材料力学实验报告标准答案

C A UDB

C 45

C
UDB
R
D E
R

A 45

D E
C 45
测取弯曲正应力
测取扭转剪应力
教师签字:_________ 日 期:_________
17
八、压杆稳定实验报告标准答案
实验目的： 见教材。
实验仪器： 见教材。
实验数据记录及处理： (一) 原始数据记录 试件长度 L 弹性模量 E K ε0
实验仪器： 见教材。
实验数据记录及处理： (一) 试验数据记录 尺 寸 试 碳 钢 件 材 料 铸 铁
直径 d(mm) 计算长度 L(mm) 抗扭截面模量 mm d3 Wp 0.2d 3 16 屈服扭矩 Ms 破坏扭矩 Mb (二) 性能计算
3
10 100 200 35.5 N·m 80.5 N·m
2、 铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系?为什么?
答：有关系。 扭转方向改变后，最大拉应力方向随之改变，而铸铁破坏是拉应力破坏， 所以铸铁断口和扭转方向有关。
教师签字:__________ 日 期:__________
11
六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案
实验目的： 见教材。
实验仪器： 见教材。
2
（二）铸铁试件 试 验 前 最小平均直径 d= 10.16 mm 2 截面面积 A= 81.03 mm 计算长度 L= 100 mm 试验前草图 试 验 后 最小直径 d= 10.15 mm 2 截面面积 A1= 80.91 mm 计算长度 L1≈ 100 mm 试验后草图
强度指标: 最大载荷 Pb =__14.4___ KN 强度极限σb= Pb / A = _177.7__ M Pa 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?
试件宽度 b 试件厚度 t
20mm
(二)
2mm
396mm
213 GPa
2.35 με/N
-4με
实验数据记录表格: 无支撑 Pcr ε（最大） 1/2 支撑 (第 3 次) ε（最大）
-1750με
-400με
二 三 平均 一
0 -1 -2 -2 -3
ε0°
二 三 平均 一
0 -111 -184 -257 -331
ε45°
二 三 平均
初始值 150N 250N 350N 450N (四)
0 165 274 383 493
0 201 336 469 604
0 -31 -52 -74 -95
数据处理 求出 A、B(或 C'、D')点主应力大小及方向. 利用公式: E 1 1 1 3 ( 45 45 ) ( 45 0 ) 2 ( 0 45 ) 2 2 1 2 2 45 45 tg 2 2 0 45 45 A 点或(C 点)
190mm
3
150mm
4 5
150mm
6
扭矩 Mn 相对扭转角
G
MnL 0 32MnL 0 IP d 4
(二)结果比较(μ=0.3) 理论计算
G理 E 2(1 ) GPa
实验值 G 实= GPa
误差%
8
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?
350N
36.64/-4.36
450N
47.17/-5.59
备注 MPa
σ31
16
tg2α 问题讨论：
-0.73
-0.72
-0.72
-0.72
1、 画出指定 A、B 点的应力状态图.
答：
A点 B点
σx τ
σx τ
2、 要测取弯曲正应力及扭转剪应力,应如何连接电桥电路?
B
B 0

A
B

D 0
A45
7 14 （三）数据处理结果 平均(ΔA1)=
平均(ΔA2)= (1) (A2) ＝ 左右两表读数差平均值:(A) 2 平均伸长增量(ΔL)=__________mm
碳钢弹性模量 E
P L (L A)
MPa
6
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?
强度指标: Ps =__22.1___KN P b =__33.2___KN 塑性指标: 屈服应力 σs= Ps/A __273.8___MPa 强度极限 σb= Pb /A __411.3___MPa
L1-L 100% 33.24 % L 低碳钢拉伸图: 伸长率
面积收缩率
A A1 100% 68.40 % A
力 学 实 验 报 告
标 准 答 案
目
一、拉伸实验 二、压缩实验 三、拉压弹性模量 E 测定实验
录
四、低碳钢剪切弹性模量 G 测定实验 五、扭转破坏实验 六、纯弯曲梁正应力实验 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验 八、压杆稳定实验
1
一、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 试 验 前 最小平均直径 d= 10.14 mm 截面面积 A= 80.71 mm2 计算长度 L= 100 mm 试验前草图 试 验 后 最小直径 d= 5.70 mm 截面面积 A1= 25.50 mm2 计算长度 L1= 133.24 mm 试验后草图
教师签字:____________ 日 期:____________
5
三、拉压弹性模量 E 测定试验报告
实验目的： 见教材。 实验仪器： 见教材。 实验数据记录及处理： （一）碳钢试件尺寸 计算长度 L =__100___mm 直 径 d =__10___mm 截面面积 A =___78.5____mm2 （二）引伸仪测量记录: 左 载荷 P 读数 (KN) 读数 A1 (格) 1 2 3 4 5 6 2 4 6 8 10 12 表 读数差ΔA1 (格) 读数 A2 (格) 右 表 读数差ΔA2 (格)
教师签字:__________ 日 期:__________
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七、弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案
实验目的： 见教材。
实验仪器： 见教材。
实验数据记录及处理： (一) 原始数据记录 试件计算长度 材料 E 值 泊松比 L1 70 GPa 0.33 300mm (二) 弯扭组合试验台装置图 力臂长度 L2 200mm 载荷 试件内径 试件外径 (N) d D 36mm 40mm
载荷 计算结果
150N
6.08/-5.77 35.52
250N
10.08/-9.56 38.61
350N
450N
备注 MPa
σ3
1
14.16/-13.32 18.29/-17.14 39.15 39.58
tg2α B 点或(D 点)
载荷 计算结果
150N
15.78/-1.78
250N
26.22/-3.03
L1 L C d L2 P
B A D D
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(三) 实验数据记录表格 测点 A 或(C) ε-45°
次数 载荷ΔP 一 二 三 平均 一
ε0°
二 三 平均 一
ε45°
二 三 平均
载荷ΔP 一
0 114 190 265 342
ε-45°
2、梁布片图: ×
a
1
a
h
b
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3、记录及计算结果
载荷 应变(με) 测点 4000Ｎ
ε1
ε2
ε3
平均值
1 2 3 4 5 6 7 4、结果比较:
实 理 % 理
应力(MPa) σ1 σ2 σ3 σ4 σ5 σ6 σ7
实验值
理论值
误差
0 -28.13 28.13 -42.40 42.40 -56.25 56.25
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.
实验目的： 见教材。 实验原理： 见教材。 实验数据记录及处理： 例：(一)试验记录及计算结果 材料 试件尺寸 低碳钢 直径 d =_15__mm 长度 L =____20____mm 面积 A =__176.63 _mm2 铸铁 直径 d =__15____mm 长度 L =___20_____mm 面积 A =__176.63 _mm2
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。
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
3
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。 .
教师签字:_ _______ 日 期:___ _____