工程力学自学材料力学实验

等量逐级加载法: 等量逐级加载法: = Fal G Ip
F F
δ = b
扭 转 试 验
2.测定低碳钢屈服切应力τs,抗切强度τb .
T Tb T= Ts T= Tb T< dρ Ts
τb τs
ρ
O
τs τb
屈服切 3 Ms τs = 应力: 应力: 4Wp
抗切 τ =3 Mb b 4 Wp 强度: 强度:
拉 伸 试 验
三,试样 1.材料类型 . 塑性材料的典型代表 低碳钢: 低碳钢: 脆性材料的典型代表 灰铸铁: 灰铸铁:
标距
d0 l0
标点
主动指针:反映载荷瞬时大小; 主动指针: 试验机读数表盘 被动指针: 被动指针:反映最大载荷;
尺寸符合国标的试样 2.标准试样: .标准试样: 标距: 标距:等截面测试部分长度
伸长率: 伸长率: =l1l0 ×100% δ l0
A0 A 断面 1 ψ= ×100% 收缩率: 收缩率: A0
拉 伸 试 验
低碳钢拉伸试验现象: 低碳钢拉伸试验现象: 屈服: 屈服: 颈缩: 颈缩: 断裂: 断裂: 低碳钢拉伸试验动画: 低碳钢拉伸试验动画:
τmax引起
拉 伸 试 验
3.测定灰铸铁抗拉强度 σb .
F 温度补偿片 2 1 0 1' 2' 2 1 0 1' 2'
σ实=Eε
σ =M y 理 Iz 3.等量逐级加载法: .等量逐级加载法: σ实=Eε
薄壁圆筒的弯扭组合变形
一,试验目的 1.用电测法测定平面应力状态下一点主应力的 . 大小及方向; 大小及方向; 2.测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下,分别 .测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下, 由弯矩,剪力和扭矩所引起的应力. 由弯矩,剪力和扭矩所引起的应力. 二,试验仪器 1.弯扭组合试验装置; .弯扭组合试验装置; 2.YJ28A—P1OR型静态数字电阻应变仪. 型静态数字电阻应变仪 . 型静态数字电阻应变仪.
矩形截面梁的纯弯曲
三,试验原理 1.结构示意图及理论值计算 .
b h y FQ F/2 z a F/2 + F/2 Fa/2 M + F m m F/2 a m—m截面 m—m截面: 截面:
FQ =0 M=C(常数) ——纯弯曲 纯弯曲
M y σ理= Iz
矩形截面梁的纯弯曲
2.布片示意图及试验值 .
电测法基本原理
120o 60o
60o—3应变花: 应变花: 应变花
0o
σ1 = E (ε0 +ε60 +ε120 )± σ 3 3(1ν )
2E (ε ε )2 +(ε ε )2 +(ε ε )2 0 60 60 120 120 0 3(1+ν ) (ε0 ε120 )(ε0 ε60 ) tan2α0 = 3× (ε0 ε120 )+(ε0 ε60 )
压 缩 试 验
2.测定灰铸铁抗压强度σbc .
F Fbc
强度极限: 强度极限 Fbc σbc = A0
l
拉伸试验
O
灰铸铁压缩 试验现象: 试验现象:
τmax引起
剪 切 试 验
一,试验目的 1.测定低碳钢名义抗切强度τb; . 2.测定灰铸铁名义抗切强度τb. . 二,试验仪器 1.万能材料试验机; .万能材料试验机; 2.剪切器. .剪切器. 三,试样 试样: 试样:
拉应力引起 拉应力引起
电测法基本原理
一,电阻应变片
电阻丝(丝栅) 电阻丝(丝栅) 基底 引出线
由试验发现: 由试验发现:
F
l l+l
应变片 F
电阻应变片种类: 电阻应变片种类: 丝式(绕线式) 箔式, 丝式(绕线式),箔式,半导体式 应变片:将力学量(应变) 应变片:将力学量(应变)转换为 电量(电阻) 电量(电阻)的传感器
√ √
δ(l)1
等量逐级加载法: 等量逐级加载法: F l E= A δ(l )
l
O
拉 伸 试 验
2.测定低碳钢拉伸机械性能(σs, σb , δ, ψ ) .测定低碳钢拉伸机械性能(
F Fe Fb Fs
强化阶段 屈服阶段 颈缩阶段
Fp
冷作硬化 线弹性阶段
O
l
屈服点: 屈服点: Fs σs = A0 抗拉强度: 抗拉强度: Fb σb = A0
F
Fb l O
抗拉强度: 抗拉强度 Fb σb = A0
灰铸铁拉伸试验动画: 灰铸铁拉伸试验动画:
压 缩 试 验
一,试验目的 1.测定低碳钢压缩屈服点σsc; . 2.测定灰铸铁抗压强度σbc. . 二,试验仪器 万能材料试验机. 万能材料试验机. 三,试样 标准试样: 标准试样:
d0 h0
粗短圆柱体: 粗短圆柱体: h0=1~3d0
电测法基本原理
四,几种常见应力状态下的布片方式及应力计算 1.单向应力状态 . 轴向拉压,纯弯曲, 轴向拉压,纯弯曲,横力弯曲上下缘
F R1 R2 F F R1 R2 F
σ1 =Eε1
温度自补偿, 温度自补偿,测量 电压得到有效放大: 电压得到有效放大: UBD = E K(ε1 +εT ε 2 εT ) 4 = E K(1+ν )ε1 4
电测法基本原理
3.不知主应力方向的二向应力状态 .不知主应力方向的二向应力状态
90o 45o
45o—3应变花: 应变花: 应变花
0o
σ1 E = E (ε0 +ε90 )± (ε0 ε45 )2 +(ε45 ε90 )2 σ 3 2(1ν ) 2(1+ν ) (ε45 ε90 )(ε0 ε45 ) tan2α0 = (ε45 ε90 )+(ε0 ε45 )
《材料力学》实验 材料力学》
力学性能试验 一,拉伸试验 二,压缩试验 三,剪切试验 四,扭转试验 应力分析实验 电测法基本原理 五,矩形截面梁的纯 弯曲 六,薄壁圆筒的弯扭 组合变形
拉 伸 试 验
一,试验目的 1.测定低碳钢拉伸弹性模量E; .测定低碳钢拉伸弹性模量 ; 2.测定低碳钢拉伸力学性能(σs, σb , δ, ψ ); .测定低碳钢拉伸力学性能( 3.测定灰铸铁抗拉强度σb. . 二,试验仪器 1.万能材料试验机; .万能材料试验机; 2.引伸仪; .引伸仪; 3.游标卡尺. .游标卡尺.
压 缩 试 验
四,试验原理 1.测定低碳钢压缩屈服点σsc .
F
Fsc 拉伸试验
压缩屈服点: 压缩屈服点: Fsc σsc = A0
l
O
压 缩 试 验
低碳钢压缩试验现象: 低碳钢压缩试验现象:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
低碳钢压缩变扁,不会断裂,由于两 低碳钢压缩变扁,不会断裂, 端摩擦力影响,形成"腰鼓形" 端摩擦力影响,形成"腰鼓形".
电测法基本原理
工作片 R1 A R4 D E B 相同应变片R 相同应变片 1,R2,R1贴 R2 在构件受力处, 在构件受力处,R2贴在附 近不受力处, 近不受力处,环境温度对 温度补偿片 R1,R2引起的阻值变化相 C 固定电阻 同,为RT,则 R3
E( R1 +RT RT ) UBD = 4 R1 R2 = E K(ε1 +εT εT ) 4 E Kε = 4 1
拉 伸 试 验
1)圆形截面 ) l0=10d0 l0= 5d0 2)矩形截面 )
t b l0
l0 = 11.3 A 或 l0 = 5.65 A 0 0
拉 伸 试 验
F
四,试验原理 1.低碳钢拉伸弹性模量 .低碳钢拉伸弹性模量E
l l
F F δ(l)2
F
Fl E=F l l= = EA Al
√ √
R= K l = Kε R l
K——电阻应变片的 电阻应变片的 灵敏度系数
电测法基本原理
二,电阻应变仪 应变测量原理: 应变测量原理: 利用电桥平衡测量电阻改变, 利用电桥平衡测量电阻改变, 从而进一步得到应变. 从而进一步得到应变.
B R1 A R4 D E R3 R2 C 电桥平衡( 电桥平衡(UBD=0):R R3 = R2 R4 ) 1 为四个阻值相同应变片, 阻值相同应变片 若R1~R4为四个阻值相同应变片, 受力后, 间电压改变为 间电压改变为: 受力后,BD间电压改变为:
E(R1 R2 + R3 R4 ) UBD = 4 R1 R2 R3 R4 = E K(ε1 ε 2 +ε 3 ε4 ) 4
电测法基本原理
三,电桥接法及温度补偿 全桥接法(四个电阻均为应变片) 全桥接法(四个电阻均为应变片); 1.电桥接法: .电桥接法: 半桥接法( 为应变片, 半桥接法(R1,R2为应变片, 为固定电阻) R3,R4为固定电阻) 两种接法中的应变片型号, 两种接法中的应变片型号,阻值尽可能相同 或接近,固定电阻与应变片阻值也应接近. 或接近,固定电阻与应变片阻值也应接近. 2.温度补偿: .温度补偿: 由于温度对电阻值变化影响很 利用电桥特性, 大,利用电桥特性,可以采用 适当的方法消除这种影响. 适当的方法消除这种影响.
三,试样 1.测低碳钢 采用自制试样: 采用自制试样: . 低碳钢G采用自制试样
d l
2.测低碳钢τs,τb,灰铸铁τb采用标准试样: . 采用标准试样:
d0
扭 转 试 验
四,试验原理 1.低碳钢切变模量 切变模量G .低碳钢切变模量
T l
O
δ b
a
d
= Tl G= Tl = Fal GIp Ip Ip
电测法基本原理
2.已知主应力方向的二向应力状态 .已知主应力方向的二向应力状态 扭转,横力弯曲的中性轴, 扭转,横力弯曲的中性轴,均匀内压的薄壁圆筒
R1 R2 45o 45o
σ = E ε 1 1ν 1 σ 3 = σ1
沿已知主应力方向 贴片, 贴片,采用温度自 补偿的半桥接法
E K(ε +ε ε ε ) UBD = 1 T 2 T 4 = E Kε1 2
σ1 E 1+ν ν = [ (ε 45 +ε45 )±1 (ε 45 ε0 )2 +(ε0 ε45 )2 ] σ 3 1ν 2 2 2
主应力方向: 主应力方向:
ε45 ε 45 α是主应力与圆管 tan2α= (ε 0 ε 45 )(ε45 ε 0 ) 轴线的夹角
扭 转 试 验
低碳钢扭转试验现象: 低碳钢扭转试验现象: 屈服: 屈服:
τmax引起
断裂: 断裂:
低碳钢扭转试验动画: 低碳钢扭转试验动画:
扭 转 试 验
3.测定灰铸铁抗切强度τb .
T Tb
O
抗切 τ = Tb 强度: 强度: b Wp
灰铸铁扭转试验现象: 灰铸铁扭转试验现象: 断裂: 断裂: 灰铸铁扭转试验动画: 灰铸铁扭转试验动画:
薄壁圆筒的弯扭组合变形
3.等量逐级加载法 . 4.指定点(B,D)的主应力大小及方向 .指定点( , ) 共用温度补偿片的半桥接法, 共用温度补偿片的半桥接法,一个载荷水 平下分别测B,D两点 个应变片的应变值 平下分别测 , 两点6个应变片的应变值 两点 1)实验值: )实验值:
主应力大小: 主应力大小:
薄壁圆筒的弯扭组合变形
三,试验原理 1.结构示意图 .
I I a I-I截面 T=Fa F - 截面 内力: 内力: M=Fl I-I截面 - 截面 l D d
FQ =F
R = D+d 0 2 Dd t = 2
薄壁圆筒的弯扭组合变形
2.布片示意图 .
B C A D R12 D R11 R10 R9 C R8 R7 R6 B R5 R4 R3 A R2 R1 A,B,C,D四点 , , , 四点 各贴 各贴45o,0o,45o 应变花 约定蓝 约定蓝线应变片 为45o ,白线为 0o ,绿线为 o 线为45
一,试验目的 1.测定低碳钢切变模量G; .测定低碳钢切变模量 ; 2.测定低碳钢屈服切应力τs,抗切强度τb; . 3.测定灰铸铁抗切强度τb; . 4.分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破 . 坏情况. 坏情况. 二,试验仪器 1.扭转试验机; .扭转试验机; 2.扭角仪. .扭角仪.
扭 转 试 验
矩形截面梁的纯弯曲
一,实验目的 1.测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的 . 分布规律,并与理论值比较; 分布规律,并与理论值比较; 2.熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用. .熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用. 二,实验仪器 1.纯弯曲试验装置; .纯弯曲试验装置; 2.YJ28A—P1OR型静态数字电阻应变仪. 型静态数字电阻应变仪 . 型静态数字电阻应变仪.
剪 切 试 验
四,试验原理
Fb
名义抗切强度: 名义抗切强度: Fb τb = 2A0
双剪: 双剪: 试件有两个剪切面
剪 切 试 验
低碳钢剪切试验现象: 低碳钢剪切试验现象:
剪切,挤压, 剪切,挤压, 弯曲引起 弯曲引起
灰铸铁剪切试验现象: 灰铸铁剪切试验现象:
弯曲拉应力引起 弯曲拉应力引起
扭 转 试 验