试验步骤
结合操作讲解
15
一、试验目的
1．测定低碳钢名义抗切强度tb； 2．测定灰铸铁名义抗切强度tb。
二、试验仪器 1．万能材料试验机； 2．剪切器。
31
三、试验原理
1．结构示意图
I
l
I a
I-I截面 内力：
TMFFal
F
FQ F
D d
I-I截面
R0 t
D 2
Dd
2
d
32
2．布片示意图
D
B
C
A
C
D
B
A
R12 R11
R10
R9 R8
R7
R6 R5
R4 R3 R2 R1
A、B、C、D四点 各贴45o、0o、45o 应变花
Ipj
l d
a
b
F
F
等量逐级加载法：G DFal
Ip Dj
Dj
Dd
b
22
2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb
T
Tb
TT=<= TTbs tb
dr
ts
Ts
r
O
j
ts
tb
屈服切 应力：
t
s
3 4
Ms Wp
抗切强 度：
t
b
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。
材料力学实验教学大纲
＜＜材料力学》实验教学大纲课程总学时：63学时学分总：3.5学分实验学时：9学时实验个数：9个课程性质：必修适用专业：农机、机师、运输大纲执笔人：林成厚大纲审定人：李进京一、实验课的性质与任务材料力学实验包括以下三方面内容：（一）、验证理论性的实验。
材料力学中的一些公式都是在简化和假设的基础上推导的。
因此必须通过实验对根据假设推导的公式加以验证，才能确定公式的使用范围。
（二）、材料机械（力学）性质试验。
材料力学公式只能算出在外载荷作用下构件内应力的大小。
为了建立强度条件必须了解材料的强度、刚度、韧度、硬度等特性，这就需要通过拉伸、压缩、扭转、冲击、疲劳等试验来测定材料的强度极限、弹性模量、疲劳极限等力学参数。
（三）、应力分析实验。
工程中很多实际构件的受力情况，无法用材料力学的公式进行计算，因此要通过实验应力分析加以验证。
二、实验目的和要求当学生学习材料力学试验时，不仅要学习材料力学理论基础知识，且通过实验帮助我们的学生深化理论，更重要的是要了解材料力学实验的特殊性，即实验技术、机器仪器的操作、现代技术在材料力学实验中的应用以及实验方法等，以培养动手能力，严肃认真的精神和良好的科学习惯。
（一）目的1．测定低碳钢的屈服极限(流动极限)ζs，强度极限ζb，延伸率δ和截面收缩率ψ。
2．测定铸铁的强度极限ζb。
3．观察拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等现象），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1．万能试验机或拉力试验机。
2．游标卡尺。
（三）原理及装置材料的机械性质ζs 、ζb 、δ和ψ是由拉伸试验来确定的。
为此，应首先用测试材料制备试件。
试件可制成圆形或矩形截面。
圆形截面试件如图1.1所示。
试件中段用于测量拉伸变形，此段的长度l 0称为“标距”。
两端较粗的部分是头部，为装入试验机夹头中传递拉力之用。
试件头部形状可根据试验机夹头的要求而定，可制成圆柱形（图1.1）、阶梯形（图1.2）或螺纹形（图1.3）。
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实验三扭转破坏实验
实验日期：年月日实验室温度：
一、实验目的
1．观察试样在扭转力偶作用下试样受力和变形的行为。
观察材料的破坏方式。
2．测定材料的剪切屈服极限及剪切强度极限。
3．熟悉扭转试验机的工作原理及使用方法。
二、主要仪器装置及材料
1.扭转试验机：用以作扭转破坏实验。
2.游标卡尺。
三、试件受力简图
1．试件
采用圆形截面试件，如图所示，在试件表面画上一条纵线，以便观察试件的扭转变形。
2．扭转试验机的工作原理
扭转试验机如图。
在机体上有一个基本固定的夹头，用两平面和夹紧螺栓固定扭转试样的一端。
试验机上有一个能306°旋转的扭转装置，其左端是一个可旋转的夹头，以夹持试样的另一端。
当人力使装置转动时，带动活动夹头转动，而使试样的一端相对于另一端发生了转动，故试件受扭而产生变形。
3．扭转实验原理
试件承受扭矩时，材料处于纯剪切应力状态，是拉伸以外的又一重要应力状态，常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切应力状态下的机械性质。
低碳钢试件在发生扭转变形时，其T －φ曲线如图所示，类似低碳钢拉伸实验，可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段，相应地有三个强度特征值：剪切比例极限、剪切屈服极限和剪切强度极限。
对应这三个强度特征值的扭矩依次为Tp 、Ts 、Tb 。
在比例极限内，T 与φ成线性关系，材料完全处于弹性状态，试件横截面上的剪应力沿半径线性分布。
如图(a)所示，随着T 的增大，开始进入屈服阶段，横截面边缘处的剪应力首先到达剪切屈服极限，而且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环塑性区，如图(b)所示，但中心部分仍然是弹性的，所以T 仍可增加，T －φ的关系成为曲线。
直到整个截面几乎都是塑性区，如图(c)所示。
a b c
在T －φ出现屈服阶段，示力度盘的指针基本不动或有轻微回摆，由此可读出屈服扭矩T s ，低碳钢扭转的剪切屈服极限值可由下式求出：
P
TS
TS W M ⋅
=
43τ 屈服阶段过后，进入强化阶段，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升，但变形非常明显，试件的纵向画线变成螺旋线，直至扭矩到达极限扭矩值M b 进入断裂阶段，试件被剪断，由示力度盘的从动针可读出，则低碳钢扭转的剪切强度极限
可同下式求出：
P
Tb
Tb W M ⋅
=43τ 四、实验方法及步骤： 1．试件准备：
测量试件等截面范围两端及中间共三处截面的直径。
为保证精确度，每一截面均取互相垂直的两个方向各测量一次，并计算平均值，以三截面中最小处的平均值来计算初始横截面面积A 0。
2．安装试件：
（1）将试样的端头安装于夹头中，并夹紧。
（2）调整示力度盘主动针，对准零点。
3．进行实验：
以顺时针方向缓慢转动摆手，使之按要求的速度对试件加载，对于低碳钢试件，注意观察试验机示力度盘的指针，若指针停止转动或有轻微回摆，说明材料发生屈服，记录此时的扭矩T s 经过屈服阶段以后（铸铁试件无此阶段），即可快速加载，直至剪断为止，停车。
由从动针读出最大扭T b 并记录。
4．取下试件，清理设备。
5．整理数据，完成实验报告。
五、实验数据和计算结果：
计算公式：扭转屈服点 ==n s s W T τ MPa 抗扭强度==n
b b W T
τ MPa
六、低碳钢、铸铁扭转曲线示意图：
七、思考题：
1.低碳钢铸铁扭转破坏有何不同为什么
2.根据拉伸、压缩、扭转三种试验结果，综合分析低碳钢与铸铁的力学性能。
3.低碳钢拉伸屈服极限和剪切屈服极限有何关系
实验四纯弯曲梁正应力测定实验
一、实验目的
1.测定夹层梁纯弯段应变、应力分布规律，为建立理论计算模型提供实验依据；将实测值与理论计算结果进行比较。
2.通过实验和理论分析深化对弯曲变形理论的理解，培养思维能力。
3.学习多点测量技术。
二、夹层梁的结构、尺寸和纯弯曲加载方式
夹层梁的结构、尺寸和纯弯曲加载方式如图所示。
梁的上、下层是45号钢条，它们的厚度相同，中层是铝合金，三层用螺栓紧固，锥销定位。
在梁的上、下表面各粘贴两枚应变片，以检查载荷是否偏斜，一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片。
它们的编号如侧视图所示。
a=130mm b=18mm c=140mm
图2-1
三、实验步骤
1.打开应变仪电源、预热。
2.调整实验台，安装梁
将左右支架安装到位，使左右支架跨矩为400mm且关于力传感器对称。
在力传感器上安装加载器。
安装梁和副梁，梁两头应大致在支架宽度的正中位置，并且还应大致在加载器两拉杆间的正中位置。
副梁的位置由纯弯曲定位板确定。
3.接线
将力传感器的红、蓝、白、绿四线依次接在测力专用通道（0通道）的A、B、C和D端。
按多点1/4桥公共补偿法对各测量片接线，即将试样上的应变片分别接在所选通道的A、B端。
所选通道B、B’间的连接片均应连上。
将贴在铝块和钢块上的两个补偿片分别接在补偿通道的补偿1和补偿2接线端子上。
4.设置参数
根据接线的方式设置应变仪的参数，包括力传感器的校正系数，各通道的组桥方式、应变片的灵敏系数和阻值等。
载荷限值设置为2100N。
5.测试5号测点应变
先测量5号测点的应变以确定夹层梁和副梁的安装是否符合实验要求，使梁处于完全不受载状态并平衡0通道和5号测点对应通道电桥。
缓慢加载到2000N左右，此时5号测点通道的应变绝对值应该≤1，若该值不符合要求，应分别调整加载器两拉杆上端的螺母，同时观察应变值的变化情况，使应变值接近于0。
然后卸载至0，应变值应回到0，若不是0，应再重复调整，直至符合要求。
6.平衡各通道电桥
使试样处于完全不受载状态。
按[ ]、[BAL]键，再依次按各通道（包括0通道）对应的数字键。
仪器依次显示各通道的初始不平衡量，并将该值存贮在仪器内。
7.测量
按[MEAS]键，再缓慢加载，力显示屏数字从0开始不断增加。
增加到2000N时就停止加载，依次按各（应变通道对应的）数字键，右屏上就依次显示各点应变值，记录之。
然后卸载，重复6，7两步骤，共测量三次。
数据以表格形式记录。
四、实验结果及分析
根据测得的各点应变，计算相应的应力实验值。
再计算各点应力理论值。
然后计算它们之间的相对误差。
数据参考表2-1处理。
表2-1
应变理论值计算表
五、思考题：
1.实验结果和理论计算是否一致如不一致，其主要影响因素是什么
2.电测弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量E的影响
3.为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上
实验五 材料弹性常数E 、μ测定
一、实验目的
1.测定材料的弹性模量E 和泊松比μ。
2.验证胡克定律。
3.学习电测法原理和多点测量技术。
二、原理和方法
应变测量采用多点1/4桥公共补偿法。
为减少误差，也为了验证胡克定律，采用等量增
载法，加载五次。
即F i ＝ F 0 ＋ i ΔF （i ＝ 1，2，……5），末级载荷F 5不应使应力超出材料的比例极限。
初载荷F 0时将各电桥调平衡，每次加载后记录各点应变值。
计算两纵向应变平均值1i ε和两横向应变平均值2i ε，按最小二乘法计算E 和μ。
∑∑⋅=∆i
i i bt F
E 12
ε （1-1）， μ=
21i
i
i i εε∑∑ （1-2）
图1-1
三、试验步骤 1.打开应变仪电源，预热。
2.试验台换上拉伸夹具，将力传感器上下位置调整合适，安装试样。
3.接线
将力传感器的红、蓝、白、绿四线依次接在测力专用通道（0通道）的A、B、C和D端。
按多点1/4桥公共补偿法对各测量片接线，即将试样上的应变片分别接在所选通道的A、B 端。
所选通道B、B’间的连接片均应连上。
将补偿片接在补偿1（或2）的接线端子上。
4.设置参数
根据接线的方式设置应变仪的参数，包括力传感器的校正系数，各通道的组桥方式、应变片的灵敏系数和阻值等。
载荷限值设置为1600N。
5.平衡各通道电桥
使试样处于完全不受载状态。
按[↵]、[BAL]键，再依次按各通道（包括0通道）对应的数字键。
仪器依次显示各通道的初始不平衡量，并将该值存贮在仪器内。
6.测量
按[MEAS]键，再缓慢加载，力显示屏数字从0开始不断增加。
每增加300N，就暂停加载，依次按各（应变通道对应的）数字键，右屏上就依次显示各点应变值，记录之。
共加载五级，然后卸载。
重复5，6两步骤，共测量三次。
数据以表格形式记录。
四、实验结果及分析
将三组数据分别按表1-1作初步处理，从而找出线性关系最好的一组。
再用这组数据按公式（1-1）和（1-2）计算E、μ，计算步骤列表示出（参考表1-2）
表1-1
εε
注：
1i ε=1i ε—11i ε-，2i ε=2i
ε—21i ε-
表1-2。