8学时实验--材料力学8学时实验讲义
材料力学实验讲义
§1-1 金属材料的拉伸实验
一、试验目的
1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度R eH，下屈服强度R eL和抗拉强度R m 。
2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。
3．测定铸铁的抗拉强度R m。
4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。
5．学习试验机的使用方法。
二、设备和仪器
1．试验机（见附录）。
2．电子引伸计。
3．游标卡尺。
三、试样
(a)
b
h
l0
l
(b)
图1-1 试样
拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228－2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均
由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。
国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。 四、实验原理
低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法）
将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL 曲线），如图（1-2）。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。
屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。上屈服力eH F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力eL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力R m 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算：
上屈服强度R eH ：0
S F R eH
eH =
（1-1） 下屈服强度R eL ：0
S F R eL
eL =
(1-2 ) 抗拉强度R m ： 0
S F R m
m =
（1-3） 在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。 在F m 以前，变形是均匀的。从F m 开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。
测量断后的标距部分长度L u 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标：
断后伸长率A ：
%1000
?-=
L L L A u （1-4）
式中L 0为试样原始标距长度（名义尺寸50mm ）。
由于试样的塑性变形集中在缩颈处并向两边逐渐减小，因此断口位置不同，标距部分的塑性伸长也不同。若断口在试样中部，发生严重塑性变形的缩颈段全部在标距长度内，标距长度就有较大的塑性伸长量；若断口距标距端很近，则发生严重塑性变形的缩颈段只有一部分在标距长度内，另一部分在标距长度外，因此，标距长度的塑性伸长量就小。这说明断口位置对测得的伸长率有影响，为此应用所谓移位法测定断后标距长度1l 。
试验前将试样标距分成十等分。若断口到邻近标距端距离大于30l ，则可直接测量标距两端点间的距离。若断口到邻近标距端距离小于或等于30l ，则应用所谓移位法（亦称为补偿法）测定：在长段上从断口O 点起取长度基本上等于短段格数的一段得B 点，再由B 点起取等于长段所余格数（偶数）之半得C 点（见图1-8（a ））；或取所余格数（奇数）减1与加1之半得C 与C 1点（见图1-8（b ））；移位后的L 1分别为：AO+OB+2BC 或者AO+OB+BC+BC 1 。
测量时，两段在断口处应紧密对接，尽量使两段轴线在一直线上。若断口处形成缝隙，此缝隙应计入L 1内。
断面收缩率Z ：
%1000
0?-=
S S S Z u
（1-5）
式中0S 和u S 分别是原始横截面积和断后最小横截面积。
铸铁拉伸
铸铁拉伸时没有屈服阶段，拉伸曲线微微弯曲，在变形很小的情况下即断裂（见图1-3），断口为平端口。因此对铸铁只能测得其抗拉强度R m ，
即：0
S F R m
m =
（1-6） 铸铁的抗拉强度远低于低碳钢的抗拉强度。
五、实验结果处理
1．原始记录参考表1-2和表1-3填写。
表1-2 原始尺寸
表1-3 断后尺寸
2．数据处理
图1-3铸铁拉伸
低碳钢
据F m 值和F-△L 图计算力轴每毫米代表的力值m ，从F-△L 图上找出F eH 和F eL 点的位置，量出它们至△L 轴的垂直距离h eH 和h eL ，从而计算出F eH 和F eL 值（即mh eH 和mh eL ），然后按公式（1-1）~（1-3）计算上屈服强度R eH 、下屈服强度R eL 和抗拉强度R m ，按公式（1-4）和（1-5）计算断后伸长率A 和断面收缩率Z 。
铸铁
据记录的最大拉力F m ，按公式（1-6）计算抗拉强度R m 。
六、思考题
1．低碳钢试样拉伸断裂时的载荷比最大力F m 小，如按公式0
S F
R
计算断裂时的应力，则计算得到的应力会比抗拉强度R m 小。为什么“应力减小后”试样反而断裂？
4．铸铁试样拉伸，断口为何是平截面?为何断口位置大多在根部?
5．做低碳钢拉伸实验时为什么要用引伸计，又为什么在试样拉断前要取下引伸计，为什么此时可以取下引伸计？
七、实验报告要求
包括实验目的，设备名称、型号，实验记录（列表表示）与实验数据处理，分析讨论。画出试样断裂后形状示意图（可画在数据记录和处理栏内），试验机自动绘制的F-ΔL 图附于实验报告内。
附注：实验步骤
试样材质辩识：铸铁试样颜色较深，表面可见凸起的小颗粒，竖直落地时声音沉闷；而低碳钢颜色较亮，表面可见刀纹，竖直落地时声音轻脆。
1．测量试样尺寸
直径d 0 在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小者计算横截面面积，数据列表记录。
标距长度L 0 量取计算长度L 0（取L 0=10 d 0，或L 0=5 d 0），在试样两端划细线标志，用刻线机将其划分成10等分（或5等分）。
2. 开机
打开电源开关；启动计算机进入Windos 操作系统；点击试验机控制软件，进入试验机操 作界面；按复位按扭使控制系统上电。
3. 系统参数设置
点击“模式设置”选项，选择试验模式--拉伸实验。 3. 试验基本参数设置
点击“操作”按扭，进入“试验基本参数”界面，选择变形测量模式—引伸计。 4. 试验过程设置
主要有：试样基本参数设定；试验力档位设定；变形调零；变形档位设定；曲线参数设定等。
5．装夹试样，安装引伸计
上下夹头均为斜锲夹块，将试样的夹持部位放入V 型槽中央。注意低碳钢拉伸实验须测定标距范围内的变形，因此试样上下夹持部位均须留出5-10mm ，以便安装引伸计。铸铁拉伸实验则不用安装引伸计。
6．测试
待一切准备工作完成后，点击“上行”按扭，开始拉伸实验。测试完毕保存实验文件。注意实验过程中观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。特别提请注意的是，当实验曲线出现水平线一定程度后，试样开始进入局部变形阶段时，点击“取引伸计”按扭，迅速取下引伸计，以免引伸计损伤。
7．打印
点击“报告打印”，输出实验曲线。 8．卸载并取出试样
卸载并取出试样，注意保护试样断口形貌。
9．测量断后标距L 1和断后颈缩处最小直径d 1（仅对低碳钢拉伸实验）
测量时应注意将低碳钢试样两段的断口紧密对接，若断口到邻近标距端距离小于或等于03L 时，则应用所谓移位法（亦称为补偿法）测定断后标距长度1L 。测量颈缩处最小直径d u 时，在最小处互相垂直的两个方向测量直径。注意应用卡尺测量前端较窄的部位，以免由于弧线的影响而测量不到实际的最小值。
10．关机
注意清理实验现场，将相关仪器还原。
§1-2 低碳钢和铸铁的压缩试验
一、试验目的
1．测定低碳钢的压缩屈服点SC σ和铸铁的抗压强度bc σ。 2．观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象。 二、设备和仪器
1．电子万能试验机
（a ） （b ）
图1-2-1
F F sc
△L
（a ） （b ）
图1-2-2
F F bc
△L
0 2．游标卡尺 三、试样
低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试样一般制成圆柱形，其公差、表面粗糙度、两端面的平行度和对试样轴线的垂直度在国标GB7314-87中有明确规定。
目前常用的压缩试验方法是两端平压法。由于试样两端面不可能理想地平行，试验时必须使用球形承垫（见图1-2-1a ），试样应置于球形承垫中心，藉球形承垫自动调节实现轴向受载。由于试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的摩擦力，它们阻碍着试样上部及下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高。当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就会相应变小，因此抗压强度与比值h o ／d o 有关，同时考虑稳定性因素，为此国家标准对试样高度h o 与直径d o 之比规定在1～3的范围内。本次实验采用 10×15的圆柱形试样。 四、试验原理
试验时缓慢加载，试验机自动绘出压缩图（即F-Δl 曲线）。
低碳钢试样压缩图如图1-2-1b 所示。试样开始变形时，服从虎克定律，呈直线上升，此后变形增长很快，材料屈服。此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷F SC 。有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷F SC 。以后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相应增大，增大了的截面又能承受更大的载荷。试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图1-2-1a 所示），而不破裂，所以测不出抗压强度。
铸铁试样压缩图如图1-2-2a 所示。载荷达最大值F bc 后稍有下降，然后破裂，能听到沉
闷的破裂声。
铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成45°的面上破断，这主要是由切应力造成的。 四、试验结果处理
原始数据记录参考表1-2-1。
表1-2-1 原始数据记录表
据试验记录计算低碳钢的压缩屈服点sc σ和铸铁的抗压强度bc σ。
sc
sc F S σ=
（1-2-1）
bc
bc F S σ=
（1-2-2） 五、思考题
1、低碳钢压缩后为什么成鼓形？铸铁压缩时如何破坏？为什么？
2、低碳钢拉伸有F m , 压缩时测不出最大载荷，为什么说它是拉压等强度材料？为什么说铸铁是拉压不等强度材料？ 六、实验报告要求
包括实验目的，设备名称、型号，实验记录（列表表示）与实验数据处理，实验后试样形状示意图，分析讨论。
附注：实验步骤
1．开机
打开电源及油泵电机，启动计算机及测试软件。 2．测量试样尺寸
用游标卡尺在试样高度中点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其平均值。数据列表记录。
3．装夹试样，安装引伸计。软件参数调零。
4．参量设置
包括试验曲线类型选择，试验力和变形窗口量程选择。
5．测试
待一切准备工作完成后，正式测试。测试完毕，保存实验文件，数据分析输出，读取低碳钢压缩屈服载荷F SC。在实验过程中注意观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。
6．卸载并取出试样
注意观察试样有何变化。
7．关机
注意清理实验现场，将相关仪器还原。
§ 2 金属材料的扭转试验
工程中有很多承受扭转的构件，如各类电动机轴、传动轴、钻杆等。材料在扭转变形下的力学性能，如扭转屈服点、抗扭强度、切变模量等，是进行扭转强度和刚度计算的依据。作为材料力学试验中最基本、最典型的试验之一，本节将介绍切变模量G ，扭转屈服点S τ、抗扭强度b τ的测定方法以及扭转破坏的规律和特征。
一、实验目的
1. 测定铝合金材料的切变模量G 。
2. 测定低碳钢的屈服点s τ或上屈服点su τ、下屈服点sL τ和抗扭强度b τ。
3. 观察并分析不同材料在扭转时的变形和破坏现象。
二、设备和仪器
1. RNJ-500微机控制电子扭转试验机。
2. 小扭角传感器。
3. 游标卡尺。
三、试样
采用直径10mm 、标距50毫米的圆形试样，端部铣成相对两平面以便夹持,如图2-1所示。
四、测试原理和方法
1．切变模量G
材料的切变模量G 是在扭转过程中，线弹性范围内切应力和切应变之比。切变模量G 是计算构件扭转变形的基本参数，可通过逐级加载法或图解法进行测定。本实验采用前者对铝合金试件的切变模量进行测量。
先通过试验机采用手动形式施加初始扭矩T 0，然后采用等增量加载，加载五次，第i 次加载后扭矩为
()5,2,1,00Λ=?+=i T
i T T i （a ）
式中：0T 为初扭矩，T ?为每级扭矩增量。
标距间相对扭转角由试验机提供的小角度扭角仪测量获得，记录每级载荷下的扭转角
()5,2,1,0Λ=i i ?。各级加载过程中的切变模量为
图2-1 扭转试样
()0
1P
i i i TL G I ??-?=-
取平均值
P 0P 1i i i
TL G I TL G n n nI ?????===?∑∑∑ （2-1） 或采用最小二乘法计算切变模量G 。由弹性扭转公式0
P
TL GI ???=
，令 0P
L a T GI ?
?=
=? (b) 式中：L 0为试样的标距，P I 为截面对圆心的极惯性矩。 由最小二乘原理知系数a 为 ∑∑=
2i
i
i x
y x a （c ）
因实验给出的载荷是0T T i -，测得的变形是0??-i ，因此上式中i x 表示0T T i -，i y 表示
0??-i ，代入上式并与式b 联立得
()
()()
2
P
00i
i i T T L
G I T T ??-=--∑∑ (2-2a )
将a 式代入，上式化为
()
2
P
0i i
TL G I i ???=
-∑∑ (2-2b )
屈服点s τ、上屈服点su τ和下屈服点sL τ以及抗扭强度b τ测定 （1）屈服点s τ、上屈服点su τ和下屈服点sL τ（低碳钢）测定
拉伸时有明显屈服现象的金属材料（如低碳钢）在扭转时同样有屈服现象。通常T -?曲线有两种类型，见图2-2。
扭矩保持恒定而扭转角仍持续增加（曲线出现平台）时的扭矩称为屈服扭矩，记作s T （图
2-2a ），按弹性扭转公式计算所得的切应力称为屈服点，记作s τ。即
s
s P
T W τ=
（2-3）
在屈服阶段，扭矩首次下降前的最大扭矩称为上屈服扭矩，记作su T （图2-2b ），按弹性扭转公式计算所得的切应力称为上屈服点，记作su τ。即
su
su P
T W τ=
(2-4)
屈服阶段中的最小扭矩称为下屈服扭矩（不加说明时即指下屈服扭矩），记作sL T （图2-2b ），按弹性扭转公式计算所得的切应力称为下屈服点，记作sL τ。 即
s L
s L P
T W τ=
(2-5)
（2）抗扭强度b τ（低碳钢）
试样在断裂前所承受的最大扭矩b T 按弹性扭转公式计算得抗扭强度b τ。从自动记录的?-T 曲线上读取试样断裂前的最大扭矩b T ，（图2-2），按下式计算抗扭强度：
（a ）低碳钢试样断口形貌
(b) 铸铁试样断口形貌 图2-3 试样断口 (a)
T T
T T (b)
T b
图2-2 有明显屈服现象的T -?曲线
b
b P
T W τ=
(2-6)
在试验过程中，试样直径不变，由于低碳钢抗剪能力小于其抗拉能力，而横截面上切应力具有最大值，故断口为平断口(图2-3a)。 （3）抗扭强度p τ (铸铁)
铸铁的扭转曲线T ?-有明显的非线性偏离，如图2-4所示。变形很小就突然破裂，有爆裂声。由于在与杆轴线成±45度角的面上，分别受到主应力τσ=1和τσ-=3的作用，而铸铁的抗拉能力较抗剪能力弱，故沿与轴线成45度方向被拉断，断裂面呈螺旋面（见图2-3b ）。
据断裂前的最大扭矩b T ，按弹性扭转公式计算抗扭强度b τ
b b P
T W τ=
（2-7）
五、实验步骤
1．测量试样尺寸
在试样的标距两端及其中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，将试样原始尺寸记入表2-2。
2．试验机准备
打开试验机测控箱电源，启动计算机及测试软件，操作软件使测控箱和计算机作数据通讯，根据试验要求，调节试验设置窗口（包括角度传感器、扭转速度的调节）以及扭矩窗口的零点调节。
加载速度按试验标准选择（屈服前应在6°～30°/min 范围内，屈服后不大于360°）， 3．安装试样，注意试样的夹紧和对中。由于试件平面在安装时与夹具平面不完全吻合，可能会使扭矩偏移零点，此时应通过机械调零的方法将扭矩重新归零，同时将角度显示窗口清零。
4. 测定材料的切变模量G ，应选择小角度传感器。安装过程中应将扭角仪的试验标距调整为50mm ，同时角度显示窗口清零。 5．测试 （1）测G
试验过程采用手动方式进行。先施加3N.m 的初始扭矩，记下初始角度0?；然后采用等 增量（如T ?=4N.m ）分五级加载，记录每次对应的角度值（在对应显示窗口显示）。重复测试三次，获取三组测量数据，记录于表2-1中。
T
o ?
T b
图2-4铸铁扭转曲线
表2-1逐级加载法数据处理列表
i 扭矩/N ﹒m
扭转角?（度）
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
0 3.0 1 7.0 2 11.0 3 15.0 4 19.0 5
23.0
(3) 测屈服点及抗扭强度
点击运行按钮，按预先设定的测试程序对试件进行加载，直至试件断裂。保存实验数据。调出试验数据，输出试验报告。
在测屈服点及抗扭强度时，应注意观察试样变形及破坏情况。取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。
6．试验机回复原状，清理现场。
六、实验结果处理
1. 试样原始尺寸记录及处理参考表2-2进行。计算三处测量直径的平均值，取三处直径平均值中的最小值计算试样的抗扭截面系数P W ，以三处直径平均值的均值计算试样的极惯性矩P I 。
2. 采用最小二乘法或平均值法计算切变模量G 。
注意：扭角仪测量的是标距间的扭转角，而测试软件是以度为单位在窗口中反应扭转角变化的，因此应将度换算成弧度。
表2-2 试样原始尺寸记录及处理列表
3.计算低碳钢的剪切屈服极限s τ和剪切强度极限b τ。
4.计算铸铁的抗扭强度b τ。
七、实验报告
1. 实验目的、实验原理、原始数据（包括原始测量数据和测试曲线）；
2. 在实验曲线中标示出屈服扭矩T s及最大扭矩T b（测屈服点及抗扭强度）；
3. 试件断口形貌描述和破坏断口形貌分析（测屈服点及抗扭强度）；
4. 实验数据处理及分析。
八、思考题
1．根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。
2．铸铁扭转破坏断裂面为何是45度螺旋面而不是45度平面？
§3 梁弯曲正应力实验
一、实验目的：
1．测定矩形截面梁纯弯段应变、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、设备和仪器
多功能力学试验台，YE2538A型电阻应变仪
三、矩形截面梁的结构、尺寸和纯弯曲加载方式
a=130mm b=18mm C=140mm h＝36mm
图3-1 矩形截面梁实验装置
矩形截面梁的结构、尺寸和加载方式如图3-1所示。梁采用铝合金材料。在梁的上、下表面各粘贴一枚应变片，一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片，其编号如侧视图所示。由于观察各点应变变化情况，因此，采用1/4桥，多点共温度补偿的方法进行测量。
四、实验步骤
1. 打开应变仪电源、预热。
2．设置参数
（1）测力通道（0通道），通过手轮调节，将载荷通道值调节到0。
（2）检验各测量通道参数设置是否正确。
按[?]进入初始化界面，然后选择相关的测量通道号，观察对应通道的接桥形式 是否为1/4桥和补偿1（或补偿2），若对应的指示灯亮则可确定，否则需要调整桥路形 式。
桥路形式调节方法如下：
按[?]进入初始化界面，然后选择测量的通道号，再按[BRID]进入桥路设置模式，输入数字代码0~4，即可完成对相关通道的桥路设置（代码0表示全桥，代码1表示半桥，代码2表示1/4桥且使用补偿1端子进行温度补偿，代码3表示1/4桥且使用补偿1端子进行温度补偿），再按[?]确定即可。 3．平衡各通道电桥。
按[MEAS]键，进入测量模式，此时左屏显示载荷（单位为N ），右屏显示对应通 道的应变量（无量纲με），检查各测量通道初始应变是否为0，若不为0，则需按[BAL] 键，待BAL 指示灯亮后，再按[MEAS]键，即可完成电桥的平衡调节。再依次选择各 通道对应的数字键，分别予以调节。 4．测量
在测量模式之下，通过手轮缓慢加载，达到预定载荷，分别记录对应载荷下个通 道的应变值。
测完一组数据后，然后再将载荷卸到零，重复三次。
5. 完成全部试验内容，实验数据经教师检查合格后，卸掉载荷、关闭电源、整理好实 验装置，将所用工具放回原处后方可离开实验室。 五、实验结果处理
根据所测各点应变，计算相应的实验应力值；再计算各点理论应力值。然后将实验应力值和理论应力值进行比较，计算它们间的相对误差。数据处理参考表3-1。
当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过电阻应变仪可以分别测量出各对应点的实际应变值εR 。然后根据胡克定律，计算出相应点的应力值
E σε=R R
式中：E 为梁材料的弹性模量。
梁弯曲变形时，梁纯弯曲段横截面上的正应力理论计算公式为
z
My
I σ=
式中：M 、I z 分别为测点所在截面上的弯矩和该截面对中性轴的惯性矩，y 为测
点至中性轴的距离。
表3-1 实验数据记录和处理表
六、思考题：
1．矩形截面梁纯弯曲时应变分布规律如何？平截面假设是否还成立？应力分布规律又如何?
2．若将图3-1两加载点间距离C 减得很小（如c=2b ），其它试验条件不变，能否得到相同的试验结果？ 七、实验报告要求
实验报告应包括：实验目的，实验原理简述，实验装置简图，仪器设备的名称、型号，数据记录和处理，误差分析等。 八、预习要求
1. 复习梁弯曲正应力公式推导过程和分析方法。
2. 参考数据处理列表，按实验要求，自已设计并绘制好本实验记录表格。
§4 材料弹性常数E 、μ测定
一、试验目的
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、设备和仪器
多功能力学试验台，YE2538A 型电阻应变仪 三、试样
采用铝合金板状试样，其宽度b=24mm ，厚度t=1.9mm ，试样两面沿轴向和横向对称地粘贴四枚应变片（图4-1）。 四、试验原理和方法
应变测量采用多点14
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 (1,2,5)i o F F i F i =+?=L ，末级载荷F 5不应使应力超出材料的比例极限。在初载荷F o 下将各电桥调平衡，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。
2
1i
F i E bt i ε?∑=?∑
（4-1）
21i
i
i i εμε∑=
∑ （4-2）
五、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。 4．设置参数
R R 图
7-1图4-1
材料力学实验报告标准规定答案解析
力学实验报告标准答案
长安大学力学实验教学中心 目录 、拉伸实验? 、压缩实验? 三、拉压弹性模量E测定实验? 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验? 五、扭转破坏实验-10
六、纯弯曲梁正应力实验? 12 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验? 15 八、压杆稳定实验"8
、拉伸实验报告标准答案实验目的: 见教材 实验仪器 见教材实验结果及数据处理：例:（一）低碳钢试件
服应力 (T s = P s /A _273.8 _MP a 屈度极限 (T b = P b /A _411.3 MP a 强试验前 试验后 最小平均直径d= 10.16 mm 最小直径d= 10.15 mm 截面面积A= 81.03 mm 2 截面面积A1= 80.91 mm 2 计算长度L= 100 mm 计算长度L 忤 100 mm 试验前草图 试验后草图 1 ' 1 ''1 1 最大载荷P b =__14.4 KN P s =_22.1 KN P b =_33.2 ____ KN 塑性指标： 伸长率 厘100% L 68.40 % 33.24 % A A 1 面积收缩率 - 100% A 低碳钢拉伸图:
强度极限c b= P b / A = _ 177.7 — M P a 问题讨论： 1、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）. 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性，低碳钢延伸率大表现为塑性；低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，且有45 0的剪切唇， 断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书 §5 梁弯曲正应力电测实验指导书 1、概述 梁是工程中常用的受弯构件。梁受弯时，产生弯曲变形，在结构设计和强度计算中经常要涉及到梁的弯曲正应力的计算，在工程检验中，也经常通过测量梁的主应力大小来判断构件是否安全，也可采用通过测量梁截面不同高度的应力来寻找梁的中性层。 2、实验目的 1、用应变电测法测定矩形截面简支梁纯弯曲时，横截面上的应力分布规律。 2、验证纯弯梁的弯曲正应力公式。 3、观察纯弯梁在双向交变加载下的应力变化特点。 3、实验原理 梁纯弯曲时，根据平面假设和纵向纤维之间无挤压的假设，得到纯弯曲正应力计算公式为： Z I My =σ 式中：M —弯矩 Z I —横截面对中性层的惯性矩 y —所求应力点的纵坐标（中性轴为坐标零点）。 由上式可知梁在纯弯曲时，沿横截面高度各点处的正应力按线性规律变化，根据纵向纤维之间无挤压的假设，纯弯梁中的单元体处于单纯受拉或受压状态，由单向应力状态的胡克定律E *εσ=可知，只要测得不同梁高处的ε，就可计算出该点的应力σ，然后与相应点的理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。 4、实验方案 4.1实验设备、测量工具及试件： YDD-1型多功能材料力学试验机（图1.8）、150mm 游标卡尺、四点弯曲梁试件（图5.1）。 YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。 图5.1实验中用到的纯弯梁，矩形截面，在梁的两端有支撑圆孔，梁的中间段有四个对称半圆形分配梁加载槽，加载测试时，两半圆型槽中间部分为纯弯段，在纯弯段中间不同梁高部位、在离开纯弯段中间一定距离的梁顶及梁底、在加工有长槽孔部位的梁顶及梁底均粘贴电阻应变片。 4.2 装夹、加载方案 安装好的试件如图5.2所示。试验时，四点弯曲梁通过销轴安装在支座的长槽孔内，形成滚动铰支座。梁向下弯曲时，荷载通过分配梁等量地分配到梁上部两半圆形加载槽，梁向上弯曲时，荷载通 过分配梁等量地分配到梁下部两半圆形加载槽，分配梁的两个加载支滚，一个为滚动铰支座，一个为 图5.1 四点弯曲梁试件
材料力学实验指导书(矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验)
矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验 一、实验名称 矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验。 二、实验目的 1．学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法； 2．测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论公式计算结果进行比较，验证弯曲正应力计算公式的正确性。 三、实验设备 1．WSG－80型纯弯曲正应力试验台 2．静态电阻应变仪 四、试样制备及主要技术指标 1、矩形截面梁试样 材料：20号钢，E=208×109Pa； 跨度：L=600mm，a=200mm，L1=200mm； 横截面尺寸：高度h=28mm，宽度b=10mm。
2．载荷增量 载荷增量ΔF=200N （砝码四级加载，每个砝码重10N 采用1：20杠杆比放大），砝码托作为初载荷，F0=26 N 。 3．精度 满足教学实验要求，误差一般在5%左右。 五、实验原理 如图1所示，CD 段为纯弯曲段，其弯矩为a 2 1 F M = ， 则m N M ?=6.20，m N M ?=?20。根据弯曲理论，梁横截面上各点的正应力增量为： z I y M ?= ?理σ （1） 式中：y 为点到中性轴的距离；Iz 为横截面对中性轴z 的惯性矩，对于矩 形截面， 12 bh I 3 z = （2） 由于CD 段是纯弯曲的，纵向各纤维间不挤压，只产生伸长或缩短，所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向的应变增量ε?，即可按胡克定律计算出实际的正应力增量实σ?。 εσ?=?E 实 （3） 在CD 段任取一截面，沿不同高度贴五片应变片。1片、5片距中性轴z 的 距离为h/2，2片、4片距中性轴z 的距离为h/4，3片就贴在中性轴的位臵上。 测出各点的应变后，即可按（3）式计算出实际的正应力增量实σ?，并画出正应力实σ?沿截面高度的分布规律图，从而可与（1）式计算出的正应力理论值理σ?进行比较。 六、实验步骤 1．开电源，使应变仪预热。
材料力学实验讲义
金属材料的拉伸、压缩实验指导书 张雅琴编 北京化工大学
目录实验一金属材料的拉伸实验 实验二金属材料的压缩实验
实验一金属材料的拉伸实验 金属材料的拉伸实验是研究金属材料力学性能的最基本的实验。方法简单，数据可靠，一些工矿企业、研究所一般都用此类方法对金属材料进行出厂检验或进厂复检，用测得的各项指标来评定材质和进行强度、刚度计算。因此，对金属材料进行轴向拉伸实验具有工程实际意义。 不同材料在轴向拉伸过程中会表现出不同的力学性质和现象。低碳钢和铸铁分别是典型的塑性材料和脆性材料。低碳钢材料具有良好的塑性，在拉伸实验中的弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段尤为明显和清楚。铸铁材料受拉时处于脆性状态，其破坏是由拉应力拉断。 金属材料拉伸实验是指在室温条件下，将缓慢施加的单向拉伸载荷作用于表面光滑的拉伸试件上，来测定材料力学拉伸性能的方法。最常用拉伸试件的形状和尺寸如图1-1所示。 (a) (b) 图1-1 (a) 圆形试样(b) 矩形试样 若采用光滑圆柱试件，试件的标矩长度L 0比直径d 要大的多;通常L >5d ,以使试件横 截面上的应力均匀地分布,实现轴向均匀加载.试件做成圆柱形是便于测量径向应变,试件的加工也比较简单。当测量板材拉伸性能和带材的拉伸性能时,也可以采用板状试件，如图 1-1(b)所示。但试件的标矩长度L 0应满足下列关系：L =5.65A 或11.3 A ；其中A 为试件 的初始横截面积。 上式中的规定对应于圆柱试件中的L 0=5d ，L =10 d 。拉伸试件的几何形状，尺寸及允 许的加工误差，在国家标准GB228—2002中作了相应的规定。金属材料拉伸实验是材料的力学性能实验中最基本最重要的实验,是工程上广泛使用的测定力学性能的方法之一。
材料力学实验指导书
《材料力学》实验指导书（土木工程） 铜陵学院土木建筑系实验中心 王明芳编 2012-2-22
力学实验规则及要求 一、作好实验前的准备工作 （1）按各次实验的预习要求，认真阅读实验指导复习有关理论知识，明确实验目的，掌握实验原理，了解实验的步骤和方法。 （2）对实验中所使用的仪器、实验装置等应了解其工作原理，以及操作注意事项。 （3）必须清楚地知道本次实验须记录的数据项目及其数据处理的方法。 二、严格遵守实验室的规章制度 （1）课程规定的时间准时进入实验室。保持实验室整洁、安静。 （2）未经许可，不得随意动用实验室内的机器、仪器等一切设备。 （3）作实验时，应严格按操作规程操作机器、仪器，如发生故障，应及时报告，不得擅自处理。 （4）实验结束后，应将所用机器、仪器擦拭干净，并恢复到正常状态。 三、认真做好实验 （1）接受教师对预习情况的抽查、质疑，仔细听教师对实验内容的讲解。 （2）实验时，要严肃认真、相互配合，仔细地按实验步骤、方法逐步进行。 （3）实验过程中，要密切注意观察实验现象，记录好全部所需数据，并交指导老师审阅。 四、实验报告的一般要求 实验报告是对所完成的实验结果整理成书面形式的综合资料。通过实验报告的书写，培养学习者准确有效地用文字来表达实验结果。因此，要求学习者在自己动手完成实验的基础上，用自己的语言扼要地叙述实验目的、原理、步骤和方法，所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实验结果、问题讨论等内容，独立地写出实验报告，并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。
目录 实验一纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验 (4) 实验二材料弹性模量E、泊松比μ的测定 (7) 实验三偏心拉伸实验 (12) 实验四等强度梁实验 (16) 实验五悬臂梁实验 (18) 实验六压杆稳定实验 (21) 实验七纯扭转实验 (25) 实验八电阻应变片灵敏系数测定实验实验 (28)
材料力学实验训练题1(机测部分100题)
一、 填空题 1. 对于铸铁试样，拉伸破坏发生在___________面上，是由___________应力造成的。压缩破坏发生在___________面上，是由_______应力造成的。扭转破坏发生在___________面上，是由_______应力造成的。 2. 下屈服点sl s 是屈服阶段中，不计初始瞬时效应时的___________应力。 3. 灰口铸铁在拉伸时，从很低的应力开始就不是直线，且没有屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，因此，在工程计算中，通常取总应变为_______% 时应力—应变曲线的割线斜率来确定其弹性模量，称为割线弹性模量。 4. 在对试样施加轴向拉力，使之达到强化阶段，然后卸载至零，再加载时，试样在线弹性范围内所能承受的最大载荷将增大。这一现象称为材料的_____________。 5. 在长期高温条件下，受恒定载荷作用时材料发生_____________和_____________现象。 6.低碳钢抗拉能力_________抗剪能力。 7.铸铁钢抗拉能力_________抗剪能力。 8.铸铁压缩受_________ 应力破坏。 9. 压缩实验时，试件两端面涂油的目的是 ；低碳钢压缩后成鼓形的原因 。 10. 颈缩阶段中应力应变曲线下降的原因 11.已知某低碳钢材料的屈服极限为s σ，单向受拉，在力F 作用下，横截面上的轴向线应变为1ε，正应力为σ，且s σσ>；当拉力F 卸去后，横截面上轴向线应变为2ε。问此低碳钢的弹性模量E 是多少？( ) 12.在材料的拉伸试验中，对于没有明显的屈服阶段的材料，以 作为屈服极限。 13.试列举出三种应力或应变测试方法： 、 、 。 14.塑性材料试样拉伸时，颈缩处断口呈 状，首先 部分 破坏，然后 部分 破坏。 15.等直杆受轴向拉伸，材料为低碳钢，弹性模量E =200GPa ，杆的横截面面积为 A =5cm 2 ，杆长 l =1m 。加拉力F =150kN 后，测得 ?l = 4mm ，则卸载后杆的残余应变为 。 16.如图所示为低碳钢的ζ-ε曲线。与a 点对应的应力称为 ，与屈服阶段b 点对应
材料力学实验训练题2(电测部分30题)
填空题 1、应变仪的灵敏度系数K—2.30，应变片的灵敏度系数K^ 2.06，仪器的读数是“=400」；，则实际的应变值是；=()。 2、在进行电测试验时，若将两个电阻值相等的工作片串联在同一桥 臂上，设两个工作片的应变值分别为S1、◎，则读数应变( ) 3、当应变计与应变仪连接的导线较长时，例如大于50 m以上，由于导线本身有一定电阻值，它和应变计一起串联在应变电桥的桥臂上而又不参加变形，这将使指示应变小于真实应变，可以通过改变应变仪的 _______ 来修正。 4、有一粘贴在轴向受压试件上的应变片，其阻值为120“，灵敏系数K =2.136。问：当试件上的应变为-1000?时，应变片阻值是多少？ 5、工程测量中，应变电桥的接法有 --------- 、和 等几种。 6、应变计的主要技术参数是、和 等。 7、工程结构应变测量中，常用的温度补偿有补偿法和 补偿法两种。 8设置温度补偿块必需满足的3个基本条件是： (1) 补偿块与试件的 ________ 相同，且不 ________ ; (2) 粘贴于其上的补偿应变计和工作应变计处于_________ 环境下; (3) 补偿应变计与工作应变计应是__________ 应变计。
9、应变仪的灵敏度系数K仪=2.08，应变片的灵敏度系数K片二2.00, 当仪器的读数＜=400?，则实际的应变值；为__________ 。 10、一般常用的电阻应变片种类有（）、（）和（） 二、选择题 1、圆轴受扭矩T的作用，用应变片测出的是（）。 A. 剪应变E.剪应力C.线应变D.扭矩 2、电阻应变片的灵敏度系数K指的是（）。 A. 应变片电阻值的大小 B. 单位应变引起的应变片相对电阻值变化 C. 应变片金属丝的截面积的相对变化 D. 应变片金属丝电阻值的相对变化 3、用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时，当温度补偿应变片所贴的构 件材料的线膨胀系数小于被测梁的线膨胀系数时，应变测量结果与真实结果（）。 A. 偏大 B.偏小 C. 一致 4、用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时，当温度补偿片的灵敏度高于 被测量梁上贴的应变片灵敏度时，应变测量结果与真实结果（）。 A. 偏大 B.偏小 C. 一致 5、若静态应变仪标准灵敏系数为2时，标定的应变片灵敏系数小于 2时，则应变仪的读数比实际应变值（）。 A.大 B.小 C.相等 D.可大可小 6、电测法测量材料的弹性模量E时，若采用1/4桥测量，如何贴片
8学时实验--材料力学8学时实验讲义
材料力学实验讲义
§1-1 金属材料的拉伸实验 一、试验目的 1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度R eH，下屈服强度R eL和抗拉强度R m 。 2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。 3．测定铸铁的抗拉强度R m。 4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。 5．学习试验机的使用方法。 二、设备和仪器 1．试验机（见附录）。 2．电子引伸计。 3．游标卡尺。 三、试样 (a) b h l0 l (b) 图1-1 试样 拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228－2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均
由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。 国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。 四、实验原理 低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法） 将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL 曲线），如图（1-2）。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。 屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。上屈服力eH F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力eL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力R m 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算： 上屈服强度R eH ：0 S F R eH eH = （1-1） 下屈服强度R eL ：0 S F R eL eL = (1-2 ) 抗拉强度R m ： 0 S F R m m = （1-3） 在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。 在F m 以前，变形是均匀的。从F m 开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。 测量断后的标距部分长度L u 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标：
材料力学实验报告答案
篇一：材料力学实验报告答案 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） 四、实验结果处理（4分） ?s??b? psa0pba0 ＝300mpa 左右＝420mpa 左右 ＝20～30％左右＝60～75％左右 ?? l1?l0 ?100％ l0a0?a1 ?100％ 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。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） ?b? pb =740mpaa0 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？
材料力学实验资料——电测法
实验三 扭转实验 一、实验目的 1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力s τ和抗扭强度b τ。 2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度b τ。 3.绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较低碳钢和灰铸铁的扭转破坏形式。 二、实验设备和仪器 1.扭转试验机 2.游标卡尺 三、实验试样 按冶金部标准采用圆形截面试件，两端成扁圆形。如图1所示。 图1 扭转试件图 圆形截面试样的直径mm 10=d ，标距d l 5=或d l 10=，平行部分的长度为mm 20+l 。若采用其它直径的试样，其平行部分的长度应为标距加上两倍直径。试样头部的形状和尺寸应适合扭转试验机的夹头夹持。 由于扭转试验时，试样表面的切应力最大，试样表面的缺陷将敏感地影响试验结果，所以，对扭转试样的表面粗糙度的要求要比拉伸试样的高。对扭转试样的加工技术要求参见国家标准GB10128—88。 四、实验原理与方法 1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标 试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩es M ，低碳钢的扭转屈服应力为
p es s 43W M = τ （１） 式中：16/3p d W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。 在测出屈服扭矩s T 后，改用电动加载，直到试样被扭断为止。测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩eb M ，低碳钢的抗扭强度为 p eb b 43W M =τ （２） 对上述两公式的来源说明如下： 低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的?-e M 图如图12所示。当达到图中A 点时，e M 与?成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s τ，如能测得此时相应的外力偶矩ep M ，如图13a 所示，则扭转屈服应力为 p ep s W M = τ （３） 经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图2b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图2c 所示的情况，对应的扭矩s T 为 图1 低碳钢的扭转图 s s s （a ） （b ） （c ） 图2 低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布 （a ）p T T =；（b ）s p T T T <<；（c ）s T T = s p s 3 d/2 2 s d/2 0 s s 3 4 12 d 2d 2ττπρρπτρπρρτW d T == ==? ? 由于es s M T =，因此，由上式可以得到
材料力学实验报告
青岛黄海学院实验指导书 课程名称：材料力学 课程编码： 04115003 主撰人：吕婧 青岛黄海学院
目录 实验一拉、压实验 (1) 实验二扭转实验 (6) 实验三材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (8) 实验四纯弯曲梁的正应力实验 (12)
实验一低碳钢拉伸实验 一、实验目的要求： （一）目的 σ、延伸率δ,截面收缩率ψ。 1．测定低碳钢的屈服极限σS,强度极限 b σ,观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,绘制拉伸时2．测定铸铁的强度极限 b 的P-l?曲线。 （二）要求 1．复习讲课中有关材料拉伸时力学性能的内容;阅读本次实验内容和实设备中介绍万能试验机的构造原理、操作方法、注意事项,以及有关千分表和卡尺的使用方法。 2．预习时思考下列问题:本次实验的内容和目的是什么?低碳钢在拉伸过程中可分哪几个阶段,各阶段有何特征?试验前、试验中、试验后需要测量和记录哪些数据?使用液压式万能试验机有哪些注意事项? 二、实验设备和工具 1．万能实验 2．千分尺和游标卡尺。 3．低碳钢和铸铁圆形截面试件。 三、实验性质： 验证性实验 四、实验步骤和内容： （一）步骤 1．取表距L =100mm.画线 2．取上,中,下三点,沿垂直方向测量直径.取平均值
3．实验机指针调零. 4．缓慢加载,读出 s P .b P .观察屈服及颈缩现象,观察是否出现滑移线. 5．测量低碳钢断裂后标距长度1l ,颈缩处最小直径1d （二）实验内容： 1．低碳钢试件 (1)试件 (2)计算结果 屈服荷载 s P =22.1KN 极限荷载 b P =33.2KN 屈服极限 s σ=s P /0A =273.8MPa 强度极限 b σ=b P /0A =411.3MPa 延伸率 δ=(1l -0l )/0l *100%=33.24% 截面收缩率ψ=(0A -1A )/0A *100%=68.40% (3)绘制低碳钢P~ l ? 曲线
材料力学实验训练题2(电测部分30题)
一、填空题 1、应变仪的灵敏度系数 12.30 K=，应变片的灵敏度系数2 2.06 K=，仪 器的读数是 1400 εμε =，则实际的应变值是ε=（）。 2、在进行电测试验时，若将两个电阻值相等的工作片串联在同一桥臂上，设两个工作片的应变值分别为ε1、ε2，则读数应变（） 3、当应变计与应变仪连接的导线较长时，例如大于50 m以上，由于导线本身有一定电阻值，它和应变计一起串联在应变电桥的桥臂上而又不参加变形，这将使指示应变小于真实应变，可以通过改变应变仪的来修正。 4、有一粘贴在轴向受压试件上的应变片，其阻值为Ω 120，灵敏系数136 .2 = K。问：当试件上的应变为με 1000 -时，应变片阻值是多少？ 5、工程测量中，应变电桥的接法有_______________、_______________和_______________等几种。 6、应变计的主要技术参数是_______________、_______________和_______________等。 7、工程结构应变测量中，常用的温度补偿有___________补偿法和___________补偿法两种。 8、设置温度补偿块必需满足的3个基本条件是： (1)补偿块与试件的_____________相同，且不_____________； (2)粘贴于其上的补偿应变计和工作应变计处于_____________环境下； (3)补偿应变计与工作应变计应是_____________应变计。
9、应变仪的灵敏度系数K仪=2.08，应变片的灵敏度系数K片= 2.00，当仪器的读数 ε=400με，则实际的应变值ε为。 仪 10、一般常用的电阻应变片种类有（）、（）和（）。 二、选择题 1、圆轴受扭矩T的作用，用应变片测出的是（ )。 A. 剪应变Ｂ．剪应力Ｃ．线应变Ｄ．扭矩 2、电阻应变片的灵敏度系数K指的是（)。 A. 应变片电阻值的大小 B. 单位应变引起的应变片相对电阻值变化 C. 应变片金属丝的截面积的相对变化 D. 应变片金属丝电阻值的相对变化 3、用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时，当温度补偿应变片所贴的构件材料的线膨胀系数小于被测梁的线膨胀系数时，应变测量结果与真实结果（）。 A.偏大 B.偏小 C.一致 4、用惠斯登电桥测量纯弯曲梁应变时，当温度补偿片的灵敏度高于被测量梁上贴的应变片灵敏度时，应变测量结果与真实结果（）。 A.偏大 B.偏小 C.一致 5、若静态应变仪标准灵敏系数为2时，标定的应变片灵敏系数小于2时,则应变仪的读数比实际应变值（）。 A.大 B.小 C.相等 D.可大可小
材 料 力 学 实 验 报 告
材料力学实验报告 专业: 班级: 姓名: 济南大学土建学院力学实验室
2008年1月 试验报告须知 一、实验报告是实验者最后交出的成果，是实验资料的分析总结，应严肃认真地完成实验报告、认真填好实验目的、试验用材料、实验用器具，等内容。 二、要认真如实地填写试验数据，填写后的试验数据须经教师认可。 三、要严格按照实验步骤进行试验。试验报告应当数据完整，图表清晰整洁、字体清楚、美观。 四、报告中“思考习题”项空白不够用时，可自己用白纸书写贴入该栏。
目录 试验一拉伸试验 (4) 试验二压缩试验 (7) 试验三弹性模量E试验 (9) 试验四扭转试验 (12) 试验五纯弯曲梁正应力试验 (14) 试验六弯扭组合主应力试验 (17)
试验一常温下静载金属拉伸性能试验报告日期年月日姓名：同组人实验室温度℃教师签字成绩 一、实验目的 二、实验仪器设备 试验机名称型号 低碳钢选用量程 kN读数精度 kN 铸铁选用量程kN读数精度kN 量具名称读数精度 mm 三、原始数据记录
低 碳 钢 材 料 数 据 记 录 铸 铁 试 样 原 始 数 据 四、数据处理（计算结果保留到整数位） 1） 低碳钢拉伸 （ 1MPa=1 2 mm N ） 屈服极限 0A P S S = σ= 强度极限 0 A P b b = σ= 延伸率 () %1000 01?-= L L L δ=
截面收缩率 () () %100%1002 2 120 01?-= ?-=d d d A A A ψ= 2） 铸铁拉伸 强度极限 0 A P b b = σ= 低 碳 钢 材 料 计 算 结 果 五、简答下列问题 1、画出两种材料拉伸曲线图（P-△L ） 2、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。
材料力学实验教学6弯曲正应力电测实验实验报告
实验四 梁的弯曲实验 一、实验目的 掌握剪应力计算和平衡校核方法。 1、 作梁的整数级或半数级等差线图案； 2、 根据所测定的等差线和等倾线数据，计算各测点的剪应力值； 3、 与材料力学所计算出的理论结果比较。 二、实验设备 偏光弹性仪 三、实验模型及加载方式 四、实验步骤 1、测量模型尺寸 用卡尺测量模型尺寸，做记录，同时检查刻线尺寸。 2、安装模型及调整仪器 （1）调整仪器为正交圆偏振场，并调节杠杆平衡。 （2）调节下支座间距和位置，将模型置于二支座上，并在梁中点置一小钢柱，同时将杠 杆压下并加少许载荷（10N ），调节夹头上下位置使其保持水平。 （3）开启白光光源（同时开启钠光灯预热），观察等差线图案是否对称；若不对称，需 再调整直至对称为止，方可继续加载。 3、绘制等差线图案 （1）用白光观察等差线图案，逐渐加载直至边界处最高条纹级数为4~5级左右。弄清等 差线图案的特点，找出0级位置及级数变化趋势，并用铅笔在模型上描出0级条纹，记录载荷数量。 （2）用单色光，描出整个等差线图案，标明级数，反复检查核对。 （3）卸除载荷，取下模型，用描图纸描摹出条纹图案，标明级数，注明载荷，最后从模 型上擦掉等差线图案。 4、作等倾线图案，测量各测点的等倾线度数 四点弯曲梁受力示意图 三点弯曲梁受力示意图
（1）调整仪器为正交平面偏振场，重新安装模型，施加适当载荷，按逆时针方向同步旋转偏振轴，仔细观察等倾线的特征，待摸清等倾线的变化规律后，将偏振轴恢 复到00位置。 （2）按逆时针方向同步旋转偏振轴，依次描绘出00、150、300、450、600及750等倾线，标明度数，并反复检查核对。 （3）测量AB、CD截面上各测点的等倾线度数，并填入表格7-2中，分析判定σx方向。 （4）卸下模型，用描图纸描摹等倾线图案，标明度数。 5、补偿各测点的等差线条纹级数 （1）擦去等倾线图案，重新安装模型，并施加作等差线时的相同载荷量。 （2）用单色光，以旋转分析镜补偿法确定各测点的非整数级等差线条纹级数，并填入记录表格。 6、将实验结果交指导教师检查签字。 7、熄灭光源，清理现场。 弯曲正应力电测实验 实验日期：室温：小组成员： （一）实验目的 （二）实验设备 （三）实验原理 （四）实验记录 表4-1 弯曲正应力实验应变片布片位置 表4-2 弯曲正应力电测实验数据记录
材力实验讲义B_---少学时和工程力学,2014-3-7
实验一材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的 力学性能 预习要求： 1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容； 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法； 一、实验目的 σ，强1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限 s σ，延伸率δ和断面收缩率ψ； 度极限 b 2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象； 3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象； 4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象； 5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。 二、实验设备与仪器 1、微控电子万能试验机； 2、扭转试验机； 3、50T微控电液伺服万能试验机； 4、游标卡尺。 三、试件 试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下： d0=10mm，标距l0=100mm.。 本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件h/d0=2,
d 0=15mm, h =30mm (图二)。 本实验的扭转试件按国家标准（GB6397-86）制做。 四、实验原理和方法 （一）低碳钢的拉伸试验 实验时，首先将试件安装在试验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量试验段的变形。然后开动试验机，缓慢加载，同时，与试验机相联的微机会自动绘制出载荷—变形曲线（F —?l 曲线，见图三）或应力—应变曲线（σ—ε曲线，见图四）。随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能： 1、线性阶段 在拉伸的初始阶段，σ—ε 曲线为一直线，说明应力σ与应变ε成正比，即满足胡克定律。线性段的最高点称为材料的比例极限（σp ），线性段的直线斜率即为材料的弹性模量E 。 若在此阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σe ）。一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 2、屈服阶段 超过比例极限之后，应力与应变不再成正比，当载荷增加到一定值时，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象称为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs ）。 图二 图一 ?l F 图三 σ σσσ图四
材料力学实验指导书
工程力学实验指导书 主讲：林植慧 机械与汽车工程学院 SCHOOL OF MECHANICAL AND AUTOMOTIVE ENGINEERING
实验一, 二 低碳钢(Q235钢)、铸铁的轴向拉伸试验 一、实验目的与要求 1．观察低碳钢(Q235钢)和铸铁在拉伸试验中的各种现象。 2．测绘低碳钢和铸铁试件的载荷―变形曲线(F ―Δl 曲线)及应力―应变曲线(σ―ε曲线)。 3．测定低碳钢拉伸时的比例极限P σ，屈服极限s σ、强度极限b σ、伸长率δ、断面收缩率ψ和铸铁拉伸时的强度极限b σ。 4．测定低碳钢的弹性模量E 。 5．观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。 6．比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)的拉伸力学性能。 二、实验设备、仪器和试件 1．微机控制电子万能试验机。 2．电子式引伸计。 3．游标卡尺。 4．低碳钢、铸铁拉伸试件。 三、实验原理与方法 材料的力学性能主要是指材料在外力作用下，在强度和变形方面表现出来的性质，它是通过实验进行研究的。低碳钢和铸铁是工程中广泛使用的两种材料，而且它们的力学性质也较典型。 试验采用的圆截面短比例试样按国家标准（GB/T 228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》） 制成，标距0l 与直径0d 之比为5100 0或=d l ，如图1-1所示。这样可以避免因试样尺寸和形状的影响而产生的差异，便于各种材料的力学性能相互比较。图中：0d 为试样直径，0l 为试样的标距。国家标准中还规定了其他形状截面的试样。 图 1-1 金属拉伸试验在微机控制电子万能试验机上进行，在实验过程中，与电子万能试验机联机的计算机显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线(也称为F ―l ?曲线)，如图1-2所示。低碳钢试样的拉伸曲线(图1-2a)分为弹性阶段，屈服阶段，强化阶段及局部变形阶段。如果在强化阶段
材料力学实验报告答案
材料力学实验报告答案 Prepared on 22 November 2020
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）
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 （分） 测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm （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
材料力学实验指导要点
专业： 学号： 姓名： 西南交通大学峨眉校区力学实验中心 一、学生实验须知 1．学生进入实验室，要严格遵守实验室的各项规章制度，服从指导教师的安排； 2．严禁在实验室大声喧哗和嬉戏； 3．保持实验室周围的整洁，不乱扔纸屑、果皮，不随地吐痰，严禁吸烟；4．实验前应预习实验内容，弄清实验目的、原理和方法； 5．实验过程中应严肃认真，严格按照规定步骤操作，自己动手完成，及时记录和整理实验数据，不得转抄他人数据，要培养自己严谨的科学态度和分析问题、解决问题的能力； 6．使用仪器设备时，应严格遵守操作规程，若发现异常现象应立即停止使用，并及时向指导教师报告。如果因违反操作规程（或未经许可使用）而造成设备损坏，应按学校有关规定赔偿损失。 7．实验结束后，应将仪器设备和桌凳整理好并归还原位，协助打扫实验室卫生，经指导老师检查合格后方能离开实验室； 8．学生应按时（最迟不超过一周时间）上交实验报告，以供老师批改统计成绩。 - 1 - 二、实验仪器设备介绍
（一）材料力学多功能组合实验台 材料力学多功能组合实验台（以下简称实验台）是方便学生自己动手做材料力学电测实验的设备，配套使用的仪器设备还有：拉压型力传感器、力&应变综合参数测试仪、电阻应变片、连接导线与梅花改刀等，并配有计算机接口，可实现数据的计算机自动采集与计算。一个实验台可做多个电测实验，功能全面，操作简单，实验台结构如图2-1所示。 图2-1 材料力学多功能组合实验台 实验台为框架式整体结构，配置有拉压型力传感器及标准测点应变计(在试件待测点表面粘贴的电阻应变片)，通过力&应变综合参数测试仪（以下简称测试仪）实现力与应变的实时测量。实验台分前后两半部分，前半部分可做弯扭组合变形实验、材料弹性模量与泊松比测定实验、偏心拉伸实验、压杆稳定实验、悬臂梁实验、等强度梁实验；后半部分可做纯弯曲梁正应力测试实验、电阻应变片灵敏系数标定实验、组合叠梁实验等。 操作规程如下： (1) 将所作实验的试件通过有关附件连接到架体相应位置，连接拉压型力传感器和加载件到加载机构上。 (2) 连接拉压型力传感器电缆线到测试仪后面传感器输入插座，连接电阻应变片导线到测试仪的各个测量通道接线柱上。 (3) 打开测试仪电源，预热约20分钟左右，输入力传感器量程及灵敏度和应变片灵敏系数（一般首次使用时已调好，如实验项目及力传感器没有改变，可不必重新设置），在不加载（加力点上下未接触）的情况下将测力初值和应变初值调至零。 (4) 在初始值以上对各试件进行分级加载，转动手轮速度要均匀，记下各级力值和待测点各通道的应变值，若已与微机连接，则全部数据可由计算机进行分析处理。
材料力学实验指导书 (1)..
材料力学实验指导书 河北科技大学建筑工程学院 2005年2月
目录 实验一拉伸实验 (2) 实验二压缩实验 (7) 实验三纯弯曲梁的正应力实验 (10) 实验四材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (14) 附录1 微控万能材料实验机 (19) 附录2 组合式材料力学多功能实验台 (20) 附录3 电测法的基本原理 (22)
实验一 拉伸试验 一、实验目的和实验要求 1.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力s σ和抗拉强度b σ。 2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。 3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。 4.绘制低碳钢和灰铸铁的应力应变图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。 5.学习和掌握材料的力学性能测试的基本实验方法。 二、实验原理 1．为了检验低碳钢拉伸时的机械性质，应使试样轴向受拉直到断裂，在拉伸过程中以及试样断裂后，测读出必要的特征数据（如；P S 、P b 、l 1、d l ）经过计算，便可得到表示材料力学性能的四大指标：σs 、σb 、δ、ψ。 2．铸铁属脆性材料，轴向拉伸时，在变形很小的情况下就断裂，故一般测定其抗拉强度极限 σb 。 三、实验方法 按照国家标准《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距，按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或d l 5=，矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=，其中，前者称为长比例试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 1.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标 实验开始后，观察实验软件绘出的拉伸过程中的σ-ε曲线，直至试件拉断，以测出低碳钢在拉伸时的力学性质。
材料力学实验报告标准答案
力学实验报告 标准答案 长安大学力学实验教学中心 目录 一、拉伸实验 (2) 二、压缩实验 (4)
三、拉压弹性模量E测定实验 (6) 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验 (8) 五、扭转破坏实验 (10) 六、纯弯曲梁正应力实验 (12) 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验 (15) 八、压杆稳定实验 (18) 一、拉伸实验报告标准答案 问题讨论： 1、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). 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇，
断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织。. 二、压缩实验报告标准答案 问题讨论： 1、分析铸铁试件压缩破坏的原因. 答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成45°~50°夹角，在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限，因而发生斜面剪切破坏。 2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这 两类不同性质的材料? 答：低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随荷载增加发生塑性形变；铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。 通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差，其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于抗压。 故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态，比如车床机座。 三、拉压弹性模量E测定试验报告 问题讨论： 1、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、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。 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案 问题讨论： 1、试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么 措施? 答：检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限，应调整百分表位置。