材料力学实验报告答案解析

材料力学实验报告
评分标准
拉伸实验报告
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）
2 铸铁
上
1
15K N 左右
2
中
1
2
下
1
2
四、实验结果处理 （4分）
0A P s s =
σ ＝300MPa 左右 0
A P b b =
σ ＝420MPa 左右
％10000
1⨯-=
L L L δ ＝20～30％左右 ％＝
1000
1
0⨯-A A A ψ ＝60～75％左右
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。

略
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。

压缩实验报告
一、实验目的（1分）
1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb 。

2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。

二、实验设备 （1分）
机器型号名称电子万能试验机 （0.5分）
测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm （0.5分）
三、实验数据（1分）
四、实验结果处理 （2分）
A P b
b =
σ =740MPa 左右
五、回答下列思考题（3分）
1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。

略
2. 绘出两种材料的压缩曲线。

略
3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫？
当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。

4. 对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？
310
≤≤
d h 试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。

试件越短，影响越明显。

若试件过长，容易产生失稳现象。

5. 铸铁的压缩破坏形式说明了什么？ 铸铁的抗剪能力低于抗压能力。

测定弹性模量E 实验报告
一、实验目的 （1分）
1. 测定常用金属材料的弹性模量Ｅ
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 引伸计标距 50 mm
三、实验数据 （2分）
四、实验结果处理（3分）
L
A L F E N ∆=
00
（约200Gpa ）
五、画出l F ∆-曲线图 （1分）
六、讨论题 （2分）
1. 试件尺寸和形式对测定E有无影响？
无影响
弹性模量E是只与材料有关的量，与其他量无关。

2. 影响实验结果的因素是什么？为何要用等量增载法进行实验？
扭转实验报告
一、实验目的（1分）
1. 观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。

2. 测定低碳钢的剪切屈服极限
τ和剪切强度极限bτ。

s
3. 测定铸铁的剪切强度极限
τ。

b
二、实验设备（1分）
机器型号名称电子扭转试验机选择量程：钢Nm 精度Nm
铸铁Nm 精度Nm
测直径量具名称游标卡尺精度0.02 mm
三、实验数据和计算结果（6分）
四、回答下列问题（2分）
1. 画出低碳钢和铸铁试件实验前、后的图形。

略
2. 绘制铸铁和低碳钢两种材料的φ-T 曲线图。

略
3. 低碳钢和铸铁材料扭转破坏断口有何不同？为什么？
低碳钢材料在横截面发生剪断破坏，铸铁在与轴线成450螺旋面发生拉断破坏。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉和抗压能力。

铸铁的抗拉能力小于抗剪能力和抗压能力。

4. 分析比较塑性材料和脆性材料在拉伸、压缩及扭转时的变形情况和破坏特点，并归纳这两种材料的机械性能。

变形情况和破坏特点略。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉压能力，延伸率和断面收缩率大。

铸铁的抗拉能力小于抗剪能力，抗剪能力小于抗压能力。

纯弯曲梁正应力实验报告
一、实验目的（1分）
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计算公式。

3. 掌握电测法的基本原理
二、实验设备（1分）
静态电阻应变仪型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪
实验装置或万能试验机的型号名称 纯弯曲梁实验装置 量具的名称 游标卡尺 精度 0.02 mm
三、实验数据（5分）
梁试件的截面尺寸h 40 b 20 （mm ） 支座与力作用点的距离a 150（mm ） 弹性模量E 210000 MPa
各点到中性层的位置：1y 2y 3y 4y 5y 6y 7y
误差允许范围内应服从线性分布
五、回答下列思考题（2分）
1. 为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上？ 削去测量过程中温度对构件变形的影响。

2. 影响实验结果的主要因素是什么？ （1） 调零 （2） 准确加载
（3） 应变片位置是否准确 （4） 读书是否精确
3. 弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？ 不受弹性模量的影响
z
i
i I My ∆=
∆σ 与弹性模量无关 主应力的测定报告
一、实验目的（1分）
1. 测定薄壁圆筒表面上一点的主应力。

2. 测定簿壁圆筒所受的弯矩和扭矩。

3. 掌握电阻应变花的使用。

二、实验设备（1分）
弯扭组合实验装置的型号名称 弯扭组合实验装置
y
σ
静态电阻应变仪的型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪
量具的名称
游标卡尺 精度 0.02 mm
三、实验数据 (1分)
构件材料： 铝合金
弹性模量E = 70 GPa 或E = 71 GPa 泊松比μ= 0.33 μ= 0.33 构件尺寸：外径D = 40 mm 内径d = 34 mm 构件抗弯截面模量W = 3 （cm ）3 构件抗扭截面模量t W = 6 （cm ）3 臂长a = 20 cm
自由端端部到测点的距离l = 30 cm
A ：
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+--±++-=︒︒︒︒-︒︒-204520454545231)()(21)(211εεεεμεεμμσσE
︒︒-︒︒
-︒---=454504545022εεεεεαtg
B ：][1
45451︒︒--μεεσE
＝ ][145453︒︒-－＝μεεσE
五、计算A 及B 点的理论主应力和主方向（2分）
A ：
4.726.172256.189.102233.31020302231=-=-=-=±⎪⎭
⎫
⎝⎛±====⋅=⋅=αασ
τ
ατσσσστσ或＝tg MPa MPa MPa
W
T
MPa
W M m
N T m N M
B ：
MPa MPa 33.333.331-＝σσ
4545-==αα或 六、计算M 和T （2分）
W E M m ε= μ
ε+=
1n
E M
七、回答下列思考题（1分）
1. 试求实测主应力、主方向与理论主应力、主方向的误差。

引起误差的因素有哪些？ 应变片粘贴位置、人为读数影响。

2. 在弯扭组合变形下怎样改变贴片方案，才能简便测出扭矩？ 中性层45度方向贴一应变片，间接测出扭矩。