材料力学实验指导书0908资料
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。
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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。
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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。
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材料力学实验指导书福建工程学院土木工程系目 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υ测定实验§2—3 材料扭转实验§2—4 纯弯曲正应力实验§2—5 弯扭组合变形实验§2—6 压杆稳定实验第一章 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。
材料力学(高学时)实验指导书
土木工程学院(部)《材料力学》课程实验指导书适用专业:土木工程贵州理工学院2015 年3月目录引言 (3)一、材料力学实验的重要性 (3)二、材料力学实验的内容 (3)三、材料力学实验的要求 (3)实验一拉伸实验 (5)一、实验目的 (5)二、试验内容 (5)三、实验原理、方法和手段 (5)四、试验组织运行要求 (6)五、实验条件 (6)六、实验步骤 (8)七、思考题 (10)八、实验报告 (10)九、其它说明 (10)实验二压缩试验 (11)一、实验目的 (11)二、实验内容 (11)三、实验原理、方法和手段 (11)四、实验组织运行要求 (11)五、实验条件 (12)六、实验步骤 (13)七、思考题 (13)八.实验报告 (13)九.其它说明 (13)试验三扭转试验 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验原理、方法和手段 (14)四、实验组织运行要求 (17)五、实验条件 (17)六、实验步骤 (18)七、思考题 (19)八、实验报告 (19)九、其它说明 (19)实验四直梁弯曲正应力测定 (20)一、实验目的 (20)二、实验内容 (20)三、实验原理、方法和手段 (20)四、实验组织运行要求 (21)五、实验条件 (21)七、思考题 (25)八、实验报告 (25)九、其它说明 (25)实验五弯扭组合变形主应力测试实验 (26)一、实验目的 (26)二、实验内容 (26)三、实验原理、方法和手段 (27)四、实验组织运行要求 (28)五、实验条件 (28)六、实验步骤 (28)七、思考题 (29)八、实验报告 (29)九、其它说明 (29)实验六压杆稳定实验 (30)引言一、材料力学实验的重要性材料力学是研究工程实际问题中构件的强度、刚度和稳定性的学科。
其研究方法一般是先进行实验,然后根据实验中的现象,做出一些假设并加以简化。
最后再进行理论分析,得出公式和结论。
但所推导出的一般性公式是否正确,还要用实验验证。
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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。
§1-1 轴向拉伸实验一、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。
二、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。
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《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)实验一 纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验一、实验目的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二、实验仪器设备和工具1、组合实验台中纯弯曲梁实验装置2、XL2118系列力&应变综合参数测试仪3、游标卡尺、钢板尺三、实验原理及方法在纯弯曲条件下,根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设,可得到梁横截面上任一点的正应力,计算公式为I zyM ∙=σ式中M 为弯矩,Iz 为横截面对中性轴的惯性矩;y 为所求应力点至中性轴的距离。
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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51000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。
如果在强化阶段卸载,F ―l ∆曲线会从卸载点开始向下绘出平行于初始加载线弹性阶段直线的一条斜直线,表明它服从弹性规律。
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材料力学实验指导书1000字一、实验目的1、了解力学性质的测试与测量2、掌握基本的测力与测长仪器的使用方法3、掌握单轴拉伸实验的操作方法与数据处理二、实验仪器与设备1、材料试验机2、应变计与测长仪3、称量设备4、电子计算器三、实验步骤1、准备工作A、计算标称断面积S0B、提取试样C、安装应变计与测长仪2、测量伸长量与负载A、启动材料试验机B、设定实验参数C、调整实验仪器D、按压测试按钮3、实验数据处理A、绘制应力—应变曲线B、获取张应力—伸长率数据四、实验操作规范1、实验师必须熟悉操作手册与工作规程2、操作人员必须了解实验步骤与流程3、操作时必须戴上手套与护目镜4、操作人员对试样的获取、切割及其尺寸要求必须熟悉5、实验计算时必须准确获得数据6、操作人员对于材料题材知识必须有一定了解7、试验操作结束之后必须将设备归位。
五、安全事项1、实验时要始终戴上护目镜2、机器启动前要动手检查是否安装好所有设备3、试样必须安全固定4、试验中不能随意调整测试参数5、实验结束后要关闭所有设备六、注意事项1、测试数据必须准确、详尽、真实2、试验过程必须认真、仔细、谨慎3、要了解材料性质与特性4、应邀请专业人士协助5、对试质不能过度使用七、结果1、应研究数据并得出结果2、结果表明了材料的性质与特征3、结果应反映材料的本质属性本实验实验中心客户向其技术支持人员提供了材料性能测试的详细信息以及试样。
本试验旨在帮助学生了解材料性质和特性,并掌握现代测力测量工具的基本使用。
实验计算的要求是准确和实际的,并反映材料的属性,而不是表面现象。
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材料力学实验指导书实验一 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.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(L F ∆-曲线)。
3.较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器材料试验机、游标卡尺、两脚标规等三、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d l 5=或d l 10=。
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A l 3.11=或A l 65.5=,A 为标距段内的截面积。
四、实验方法与步骤1、低碳钢的拉伸实验:1)试件的准备:在试件中段取标距d l 10=或d l 5=在标距两端用脚标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)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(L F ∆-曲线)如图所示。
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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。
材料力学实验指导书(正文)
实验一材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能一、实验目的1.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 。
2.测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。
3.观察拉压过程中的各种现象,并绘制拉伸图。
4.比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)机械性质的特点。
二、设备及仪器1.电子万能材料试验机。
2.游标卡尺。
图1-1 CTM-5000电子万能材料试验机电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。
它具有准确的加载速度和测力范围,能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。
由计算机控制,使得试验机的操作自动化、试验程序化,试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。
图示国产CTM -5000系列的试验机为门式框架结构,拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。
图1-2 试验机的机械原理图试验机主要由机械加载(主机)、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。
(1)机械加载部分试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。
由试验机底座(底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱)、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。
上横梁、丝杠、底座组成一框架,移动横梁用螺母和丝杠连接。
当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转,移动横梁便可水平向上或相下移动。
移动横梁向下移动时,在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验;在它的下部空间可进行压缩试验。
(2)基于DSP的数字闭环控制与测量系统是由DSP平台;基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环(力、变形、位移)控制系统;8路高精准24Bit 数据采集系统;USB1.1通讯;专用的多版本应用软件系统等。
(3) 微机操作系统试验机由微机控制全试验过程,采用POWERTEST 软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线;进行数据处理分析,试验结果可自动保存;试验结束后可重新调出试验曲线,进行曲线比较和放大。
可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。
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51000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。
如果在强化阶段卸载,F ―l ∆曲线会从卸载点开始向下绘出平行于初始加载线弹性阶段直线的一条斜直线,表明它服从弹性规律。
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。
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材料力学实验指导书(2007版)中国海洋大学工程学院土木工程实验中心编者:郭卫国学生实验守则一、实验前要认真预习,明确实验内容、原理、目的、步骤和注意事项;课外实验研究项目,实验前应拟定实验方案,并经实验室管理人员审查同意方可实施;二、学生在教师的指导下自主进行实验,要严格遵守仪器设备操作规程,节约使用实验材料和水、电、气,如实记录实验现象、数据和结果,认真分析,独立完成实验报告;三、爱护仪器设备及其他设施、物品,不得擅自动用与实验无关的仪器设备和物品;不准擅自将实验室的物品带出室外;损坏或遗失仪器设备及其他设施、物品,应按学校有关规定进行赔偿;四、实验完毕后,要及时关闭电源、水源、气源,清理卫生,将仪器设备和实验物品复位,经指导老师检查合格后方可离开;五、注意安全,熟悉安全设施和事故处理措施,实验过程中发现异常情况要及时报告;发生危险时,应立即关闭电源、水源、气源,并迅速撤离;规范处理实验废液、废气和固体废弃物;六、遵守纪律,必须按规定或预约时间参加实验,不得迟到、早退、旷课;保持实验室安静,不准大声喧哗、嬉闹,不准从事与实验无关的活动;保持实验室清洁,不准吸烟,不准随地吐痰、乱扔杂物。
前言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胡克于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。
在解决工程设计中的强度、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才能测定。
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,在这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。
所以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: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、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(如纯弯曲时的平面假设等),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,理论公式是否能应用于实际之中,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。
通过材料力学的实验课,要求学生初步掌握材料力学的基本试验方法,各种试验机、电阻应变仪等试验设备的使用方法,以及实验结果整理方法等基本内容。
目录一.拉伸实验 (1)二.拉伸时低碳钢弹性模量E的测定 (15)三.压缩实验 (29)四.圆轴扭转实验 (32)五.纯弯曲梁的正应力实验 (37)六.冲击实验(演示) (42)七.材料在复杂受力状态下的应力分析 (44)实验一 拉伸实验拉伸实验是检验材料力学性能的最基本的实验。
一、实验目的1.了解试验设备——材料试验机的构造和工作原理,掌握其操作规程及使用时的注意事项。
2.测定低碳钢的屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ、断面收缩率ψ。
3.测定铸铁的强度极限b σ。
4.观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象,并利用自动绘图装置绘制拉伸图(P 一L ∆曲线)。
5.比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的力学性质。
二、实验仪器1.量具:游标卡尺。
2.万能材料试验机。
常用万能材料试验机有两种:液压式及电子式。
它可以做拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验,故习惯上称它为万能材料试验机,简称为万能机。
下面将这两种万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下:◆液压式以WE —10型液压摆式万能材料试验机为例:图1-1 液压式万能材料试验机外形图WE—10型液压摆式万能材料试验机的外形如图1—1,它的构造原理示意图如下图图1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图(1)加力部分在试验机的底座上,装有两根固定立柱,立柱支承着固定横梁及工作油缸。
开动油泵电动机带动油泵工作,将油箱里的油,经油管和送油阀送至工作油缸,从而推动活塞,使上横梁、传力柱和活动平台向上移动。
如将试件装于上夹头和下夹头内,当活动平台向上移动时,因下夹头不动,而上夹头随着平台向上移动,则试样受到拉伸;如将试件放在活动平台的垫板上,当活动平台上升到试件与固定横梁上的垫板接触时,则试件就受到压缩。
做拉伸实验时,为了适应不同长度的试样,可开动下夹头的电动机使之带动蜗杆、蜗杆带动蜗轮、蜗轮再带动丝杆,可控制下夹头上、下移动,调整适当的拉伸空间。
(2)测力部分装在试验机上的试件受力后,它所受的力的大小,可在测力盘上直接读出。
试件受了载荷的作用,工作油缸内的油就具有一定的压力。
该压力的大小与试样所受载荷的大小成正比。
而测力油管将工作油缸与测力油缸联通,则测力油缸就受到与工作油缸相等的油压。
此油压推动测力活塞,带动传力杆,使摆杆和摆锤绕支点转动。
试样受力愈大,摆的转角也愈大。
摆杆转动时,它上面的推杆便推动水平齿条,从而使齿轮带动测力指针旋转,这样便可从测力度盘上读出试样受力的大小。
摆锤的重量可以调换,一般试验机可以更换三种锤重,故测力度盘上也相应有三种刻度,这三种刻度对应着机器的三种不同的量程。
WE—10型万能试验机有0~20KN、0~50KN、0~100KN三种测量量程。
(3)操作步骤①加载前,测力指针应指在度盘的“零”点,否则必须加以调整。
调整时,先开动油泵电动机,将活动平台升起3~5mm左右,然后稍旋动摆杆上的平衡铊,使摆杆保持铅直位置,再转动水平齿条使指针对准“零”点。
其所以先升起活动平台才调整零点的原因,是由于上横梁、活动立柱和活动平台等有相当大的质量,要有一定的油压才能将它升起。
但是这部分油压并未用来给试件加载,不应反映到试件载荷的读数中去。
②选择量程,装上相应的锤重。
再一次按①方法,校准“零”点。
调好回油缓冲器的旋钮,使之与所选的量程相同。
③安装试样。
压缩试件必须放置垫板。
拉伸试件则须调整下夹头位置,使拉伸区间与试样长短适应。
注意:试样夹紧后,绝对不允许再调整下夹头,否则会造成烧毁下夹头电动机的严重事故。
④调整好自动绘图仪的传动装置和笔、纸等。
⑤检查送油、回油阀,一定要注意它们均应在关闭位置。
③开动油泵电动机,缓缓打开送油阀,用慢速均匀加载。
③实验完毕,立即停车取下试样。
这时关闭送油阀,缓慢打开回油阀,使油液泄回油箱,于是活动平台回到原始位置。
最后将一切机构复原,并清理机器。
(4)注意事项①开车前和停车后,送油阀、回油阀一定要在关闭位置。
加载、卸载和回油均应缓慢进行。
加载时要求测力指针匀速平稳地走动,应严防送油阀开得过大,测力指针走动太快,致使试件受到冲击作用。
②拉伸试件夹住后,不得再调整下夹头的位置,以使带动下夹头升降的电动机烧坏。
③机器运转时,操纵者必须集中注意力,中途不得离开,以免发生安全事故。
④试验过程中,不得触动摆锤,以免影响试验读数。
⑤在使用机器的过程中,如果听到异声或发生任何故障应立即停车(切断电源),进行检查和修复。
◆电子式以WDW3100电子式万能试验机为例:图1-3 WDW3100电子式万能试验机外形图本机用途WDW3100电子式万能试验机是新一代高性能电子万能试验机,它无论是整机结构或测量与控制方式都与原设计模式有较大改进,可对金属、非金属的原材料及其制品进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、磨擦、撕裂等多项力学试验。
主机特点整机设计简洁紧凑。
具有体积适中、使用方便灵活等特点。
采用滚珠丝杠,双光杠双导向传动系统。
使传动更精确,更平稳。
操作简单,采用大屏幕液晶显示面板,可自由选择操作位置,操作方便,灵活。
驱动系统采用Panasonic(松下)全数字交流伺服控制系统,良好的参数选择,使动静特性有极好的品质,且具有很高的测量和检测精度。
本机只须配备不同的试验装置即可作各种不同的性能试验。
以高精度传感器为转换元件的测力、变形测量放大器具有精度高、稳定性好的特点。
本机配以计算机控制系统后可实现自动换档,自动调零及恒应力、恒应变等多种试验功能。
结构概述它主要由上横梁、移动横梁、台面及光杠组成框架式结构,滚珠丝杠固定在台面和上横梁之间。
两滚珠丝杠之丝母及两光杠之导套固定在移动横梁上。
工作原理电机通过三级同步带轮减速以后带动丝杠旋转,从而推动移动横梁在选定的速度下作直线运动以实现各种试验功能。
为了防止移动横梁超过上下极限位置造成机械事故或使移动横梁能停在设定位置,试验机设有一个移动横梁限位保护机构。
当移动横梁上的拔叉碰到挡块时,便通过限位杆、触片碰压限位开关的触点,从而使试验机停车。
位移測量为了精确测量移动横梁的位移,通过光电编码器就把丝杠的转角变成了编码器的脉冲输出。
编码器输出的脉冲经整形后输出给计算机,计算机将接收到脉冲信号再次整形、滤波后进行辨向识别、判断、计算处理并将结果送给显示部分和终端设备。
开机步骤第一步:连接电缆线;第二步:打开空气开关;第三步:打开钥匙开关;第四步:打开电脑显示器(仅限微机控制);第五步:打开电脑主机开关(仅限微机控制);第六步:运行试验程序(仅限微机控制)。
在使用试验机过程中出现异常情况,不能以正常手段关机时,请立即按下“紧急停车”按钮,保护试验机不被意外损坏。
试验机正常开启后,并安装好夹具及试样,各通道数据有初始值,做试验之前必需清零。
另外,试验前应设置后测试参数。
三、实验原理1.为了检验低碳钢拉伸时的机械性质,应使试件轴向受拉直至断裂,在拉伸过程中以及试件断裂后,测读出必要的特征数据(如;PS 、Pb、L1、dl)经过计算,便可得到表示材料力学性能的指标: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 。
四、实验试件试件如图l —3。
夹持部分用来装入试验机夹具中以便夹紧试件,过 渡部分用来保证标距部分能 图1-3均匀受力,这两部分的形状和尺寸,决定于试件的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。
标距l 0是待试部分,也是试件的主体,其长度通常简称为标距,也称为计算长度。
试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大。
为了能正确地比较各种材料的力学性质,国家对试件尺寸作了标准化规定。