《材料力学实验指导书》解析
材料力学指导书.
昆明理工大学《材料力学》实验指导书工程力学实验中心二〇一一年一月前言材料力学实验是材料力学课程教学中的一个重要环节。
通过这一环节，不仅丰富了同学的书本知识，使同学们学到测定材料力学性能的基本知识和技能，初步掌握验证材料力学理论的方法，而且对培养同学的实践技能和科学习惯十分重要。
材料力学实验的主要目的在于：1．测定代表各种材料力学性能的力学参数，如屈服极限、强度极限、弹性模量等。
2．验证材料力学的一些理论公式和结论，如梁受纯弯曲时截面上的正应力分布规律，各种受力情况下的变形规律等。
3．对不便于或无法用理论公式进行计算和分析的受力情况，如形状和受力均较复杂的构件，可用实验应力分析的方法解决。
4．通过实验掌握材料力学实验的基本方法和测试技术。
材料力学实验是工程技术人员和各类工科专业的学生所必须掌握的基本技能，在进行实验时同学们应注意以下几点：1．注意了解实验条件和观察实验中的各种现象，因为各种现象和实验条件都与材料的性能和实验结果有着密切的关系。
2．尽可能将观察到的实验现象与学过的理论知识相结合，用理论解释实验现象，以实验结果验证理论。
这样才能对材料力学中的公式、理论理解得更深刻、更巩固。
3．了解机器及仪表的使用方法和工作原理，以便正确地操作和使用。
4．在填写实验报告及回答思考题时，要真正通过自己的思考，以求得对问题的深入理解。
5．根据教学安排，实验前先复习教材并预习实验指导书中有关内容，使实验有较大收获。
目录§1 金属材料的拉伸实验 (1)§2 金属材料的压缩实验 (5)§3 钢的弹性模量和泊松比测定实验 (8)§4 金属材料的扭转实验 (10)§5 梁的弯曲正应力实验 (14)§6 弯扭组合变形的应力电测实验 (18)§7 附录一电子万能试验机 (21)§8 附录二液压式万能材料试验机 (23)§9 附录三电阻应变测量简介 (26)附：实验报告单 ................................... 第1～14页共14页§1 金属材料的拉伸实验一、实验目的1．观察与分析低碳钢、灰铸铁在拉伸过程中的力学现象并绘制拉伸图。
材料力学试验指导书
学生实验报告《工程力学》实验指导书学年第学期组长：年级/专业：学号：指导教师：同组成员姓名/学号：实验日期：实验总评成绩：三明学院建筑工程学院制试验一：拉伸试验一、内容和目的1、测定低碳钢的屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ和截面收缩率ψ；测定铸铁的强度极限b σ。
2、观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图（P-△L 图），由此了解试件变形过程中变形随荷载的变化规律，以及有关的破坏现象。
3、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能。
二、试验设备和量具1、试验设备万能试验机、游标卡尺、小直尺、低碳钢和铸铁标准试件2、标准试件尺寸：1）圆形截面试件长度L 0与截面积A 0的关系：长试件：L 0/d 0=10，以10δ表示； 短试件：L 0/d 0=5，以5δ表示；2）矩形截面试件长度L 0与截面积A 0的关系： 000065.53.11A L A L ==或 其中， L0—初始长度， d0—初始直径， A0—初始截面面积。
试件形状如图5：三、实验原理材料的机械性能指标s σ、b σ、δ、ψ是由拉伸破坏实验来确定的，实验时万能材料试验机自动给出载荷与变形关系的拉伸图（P-△L 图）如图2所示，观察试样和拉伸图可以看到下列变形过程。
1、弹性阶段—OA2、屈服分阶段—BC3、强化阶段—CD4、颈缩阶段—DE图2 载荷与变形关系的拉伸图（P-△L 图）由实验可知弹性阶段卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。
当负荷增加到一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。
此吁可记录下屈服点Ps 。
当屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。
此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。
但是断裂后的残余变形比原来降低了。
这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象知名人士为冷作硬化。
材料力学实验指导书-
实验1 拉伸实验一、实验目的1、观察拉伸过程中的各种现象(包括屈服、强化、颈缩及断裂)。
2、测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。
3、测定铸铁的强度极限σb。
4、比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)机械性质的特点。
二、实验设备1、万能材料试验机2、游标卡尺三、试件为了避免试件尺寸和形状对实验结果的影响，且便于各种材料的机械性质间的互相比较，应采用国家标准GB 6228一76所规定的试件，通常采用的是低碳钢和铸铁圆棒试件，其直径d和试验段长度(标距)l满足l／d=10或5，例如：可采用d=10mm的圆棒试件。
四、实验原理材料的力学性能指标屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率是由拉伸破坏实验来确定的。
实验时，利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。
由自动绘图器绘出的拉伸图中、拉伸变形是整个试件的伸长（不只是标距部分的伸长)，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹板中的滑动等。
试件开始受力时，头部在夹头内的滑动很大，故绘出的拉伸图最初—般是曲线。
对于低碳钢材料，屈服阶段(B-C)常成锯齿形，上屈服点B受到变形和试件形状等的影响较大，下屈服点B则比较稳定，故工程上均以B点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P。
确定屈服载荷Ps时，必须注意观察指针的转动情况，一般规定测力指示首次回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷。
试件拉伸达到最大载荷Pb以前，在标距范围内的变形是均匀的．从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩．细颈出现后，横截面面积迅速减少，继续拉伸所需的载荷也变得小了，直至E点断裂为止．最初在对试件加载时，主动针即随载荷的增加向前转动，同时它还推动另外—个指针(副针)前进。
当达到最大载荷P时，主动指针开始后退，而副针则停留在载荷最大值的刻度上，副针给出的读数即为最大载荷。
铸铁试件在承受拉力变形极小时，就达到最大载荷而突然发生断裂．它没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
材料力学试验指导书
材料力学试验指导书一、引言材料力学试验是评估材料力学性能的重要手段，通过对材料进行不同的试验，可以获取材料的力学性能参数，为工程设计和材料选择提供依据。
本指导书旨在提供材料力学试验的详细步骤和操作要点，以确保试验结果的准确性和可靠性。
二、试验设备1. 材料力学试验机：型号XYZ-1000，最大载荷1000kN，精度等级为0.5级。
2. 试样制备设备：包括切割机、砂轮机、磨床等。
3. 试验测量设备：包括应变计、位移计、力传感器等。
三、试验准备1. 材料选择：选择符合试验要求的材料，例如钢材、铝合金等。
2. 样品制备：根据试验要求，制备符合标准尺寸的试样，并进行必要的表面处理。
3. 试验环境：确保试验室环境温度恒定，并消除外部干扰因素。
四、试验步骤1. 弹性模量试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 计算弹性模量：根据施加的载荷和应变数据，计算试样的弹性模量。
2. 屈服强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 确定屈服点：根据载荷-应变曲线，确定试样的屈服点。
3. 拉伸强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 计算拉伸强度：根据最大载荷和试样的原始横截面积，计算试样的拉伸强度。
4. 断裂韧性试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的位移。
c. 计算断裂韧性：根据载荷-位移曲线，计算试样的断裂韧性。
五、数据处理与分析1. 数据记录：将试验过程中的载荷、应变、位移等数据记录下来。
2. 数据处理：对试验数据进行处理，包括计算平均值、标准差等统计参数。
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。
材料力学实验指导书、报告(4个项目)
材料力学实验指导书与实验报告班级：姓名：学号：土木工程学院2014年4月目录第一章绪论§1—1 材料力学实验的作用§1—2 实验须知§1—3 实验报告的书写第二章基本实验§2—1 钢材拉伸与压缩实验§2—2 弹性模量E和泊松比 测定实验§2—3 纯弯曲正应力实验第一章绪论§1—1 材料力学实验的作用材料力学实验是材料力学课程的组成部分之一，材料的力学性能测定，材料力学的结论和理论公式的验证，都有赖于实验手段。
工程上，有很多实际构件的形状和受载荷情况较为复杂，此时，应力分析在理论上难以解决，也需通过实验手段来解决。
材料力学的发展历史就是理论和实验两者最好的融合。
材料力学实验课的目的是：1．熟悉了解常用机器、仪器的工作原理和使用方法，掌握基本的力学测试技术；2．测定材料的力学性能，观察受力全过程中的变形现象和破坏特征，以加深对建立强度破坏准则的认识；3．验证理论公式，巩固和深刻理解课堂中所学的概念；4．对实验应力分析方法有一个初步的了解。
§1—2 实验须知1．实验前，必须认真预习，了解本次实验的目的、内容、实验步骤和所使用的机器、仪器的基本原理以及对课堂讲授的理论应理解透彻。
2．要按课程表指定的时间进入实验室，完成规定的实验项目，因故不能参加者应取得教师同意后安排补做。
3．在实验室内，应自觉地遵守实验室规则及机器仪器的操作规程，非指定使用之机器、仪器，不能任意乱动。
4．实验时要严肃认真，相互配合，密切注意观察实验现象，记录下全部所需测量的数据．5．按规定日期，携同原始记录，每人交实验报告一份。
字迹要求整齐、清晰，数据书写要求用印刷体，问题回答要独立思考完成，不允许抄袭。
§1—3 实验报告的书写实验报告是实验者最后交出的成果，是实验资料的总结。
实验报告应当包括下列内容：1．实验名称，实验日期，当时的温度，实验者及组员姓名。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书工程力学教研中心编前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。
科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的，材料力学中的一些理论和公式也是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。
学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。
材料力学实验包括以下三个方面的内容。
一、测定材料的力学性质。
材料的力学性质通常是通过拉伸、压缩、扭转、断裂韧性测试等试验来测定的。
通过这些试验，学会测量材料力学性能的基本方法。
在工程上，各种材料的力学性能是设计构件时不可缺少的依据。
二、验证理论公式的正确性。
在理论分析中，将实际问题抽象为理想模型，并做出某些科学假设（如弯曲中的平截面假定等），使问题简化，从而推出一般性结论和公式，这是理论研究中常用的方法。
但是这些假设和结论是否正确，理论公式能否应用于实际之中，必须通过实验来验证。
三、实验应力分析。
在工程实践中，很多构件的形状和受载情况比较复杂，单纯依靠理论计算不易得到正确的结果，必须用实验的方法来了解构件的应力分布规律，从而解决强度问题，这种办法称为实验应力分析。
目前实验应力分析的方法很多，这里只介绍应用较广的电测法。
实验须知1．实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。
2．按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。
3．进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。
4．保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。
5．实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。
实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。
6．实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定进行处理。
7．实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据；8．实验结束后，将仪器、工具清理摆正。
材料力学实验指导书讲解
第一章绪论§1.1 材料力学实验的内容实验是进行科学研究的重要方法，科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的，许多新理论的建立也要靠实验来验证。
例如材料力学中应力应变的线性关系就是虎克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。
不仅如此，实验对材料力学有着更重要的一面。
因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化，实际构件典型化，公式推导假设化基础之上的，它的结论是否正确以及能否在工程中应用，都只有通过实验验证才能断定。
在解决工程设计的强度，刚度等问题时，首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数。
这些常数只有靠材料试验测试才能得到。
有时实际工程中构件的几何形状和载荷都十分复杂，构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据，这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。
因此，材料力学实验是学习材料力学课程不可缺少的重要环节。
材料力学实验包括以下三个方面的内容：1.测定材料的力学性能材料的力学性能是指在力或能的作用下，材料在变形、强度等方面表现出的一些特性，如弹性极限、屈服极限（屈服强度）、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧性等。
这些强度指标或参数都是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而它们一般要通过实验来测定。
此外，材料的力学性能测定又是检验材质、评定材料热处理工艺、焊接工艺的重要手段。
随着材料科学的发展，各种新型合金材料、合成材料不断涌现，力学性能的测定，是研究每一中新型材料的重要任务。
2.验证理论公式的正确性材料力学的一些理论是以某些假设为基础的，例如杆件的弯曲理论就以平面假设为基础。
用实验验证这些理论的正确性和适用范围，有助于加深对理论的认识和理解。
至于新建立的理论和公式，用实验来验证更是必不可少的。
实验是验证、修正和发展理论的必要手段。
3.实验应力分析某些情况下，例如因构件几何形状不规则，受力复杂或精确的边界条件难以确定等，应力分析计算难于获得准确结果。
材料力学实验指导书
材料⼒学实验指导书材料⼒学实验指导书连星耀编西北农林科技⼤学⽔利与建筑⼯程学院2008.9实验⼀：低碳钢拉伸实验WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机⼀、概述WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机如图⼀所⽰。
该试验机具有准确的加⼒速度和测⼒系统，通过与微机连接，可直接显⽰并打印出拉伸图。
测量精度⾼，操作⽅便、可靠，所能开出的实验项⽬有：1.低碳钢拉伸试验；2.铸铁压缩试验；3.测定材料弹性模量E与波桑⽐µ试验。
图⼀WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机⼆、组成1 ．试验机主机；2 ．油压机控制箱；3 ．微型计算机与打印机；三、实验指导书 1.实验⽬的测定低碳钢的屈服极限s σ，强度极限b σ，伸长率δ，断⾯收缩率ψ。
2.实验装置和仪器1) WEW-600B/1000B 微机控制液压万能试验机； 2) 拉伸试件；（图⼆） 3) 游标卡尺等。
（图三）图⼆低碳钢拉伸试件图三测量试件直径与标距⼯具3.实验原理和⽅法试验前，⾸先测量试件的原始直径d 和标距l.然后加持试件，开机并拉断试件。
数据采集系统会直接得到下屈服⼒s F 最⼤拉⼒b F 。
测量拉断试件的断后标距1l 和断⼝直径1d 。
最后按以下公式计算低碳钢的屈服极限s σ，强度极限b σ，伸长率δ，断⾯收缩率ψ。
A F ss =σ AF bb =σ %1001?-=lll δ %1002212?-=dd d ψ 4 ．注意事项l）WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机操作规程（见后）2）不要在⼯作台上涂写或刻划。
5 ．思考题1、颈缩过程中，颈缩截⾯上的实际应⼒是增加还是减少？2、为什么把试件的伸长率不能称作试件的轴向塑性线应变？附：WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机操作规程⼀. 试验前打开HLTEST软件，然后再打开主机电源和控制箱电源。
如打开顺序不对，则必须重启计算机，关闭主机和控制箱电源。
材料力学指导书(单)
《材料力学》实验指导书机电及自动化学院2010．3地点：f3-104《材料力学》（工程力学）俞 铁 岳绪 言实验在《材料力学》中占有相当重要的地位，它是材料力学教学中一个必不可少的重要环节。
材料力学中的很多定律，结论材料的机械性能，都要通过实验来加以验证和测定。
力学实验的内容是很广泛的，但就材料力学来说按实验的性质可以分为三类：1、测定材料机械性能的试验。
这一类试验包括各种材料的轴向拉伸、轴向压缩，扭转剪切、冲击和硬度等试验。
材料的机械特性及有关的数值在工程中是设计各种构件必不可少的依据。
2、验证理论的实验。
如本课程中梁的正应力实验，梁的弯曲变形实验等。
3、实验应力分析。
即用实验的方法来解决应力分析的问题，其中主要的有电测法，光弹性法，脆性涂层法，网格法等。
实验（一） 拉伸与压缩实验一、目的1. 了解电子式材料试验机的工作原理和操作方法。
2. 在试验机上做低碳钢、铸铁的拉伸和压缩试验。
3. 采集、整理实验数据，写出实验报告。
二、仪器设备1. 电子式材料试验机2. 游标卡尺 三、试件试件的尺寸和形状必须按照国家统一的“标准试件”。
拉伸试件一般两种形式。
1. 十倍试件：当为圆截面时 L=10d（长试件）当为矩形截面时 L=11.3A2. 五倍试件：当为圆截面时 L=5d （短试件）当为矩形截面时 L=5.65A金属压缩试件通常采用圆柱形试件，一般规定高度h 与直径d 之比为1<dh <3压缩试件四、试验步骤1. 量测试件两打点标距L 0，准确到0.1㎜。
2. 用游标卡尺在试件标距内的两端及中间三处截面，量测出直径（每处截面相互垂直方向各量一次），准确到0.02㎜，三处截面各取平均值，取其中最小一处的平均直径作为计算直径d ，然后代入进行计算。
3. 估计试件受拉破坏的最大荷载，在试验机上选取合适量程。
例如：A 3钢=（380～480）M pa ×0.785C ㎡<40KN ，则P max 不会超过40KN ，即可选取试验机的合适量程。
1材料力学指导书2
材料力学实验指导书（第二部分）电测实验应力分析第二部分电测实验应力分析一、电测法的基本原理应变电测法，简称电测法，是实验应力分析的重要方法之一。
电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种实验方法，其原理框图如图1-1所示。
物力机生电电数理学械物字量量量参压流量数电测技术原理图电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点，在工程中得到广泛应用。
现着重介绍以电阻应变片为敏感元件，通过电阻应变测试仪测定构件表面应变的电测实验方法。
一、电阻应变片的工作原理敏感元件能感知外界的各种信息，按性质可分光敏、气敏、声敏、压敏等。
按其工作原理则可分电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式及其他特殊形式等。
其中以电阻式结构最简单，应用最广泛。
1、电阻片的“应变－电”效应金属丝的电阻值随机械变形而发生变化的现象称为“应变—电”效应。
电阻式敏感元件称电阻应变片或电阻应变计，简称电阻片或应变片。
电阻片分丝式如图1—2所示和箔式如图1-3所示两大类。
丝式应变片是用直径为0.003mm~0.01mm的合金丝绕成栅状而制成；箔式应变片则是用0.003mm~0.01mm厚的箔材经化学腐蚀成栅状。
敏感栅做成栅状主要是保证要求的电阻值条件下，尽量减小尺寸以测量较小面积内的应变。
电阻片结构简图将电阻片安装（如粘贴）在被测构件的表面，构件受力而变形时，电阻片的主体敏感栅随之产生相同应变，其电阻值发生变化，用仪器测量此电阻变化即可得到构件在电阻片粘贴表面沿敏感栅轴线方向的应变。
实验表明：被测物体测量点沿电阻片敏感栅轴线方向的应变△l /l 与电阻片的电阻变化率△R /R 成正比关系。
即ll K R R ∆∆＝ （1-1） 上式关系称为电阻片的“应变－电”效应，式中K 称为电阻片的电阻应变灵敏系数。
金属细丝的电阻值R 与丝长度l 及截面积A 之间的关系由物理学公式得：lR Aρ= （1-2） 系数ρ为金属丝的电阻率，上式等号两边取对数再微分得：R l A R l A ρρ∆∆∆∆=-+ （1-3） 根据金属物理和材料力学理论得知/、/A A ρρ∆∆也与/l l ∆成线性关系，由此得到： [(12)(12)]//s Rm l l K l l Rμμ∆=++-∆=∆ （1-4） 式中μ——金属丝材料的泊松比，m ——材料常数，与材料的种类有关，s K ——金属丝的电阻应变灵敏系数。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书班级：姓名：学号：指导教师：土木学院力学实验室二00六年十月目录前言实验一金属拉伸试验 (1)实验二金属压缩试验 (6)实验三金属扭转试验 (9)实验四测定弹性模量E (12)电测应力分析 (15)实验五纯弯曲梁正应力的测定 (19)实验六弯扭组合变形主应力的测定 (23)附录一万能材料试验机简介 (28)附录二扭转试验机简介 (33)附录三WJ-3KN型拉伸测E值测试仪 (36)附录四材料力学实验装置 (37)附录五DH3818 静态电阻应变仪 (38)附录六常用工程材料的力学性质和物理性质前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分，是理论研究和解决工程实际问题的手段。
材料力学的基本任务是对各类型的构件作强度，刚度及稳定的计算和分析（包括用实验方法）。
这些计算和分析是工程技术人员在保证安全和最经济的使用材料前提下，为构建选择材料和尺寸的必要基础。
材料力学实验包括以下三方面的内容：第一、研究和检验材料的力学性能（机械性能），就是材料必须具有的抵抗外力作用而不超过允许变形或不破坏的能力，这种能力表现为材料的强度、刚度、韧性、弹性及塑性等。
第二、验证材料力学的理论和定律，材料力学的理论，往往到一定的简单假设为基础，这些假设多来自实验观察，而所建立的理论的正确性也必须经过实验的检验，因此验证理论的正确性也是材料力学实验的重要内容之一。
第三、实验应力分析，即采用电测法，初步掌握电测法的基本原理和方法，验证梁弯曲时正应力的分布和电测主应力实验学习用电测法定平面应力状态下的主应力大小和方向。
根据生产实际的需要和课程的特点安排了一些典型的实验项目，以期达到开发学生智力、分析问题和解决实际的能力。
材料力学实验包括学习实验原理、方法和技术、机器设备的原理和使用方法。
材料力学性能测定，验证材料力学理论和实验应力分析。
结合不同实验，让学生亲自动手，学会运用不同的设备，以培养学生的实验能力，为以后从事实际工作和科学研究打下坚实的基础。
材料力学实验指导书-建工
《材料力学》实验指导书适用专业：建筑工程技术实验项目一：低碳钢的拉伸实验一、实验目的1、了解微机控制万能材料试验机的工作原理，演示试验机的基本操作方法；2、测定低碳钢的抗拉强度σb 、屈服强度σS 、伸长率δ及截面收缩率ψ；3、观察低碳钢在拉伸过程中的现象和试样的破坏特征，分析断口破坏原因，绘制拉伸曲 线图及断口示意图。
二、实验设备万能材料试验机、游标卡尺、直尺。
三、实验原理根据国标GB228-99的试件形状如图1-1所示，图中L 0所说试件的变形就是指这一段的变形。
L c 两端是试验机夹持的部分。
试件在拉伸时，其尺寸、较，必须按国家标准GB6397-99分为比例和定标距两种试样，表1-1L=11.3A （长试件）或5.65A （短试件）。
将低碳钢试件置于试验机中拉伸，其拉伸图如图1-2所示:A 点以前，杆件仅有弹性变形，且P 和L 成线性关系，即遵守虎克定律：试件断裂后，用游标卡尺量得标距间长度L1和试件收缩处面积A1,则可得试件的塑性性能：δ＝010 L LL-×100% （1-3）ψ＝010 A AA-×100% （1-4）四、实验步骤1、试件准备1）在试件中段取标距L=10d(100mm)（低碳钢试件），用试样划线机将其划分为１０等份。
2）在试件标距范围内用游标卡尺测量中间和两端三处直径，每处在互相垂直的两个方向上个测量直径一次，选取平均直径最小的一组作为计算截面面积用。
3）根据P MAX=σb·A，估计拉断试件所需要的最大载荷。
2、试验机的准备1）学习试验机的操作规程2）根据估算的最大载荷选用相应的测力度盘和摆锤，开机将试验机上工作台上升10mm左右，把试件安装在试验机的上夹头上，调整指针对零点。
3）移动下工作台，安装好试件（注意，如果试件被夹紧后，对于30吨以上的试验机，不可再按动下工作台的上升或下降按钮，否则回烧坏下工作台的控制电机）。
4）安装好自动绘图装置。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书目录序言0 实验一金属材料拉伸实验 2 实验二金属材料扭转实验9 实验三纯弯曲梁正应力电测实验16 附件：1、实验报告册封面2、材料力学实验要求3、实验报告要求序言材料力学实验是材料力学的重要支柱之一。
材料力学从理论上研究工程结构构件的应力分析和计算，并对构件的强度、刚度和稳定性进行设计或校核其可靠性。
材料力学实验从实验角度为材料力学理论和应用提供实验支持。
一、材料力学实验由三部分组成：1、材料的力学性能测定。
材料的力学性能是指在力的作用下，材料的变形、强度等方面表现出的一些特征，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、疲劳极限、冲击韧度等。
这些强度指标或参数是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而他们一般通过实验来测定。
此外，材料的力学性能测定又是检验材质、评定材料热处理工艺、焊接工艺的重要手段。
随着材料科学的发展，各种新型材料不断涌现，力学性能测定是研究新型材料的重要手段。
材料的力学性能测定一般是通过对标准试样加载至破坏，记录其应力-应变关系曲线（扭转破坏时记录其扭矩-扭转角或剪应力-剪应变曲线），测定材料的一些力学性能特征指标，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、冲击韧度等；因此，学会记录材料的应力-应变关系曲线成为材料力学性能实验的一项重要任务。
2、验证已建立的理论。
材料力学的一些理论是以某些假设为基础的，例如杆件的弯曲理论是以平面假设为基础。
用实验验证这些理论的正确性和适用范围，有助于加深对理论的认识和理解。
实验是验证、修正、发展理论的必要手段，是揭示材料受力、变形过程本质的重要方法。
3、应力分析实验。
某些情况下，如因构件形状不规则、受力复杂或精确地边界条件难以确定等，应力分析计算难以获得准确结果。
这时，采用如电测实验应力分析方法可以直接测定构件的应力。
应力分析实验主要是对构件形状不规则、受力复杂或边界条件很难确定、计算法难以得到准确结果的情况，用实验方法测定构件的应力。
材料力学实验指导书实验一拉伸和压缩实验（一）实验目的1、了解...
材料力学实验指导书实验一拉伸和压缩实验（一）实验目的1、了解万能材料试验机的工作原理、构造和操作方法；2、测定低碳钢在拉伸时的，，和。
3、测定低碳钢在压缩时的。
4、测定铸铁在拉伸和压缩时的。
（二）实验仪器及设备1、万能材料试验机2、游标卡尺（三）实验步骤1、首先用游标卡尺分别量测出低碳钢拉伸试件、低碳钢压缩试件、铸铁拉伸试件、铸铁压缩试件的直径尺寸，再用游标卡尺量测出低碳钢拉伸试件拉伸前平直段的标距L 0 。
并将以上数据分别填入下列表一、表二中。
表一低碳钢拉伸试件尺寸表二铸铁拉压试件和低碳钢压缩试件的直径尺寸2、用万能材料试验机分别测试出低碳钢拉伸试件在拉伸时的屈服荷载P S 、强度荷载P b ；低碳钢压缩试件在压缩时的屈服荷载P S。
铸铁拉伸试件在拉伸时的强度荷载P b、铸铁压缩试件在压缩时的强度荷载P b。
（四）实验数据处理及计算1、低碳钢在拉伸时的屈服极限 = .2、低碳钢在拉伸时的强度极限 = .3、低碳钢在压缩时的屈服极限 = .4、低碳钢的延伸率δ =5、低碳钢的截面收缩率Ψ =6、铸铁在拉伸时的强度极限 =7、铸铁在压缩时的强度极限 =（五）、实验操作要点及注意事项1、选定适合的万能材料试验机测力度盘的量程，并配备相应的砝码；2、万能材料试验机开机前其送油阀和回油阀一定要处于关闭状态。
3、将万能材料试验机测力指针调零、开机并打开送油阀，对试件进行连续，均匀，缓慢地加载；4、注意观察实验现象并注意记录实验数据；5、实验时，如发现异常现象，马上停机检查。
（六）实验结果分析及讨论实验二 冲击韧性实验指导书（一）﹑实验目的测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。
（二）﹑实验设备1. 冲击试验机2. 游标卡尺图2-26 冲击试验机结构图（三）﹑试样的制备若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。
本次试验采用U 型缺口冲击试样。
其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定，见图2-27。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程教案课程名称：任课教师：所属院部：建筑工程与艺术学院教学班级：教学时间：2015—2016 学年第 1 学期湖南工学院1 实验一 拉伸实验一、本实验主要内容低碳钢和铸铁的拉伸实验。
二、实验目的与要求1.测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。
2.根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（F L -∆曲线）。
3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
三、实验重点难点1、拉伸时难以建立均匀的应力状态。
2、采集数据时，对数据的读取。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、启发、演示、辩论等；实验前对学生进行实验的理论指导和提醒学生实验过程的注意事项。
五、作业与习题布置1、低碳钢拉伸图分为几阶段？每一阶段，力与变形有何关系？有什么现象？2、低碳钢和铸铁在拉伸时可测得哪些力学性能指标？用什么方法测得？1 实验一 拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。
由本实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。
一、实验目的要求1.测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。
2.根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（F L -∆曲线）。
3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器万能材料试验机、游标卡尺、分规等。
三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。
图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。
为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即5l d =或10l d =。
对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。
其截面面积和试件标距关系为l =l =A 为标距段内的截面积。
四、实验方法与步骤1 1、低碳钢的拉伸实验（1）试件的准备：在试件中段取标距10l d =或5l d =在标距两端用分规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d （在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。
（2）试验机的准备；首先了解材料试验机的基本构造原理和操作方法，学习试验机的操作规程。
根据低碳钢的强度极限b σ及试件的横截面积，初步估计拉伸试件所需最大载荷，选择合适的测力度盘，并配置相应的摆锤，开动机器，将测力指针调到“零点”，然后调整试验机下夹头位置，将试件夹装在夹头内。
（3）进行实验：试件夹紧后，给试件缓慢均匀加载，用试验机上自动绘图装置，绘出外力F 和变形L ∆的关系曲线（F L -∆曲线）如图所示。
从图中可以看出，当载荷增加到A 点时，拉伸图上B '段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系，即符合虎克定律的弹性变形范围。
当载荷增加到B '点时，测力计指针停留不动或突然下降到B 点，然后在很小的范围内摆动，这时变形增加很快，载荷增加很慢；这说明材料产生了流动（或者叫屈服）,与B '点相应的应力叫上流动极限，与B 相应的应力叫下流动极限，因下流动极限比较稳定，所以材料的流动极限一般规定按下流动极限取值。
以B 点相对应的载荷值S F 除以试件的原始截面积A 即得到低碳钢的流动极限S σ，S S F Aσ=流动阶段后，试件要承受更大的外力，才能继续发生变形若要使塑性变形加大，必须增加载荷，如图形中C 点至D 点这一段为强化阶段。
当载荷达到最大值b F （D 点）时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面收缩，即出现“颈缩”现象。
此时记下最大载荷值b F ，用b F 除以试件的原始截面积A ，就得到低碳钢的强度极限b σb b /F A σ=。
在试件发生“颈缩”后，由于截面积的减小，载荷迅速下降，到E 点试件断裂。
关闭机器，取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度1l ，按下式可计算出低碳钢的延伸率δ %1001⨯-=ll l δ。
将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径1d ，计算出面积1A ；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率ψ，%1001⨯-=AA A ψ1图1-2 图1-3从破坏后的低碳钢试件上可以看到，各处的残余伸长不是均匀分布的。
离断口愈近变形愈大，离断口愈远则变形愈小，因此测得1l 的数值与断口的部位有关。
为了统一δ值的计算，规定以断口在标距长度中央的31区段内为准，来测量l 的值，若断口不在31区段内时，需要采用断口移中的方法进行换算，其方法如下：设两标点C 到C '之间共刻有n 格，如图1-4所示，拉伸前各格之间距离相等，在断裂试件较长的右段上从邻近断口的一个刻线d 起，向右取2/n 格，标记为a ，这就相当于把断口摆在标距中央，再看a 点至1C 点有多少格，就由a 点向左取相同的格数，标以记号b ，令L '表示C 到b 的长度，则L L ''+'2的长度中包含的格数等于标距长度内的格数n ，故L L l ''+'=21。
当断口非常接近试件两端，而与其头部之距离等于或小于直径的两倍时，一般认为实验结果无效，需要重作实验。
2、铸铁的拉伸实验 （1）试件的准备：用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d 取最小值计算试件截面面积，根据铸铁的强度极限b σ，估计拉伸试件的最大载荷。
（2）试验机的准备：与低碳钢拉伸实验相同。
进行实验：开动机器，缓慢均匀加载直到断裂为止。
记录最大载荷b F ，观察自动绘1 图装置上的曲线，如图1-3所示。
将最大载荷值b F 除以试件的原始截面积A ，就得到铸铁的强度极限b σ，A F /b b =σ。
因为铸铁为脆性材料，在变形很小的情况下就会断裂，所以铸铁的延伸率和截面收缩率很小，很难测出。
五、预习要求阅读教材中材料力学性能的有关部分，准备好测试记录表格。
六、思考题（1）低碳钢拉伸图可分为几个阶段？每一阶段，力与变形有何关系？出现什么现象？（2）低碳钢和铸铁在拉伸时可测得哪些力学性能指标？用什么方法测得？教学后记：1实验二纯弯梁试验一、本实验主要内容通过实验研究纯弯梁弯曲其正截面的应力分布规律，验证弯曲正应力公式。
二、实验目的与要求1. 测定梁在纯弯曲时某一截面上的应力及其分布情况。
2. 观察梁在纯弯曲情况下所表现的虎克定律，从而判断平面假设的正确性。
3. 进一步熟悉电测静应力实验的原理并掌握其操作方法。
三、实验重点难点1、如何保证实验过程中梁的弯曲为纯弯曲。
2、采集数据时，对数据的读取。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、启发、演示、辩论等；实验前对学生进行实验的理论指导和提醒学生实验过程的注意事项。
五、作业与习题布置1、影响实验结果的主要因素有哪一些？1实验二：纯弯梁实验一、实验目的：1、测定梁在纯弯曲时某一截面上的应力及其分布情况。
2、观察梁在纯弯曲情况下所表现的虎克定律，从而判断平面假设的正确性。
3、进一步熟悉电测静应力实验的原理并掌握其操作方法。
4、实验结果与理论值比较,验证弯曲正应力公式σ=My/Iz的正确性。
5、测定泊松比μ。
二、实验梁的安装示意图1.纯弯梁的正应力的分布规律实验装置其装置如图2-1所示。
2.纯弯梁的安装与调整：在如图2-1所示位置处，将9.拉压力传感器安装在8.蜗杆升降机构上,拧紧，将2.支座(两个)放于如图所示的位置,并对于加力中心成对称放置,图2-1 纯弯梁实验安装图将纯弯梁置于支座上,也称对称放置,将4.加力杆接头(两对)与6.加力杆(两个)连接,分别用3.销子悬挂在纯弯梁上,再用销子把11.加载下梁固定于图上所示位置,调整加力杆的位置两杆都成铅垂状态并关于加力中心对称。
摇动7.手轮使传感器升到适当位置，将10.压头放如1 图中所示位置,压头的尖端顶住加载下梁中部的凹槽,适当摇动手轮使传感器端部与压头稍稍接触。
检查加载机构是否关于加载中心对称,如不对称应反复调整。
注意：实验过程中应保证加载杆始终处于铅垂状态,并且整个加载机构关于中心对称,否则将导致实验结果有误差，甚至错误。
3.纯弯梁的贴片：5＃、4＃分别位于梁水平上、下平面的纵向轴对称中心线上，1＃片位于梁的中性层上,2＃、3＃片分别位于距中性层和梁的上下边缘相等的纵向轴线上,6＃片与5＃片垂直，如图2-3所示。
图2-3 纯弯梁贴片图三、实验原理图2-4为试样受力图为了测量应变随试样截面高度的分布规律，应变片的粘贴位置如图2-3所示。
这样可以测量试件上下边缘、中性层及其他中间点的应变，便于了解应变沿截面高度变化的规律。
表2-1原始参数表材料弹模(GPa)几何参数应变片参数应变仪灵敏系数K仪b（cm）h（cm） a（cm）灵敏系数K片电阻值(Ω)碳钢210 2.0 4.0 10.0 2.00 120 2.0图2-4 纯弯梁受力图1 由材料力学可知，矩形截面梁受纯弯时的正应力公式为式中：M 为弯矩； y 为中性轴至欲求应力点的距离；312z bh I =为横截面对z 轴的惯性矩。
本实验采用逐级等量加载的方法加载，每次增加等量的载荷⊿P ，测定各点相应的应变增量一次，即：初载荷为零，最大载荷为4kN ，等量增加的载荷⊿P 为500N 。
分别取应变增量的平均值(修正后的值) 实ε∆，求出各点应力增量的平均值实σ∆。
把测量得到的应力增量实σ∆与理论公式计算出的应力增量理σ∆加以比较，从而可验证公式的正确性，上述理论公式中的M ∆按下式求出：材料力学中还假设梁的纯弯曲段是单向应力状态，为此在梁上（或下）表面横向粘贴6＃应变片，可测出ε，式中μ：梁材料的泊松比可由（ε横 /ε纵）计算得到μ，从而验证梁弯曲时近似于单向应力状态。
材料的弹性模量E 值和泊松比μ值。
四、实验步骤1、确认纯弯梁截面宽度 b=20mm,高度 h=40mm ，载荷作用点到梁两侧支点距离a=100mm 。
2、将传感器连接到BZ 2208-A 测力部分的信号输入端，将梁上应变片的公共线接至应变仪任意通道的A 端子上，其它接至相应序号通道的B 端子上，公共补偿片纵横纵εεμε∆∆=∆∆=A P E zI y M ⋅=理σa P M ⋅=∆∆21z I y M ⋅=∆σ∆理实实ε∆σ∆⋅=E1接在公共补偿端子上。
检查并纪录各测点的顺序。
3、打开仪器设置仪器的参数，测力仪的量程和灵敏度设为传感器量程、灵敏度。
4、本实验取初始载荷P0=0.5KN （500N ），Pmax=2.5KN(2500N)，ΔP=0.5KN(500N)，以后每增加载荷500N ，记录应变读数εi ，共加载五级，然后卸载。