工程力学实验指导书
10工程力学实验指导书初稿
《理论力学》实验部分实验一：单自由度系统自由振动（无阻尼）一、实验目的1. 记录小阻尼情况下衰减振动的时间――位移曲线，了解阻尼对自由振动的影响。
2. 测量并计算单自由度系统的对数减缩率δ、阻尼系数n 和阻尼比ζ测量系统的固有频率。
3．了解振动实验仪器。
二、实验装置框图和实验原理1.实验框图图1 单自由度自由衰减振动实验框图2.实验原理把质量与钢尺组成的系统视为单自由度系统，在给予一定的初始扰动以后使之产生衰减振动，衰减振动信号经加速度传感器拾振，再经过电荷放大器和信号采集硬件采集后，送入计算机进行显示、记录，并由打印机打印波形和结果。
(1) 单自由度系统在小阻尼下的振动是衰减振动，位移随时间的变化规律为sin()Nt d X Ae t ωθ-=+，时间――位移曲线如后图所示。
利用该曲线可以求出对数减缩率 δ、阻尼系数n 和阻尼比 ζ 对数减缩率为1ln i i A A δ+=，或1ln i i mA m A δ+=（m 为间隔 m 周期）。
(2) 阻尼系数d dn f T δδ==。
(3) 阻尼比2(2)2d nT δζδπζπ===≈。
图2自由衰减振动的加速度波形(4) 加速度随时间的变化规律sin()nt d X A e t αωβ-=+ ，除初相位、幅值不同外，衰减规律与时间――位移曲线相同。
由时间――加速度曲线按相同的方法，也可测量系统的固有频率和阻尼比。
三、实验仪器实验模型；加速度传感器；电荷放大器；信号采集箱和振动信号处理软件；计算机和打印机。
四、实验步骤1. 打开电源总开关；2. 依次打开电荷放大器、信号采集箱、计算机和打印机电源开关；3. 启动振动信号采集系统，设置采集硬件参数，并设采集方式为触发采集；4. 给实验模型一个初始的位移干扰，使其作自由衰减振动；5. 由采集硬件和软件记录自由衰减振动的加速度波形，参看图2。
五、实验数据及结果1.自由衰减振动曲线 (附测试图) 。
工程力学实验指导书.
第一章绪论§1.1 工程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。
工程力学实验指导书
材料力学实验指导书工程训练中心工程力学实验室2005年10月目录第一部分材料的力学性能实验 (3)实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验 (3)实验二低碳钢和铸铁的压缩实验 (10)实验三金属材料的扭转实验 (12)第二部分应力分析实验电测法基础 (14)实验四弯曲正应力测定 (21)实验五薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 (24)实验六材料弹性模量E和泊松比μ测定实验 (28)材料的力学性能试验材料的力学性能试验是工程中广泛应用的一种试验，它为机械制造、土木工程、冶金及其它各种工业部门提供可靠的材料的力学性能参数，便于合理地使用材料，保证机器（结构）及其零件（构件）的安全工作。
材料的力学性能试验必须按照国家标准进行。
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的1.验证胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：弹性模量E 。
2.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。
3.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。
4.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。
5.打印低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。
二、实验设备和仪器1.CMT5305微机控制万能材料实验机2.CMT5205微机控制万能材料试验机3.游标卡尺等三、实验试样按照国家标准GB6397—86《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。
如图1-1所示，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）。
非常经典的工程力学实验指导书+题.
《工程力学》实验指导书主编：2011年11月目录实验一拉伸和压缩实验 (3)实验二梁弯曲正应力实验 (8)实验三金属材料扭转实验 (12)实验一 拉伸和压缩实验 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。
2．测定低碳钢的σs 、σb 、δ、ψ 和灰铸铁的σb 。
3．比较低碳钢与灰铸铁的机械性能。
二、实验内容 1．低碳钢拉伸实验材料的机械性能指标σs 、σb 、δ 和ψ 由常温、静载下的轴向拉伸破坏试验测定。
整个试验过程中，力与变形的关系可由拉伸图表示，被测材料试件的拉伸图由试验机自动记录显示。
低碳钢的拉伸图比较典型，可分为四个阶段 ：直线阶段OA ——此阶段拉力与变形成正比，所以也称为线弹性变形阶段，A 点对应的载荷为比例极限载荷Fp ；屈服阶段BC ——曲线常呈锯齿形，此阶段拉力的变化不大，但变形迅速增加，此段内曲线上的最高点称为上屈服点B ，，最低点称为下屈服点B ，因下屈服点B 比较稳定，工程上一般以B 点对应的力值作为屈服载荷Fs ；强化阶段CD ——此阶段拉力增加变形也继续增加，但它们不再是线性关系，其最高点D 对应的力值为最大载荷Fb ；颈缩阶段DE ——过了D 点，试件开始出现局部收缩（颈缩），直至试件被拉断。
图1-1为低碳钢拉伸图。
图1-1 图1-2F2．灰铸铁拉伸实验对于灰铸铁，由于拉伸时的塑性变形极小，在变形很小时就达到最大载荷而突然断裂，没有明显的屈服和颈缩现象，其强度极限即为试件断裂时的名义应力。
图1-2为铸铁拉伸图。
三、实验仪器、设备1．600KN 微机屏显式液压万能试验机； 2．游标卡尺。
四、实验原理1．根据低碳钢拉伸载荷F s 、F b 计算屈服极限σs 和强度极限σb 。
2．根据测得的灰铸铁拉伸最大载荷F b 计算强度极限σb 。
3．根据拉断前后的试件标距长度和横截面面积，计算低碳钢的延伸率δ和截面收缩率ψ。
%100001⨯-=L L L δ %100010⨯-=A A A ψ五、实验步骤（一）实验准备1．打开计算机，双击计算机桌面上的TestExpert 图标，试验软件启动。
工程力学实验指南
工程力学实验指导书仲恺农业工程学院机电工程系2008.1前言材料力学是研究工程材料力学性能和构件强度、刚度和稳定性计算理论的科学，主要任务是按照安全、适用与经济的原则，为设计各种构件（主要是杆件）提供必要的理论和计算方法以及实验研究方法。
要合理地使用材料，就必须了解材料的力学性能，各种工程材料固有的力学性质要通过相应的试验测得，这是材料力学实验的一个主要任务。
另外，材料力学的理论是以一定的简化和假设为基础。
这些假设多来自实验研究，而所建立理论的正确性也必须通过实验的检验，这是材料力学实验的第二个任务。
材料力学实验的第三个任务是通过工程结构模型或直接在现场测定实际结构中的应力和变形，进行实验应力分析，为工程结构的设计和安全评估提供可靠的科学依据。
从以上所述各项任务中，不难看到材料力学实验的重要性，它与材料力学的理论部分共同构成了这门学科的两个缺一不可的环节。
学生在学习并进行材料力学实验时，应注意学习实验原理、试验方法和测试技术，逐步培养科学的工作习惯和独立分析、解决问题的能力，要善于提出问题，勤于思考，勇于创新。
这样才能牢固地掌握材料力学课程的基本内容，为将来参加祖国社会主义现代化建设打下坚实的基础。
指导书中将实验内容分为“基本实验”和“选做实验”两个层次，这样既可保证实验教学的基本要求，又可根据不同的需求进行选择，以期在培养学生的综合分析能力和创新能力方面发挥重大作用。
本实验指导书中难免存在缺点和错误之处，请师生们指正，以便今后进一步修改和完善。
基本实验 1低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验一、实验目的1．试样在拉伸或压缩实验过程中，观察试样受力和变形两者间的相互关系，并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2．测定该试样所代表材料的P S、P b和ΔL等值。
3．对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。
4．学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。
工程力学实验指导书(机制-材料-汽车)
工程力学实验指导书主编：高波副主编：黄士涛实验一 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s u σ（eH R ），下屈服强度sL σ（eL R ）和抗拉强度b σ（m R ）。
2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率δ（A ）和断面收缩率ψ（Z ）。
3．测定灰铸铁（HT200）的强度性能指标：抗拉强度b σ（m R ）。
4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。
5. 学习试验机的使用方法。
二、设备和仪器1．WES-600S 型电液式万能试验机。
2．Q235钢和HT200铸铁试样，游标卡尺，钢直尺，划线笔。
三、试样国标GB/T228-2002采用直径d 0=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。
四、实验原理1）低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和计算机的数据线，启动试验机对试样加载，计算机自动绘制出载荷位移曲线。
观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。
屈服阶段反映在F l -∆曲线图上为一水平波动线。
上屈服力su 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sL 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b F 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s u σ（eH R ） ：susU 0F A σ=（1-1）图1-1 试样图1-2 低碳钢的拉伸曲线下屈服强度sL σ（eL R ）： sLsL 0F A σ=（1-2） 抗拉强度b σ（m R ）： bb 0F A σ=（1-3） 测量断后的标距部分长度u l 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δ（A ）：100%u l l l δ-=⨯ （1-4） 式中0l 为试样原始标距长度，l 为试样断后的标距部分长度。
《工程力学》实验指导书
《工程力学》实验指导书上海海洋大学金属材料拉伸实验一、实验目的1．测定低碳钢（如Q 235钢这种典型塑性材料）的下列力学性能指标：下屈服强度R ec （或称屈服极限、屈服点σs ）、抗拉强度R m （或强度极限σb ）、断后伸长率A 和断面收缩率z 。
2．测定铸铁（典型脆性材料）的抗拉强度R m （或强度极限σb ）。
3．观察塑性与脆性两种材料在拉伸过程中的各种现象。
4．比较并分析低碳钢和铸铁的力学性能特点与断口破坏特征。
二、实验仪器和设备1．万能材料试验机，拉力试验机，电子式拉力试验机。
2．电子引伸计。
3．游标卡尺。
4．试样划线器。
三、实验试样大量实验表明，实验时所用试样的形状、尺寸、取样位置和方向、表面粗糙度等因素，对其性能测试结果都有一定影响。
为了使金属材料拉伸实验的结果具有符合性与可比性，国家制订有统一标准。
本实验按照GB/T228-2002 eqv ISO6892—1998《金属材料 室温拉伸试验方法》第六章试样的要求制备试样。
拉伸试样系由夹持、过渡和平行三部分构成。
试样两端较粗段为夹持部分，其形状和尺寸可依实验室现有使用试验机夹头情况而定；试样两夹持段之间的均匀部分为实验测试的平行部分；而夹持与平行二部分之间为过渡部分，通常用圆弧进行光滑连接，以减少应力集中。
拉伸试验可分为机加工试样和不经机加工的原状全截面试样。
通常采用机加工的圆形截面试样如图1（a ）所示，亦可采用矩形截面试样如图1（b ）所示。
图中L c 为试样平行段长度，L 0为试样原始标距（或称测量伸长变形的工作长度），d 为圆形试样平行部分的原始直径，a 为矩形试样平行部分的原始厚度，b 为矩形试样平行部分的原始宽度，S 0为试样平行部分原始横截面面积，r 为过渡弧半径。
拉伸试样分为比例和非比例标距两种。
比例试样系按公式0S K L =计算确定的试样，式中系数K 通常为5.65或11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。
工程力学实验指导书
工程力学实验指导书武汉科技学院机电工程学院目录实验一低碳钢和铸铁的拉伸、压缩实验 (1)实验二梁弯曲的正应力实验 (5)实验三薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 (8)实验四纯扭转实验 (11)附录..................................................1、组合式材料力学多功能实验台 (13)2、电测法的基本原理 (15)实验一低碳钢和铸铁的拉伸、压缩实验一．实验目的1.用引伸计测定塑性材料的弹性模量；2.测定塑性材料的上下屈服强度R eH ，R eL 、抗拉强度Ｒm 、断后伸长率Ａ和截面收缩率Ｚ；3.测定脆性材料的抗拉强度Ｒm ；4.观察和分析上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并比较它们力学性质的差异；5.绘制两种材料的应力-伸长率曲线；6.了解材料试验机微机数据采集系统的构造和工作原理，掌握其使用方法。
二．实验仪器、设备万能材料试验机，引伸计，力传感器，材料试验机微机数据采集系统、游标卡尺等。
试件最常见的拉伸试件的截面是圆形和矩形，如图1-1a、b所示。
夹持过渡夹持过渡hbl0 dl0 l0(a) (b)图1 试件的截面形式试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分（l）。
标距（l0）是待测部分的主体，其截面积为S0。
按标距（l0）与其截面积（S0）之间的关系，拉伸试样可分为比例试样和非比例试样。
按国家标准GB228-2002的规定，比例试样的有关尺寸如下表1-1。
表1-1试样标距l0，(mm) 截面积S0，（mm2）圆形试样直径d，(mm)延伸率比例长11.30S或10d 任意任意A短 5.65S或5 d A三．实验原理（一）塑性材料弹性模量的测试：在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。
纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E，也叫杨氏模量。
因此金属材料拉伸时弹性模量E地测定是材料力学最主要最基本的一个实验。
测定材料弹性模量E一般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形关系为：00ES FL L ∆=∆若已知载荷ΔF 及试件尺寸，只要测得试件伸长ΔL 或纵向应变即可得出弹性模量E 。
实验指导-工程力学
实验一电阻应变片的粘贴技术一、实验目的1.了解电阻应变片粘贴工艺的全过程2. 初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。
二、实验设备和器材1.常温用电阻应变片。
2.数字式万用表。
3.502粘结剂。
4.电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。
5.矩形截面梁试件，温度补偿块。
6.丙酮、药棉等清洗器材。
7.防潮用硅胶。
8.测量导线若干。
三、实验方法和步骤1.选片：在确定采用那种类型的应变片后，用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行，有否霉点、锈点、用数字式万用表测量各应变片电阻值，选择电阻值差在土0．5欧姆内的8~10枚应变片供粘贴用。
2.测点表面的清洁处理：为使应变片与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。
首。
然后用棉花先把测点表面用砂轮，锉刀或砂纸打磨；使测点表面平整并使表面光洁度达6球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。
然后用划针在测片位置处划出应变片的座标线。
打磨好的表面，如暂时不贴片，可涂以凡士林等防止氧化。
3.贴片：在测点位置和应变片的底基面上，涂上薄薄一层胶水，一手捏住应变片引出线，把应变片轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变片的长度方向滚压，挤出片下汽泡和多余的胶水，直到应变片与被测物紧密粘合为止。
手指保持不动约1分钟后再放开，注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。
注意粘结剂不要用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。
4.干燥处理：应变片粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。
此外，应变片和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。
为此，在贴好片后就需要进行干燥处理，处理方法可以是自然干燥或人工干燥。
如气温在20℃以上，相对湿度在55％左右时用502胶水粘贴，采用自然干燥即可。
人工干燥可用红外线灯或电吹风进行加热干燥，烘烤时应适当控制距离，注意应变片的温度不得超过其允许的最高工作温度,以防应变片底基烘焦损坏。
工程力学实验指导书(建环)剖析
工程力学实验指导书（建环、给排水、包装工程）2016年 9月目录实验一金属材料的拉伸实验 (2)实验二金属材料的压缩实验 (5)实验三弯曲正应力电测实验 (8)实验一金属材料的拉伸实验一、实验目的和要求1、 观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。
2、测定低碳钢拉伸时的屈服极限s σ；强度极限b σ，伸长率δ和截面收缩率φ3、测定铸铁的强度极限b σ。
4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。
5、了解CMT 微机控制电子万能实验机的构造原理和使用方法。
二、实验装置和原理实验仪器设备：CMT 微机控制电子万能实验机、游标卡尺、拉伸试件。
试件制备：实验采用的圆截面短比例试件按国家标准(GB/T 228-2002)制成，如图1-1所示。
这样可以避免因试件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：d 0为试件直径，L 0为试件的标距，并且短比例试件要求L 0=5d 0。
图1-1实验原理：试件夹持在夹具上，点击试件保护键，消除夹持力，调节拉力作用线，使之能通过试件轴线，实现试件两端的轴向拉伸。
试件在开始拉伸之前，设置好保护限位圈，微机控制系统首先进入POWERTEST3.0界面。
试件在拉伸过程中，POWERTEST3.0软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线如图1—2，低碳钢在拉伸到屈服强度时，取下引伸计，试件继续拉伸，直至试件被拉断。
低碳钢试件的拉伸曲线(图1—2a)分为四个阶段―弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段。
铸铁试件的拉伸曲线(图1—2b)比较简单，既没有明显的直线段，也没有屈服阶段，变形很小时试件就突然断裂，断口与横截面重合，断口形貌粗糙。
抗拉强度σb 较低，无明显塑性变形。
与电子万能实验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs 。
、最大载荷Fb 和铸铁试件的最大载荷Fb 。
图1—2三、实验步骤和数据处理实验步骤：1．测量试件的初始直径d0和初始标距长度l0：在试件标距段的两端和中间三处测量试件直径，每处直径取两个相互垂直方向的平均值，做好记录。
工程力学实验指导书(五个).
工程力学实验指导书（电测实验）能源工程学院二00九年三月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。
目录第一章绪论 (1)§1-1实验的内容 (1)§1-2试验方法和要求 (1)第二章实验设备及测试原理 (2)§2-1组合式材料力学多功能实验台 (2)§2-2电测法的基本原理 (3)第三章材料力学电测实验 (8)实验一材料弹性模量E的测定 (8)实验二纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验......1 3 实验三薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定..............1 5 实验四偏心拉伸实验 (20)第一章绪论§1-1实验的内容实验教学作为材料力学课程的一个重要组成部分，对于提高学生实践能力、设计能力具有重要意义，电测实验具体包含以下两个方面内容：1、验证理论材料力学常将实际问题抽象为理想模型，再由科学假设推导出一般公式，如纯弯曲梁和纯扭转圆轴（或筒）等的分析都使用了平面假设。
《工程力学》实验指导书
工程力学实验指导书力学与机械学研究所编天津理工大学机械工程学院2005.7学生实验守则1．学生应按照课程教学计划，准时上实验课，不得迟到早退。
2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。
不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师指导。
未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。
不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。
若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。
经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。
在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章程预以赔偿。
目录引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(4)实验一金属拉伸实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(5)实验二金属压缩实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(8)实验三金属（园轴）扭转试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(17)引言一、工程力学实验的重要性：工程力学主要是研究工程实际问题中构件的强度、刚度和稳定性的学科。
《工程力学II》拉伸与压缩实验指导书
《工程力学II 》拉伸与压缩实验指导书§1 拉伸实验指导书1、概述常温、静载作用下的轴向拉伸实验是测量材料力学性能中最基本、应用最广泛的实验。
通过拉伸实验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
2、实验目的2.1 测定低碳钢的下列性能指标：两个强度指标：流动极限s σ、强度极限b σ； 两个塑性指标：断后伸长率δ、断面收缩率ϕ；测定铸铁的强度极限b σ。
2.2观察上述两种材料在拉伸过程的各种实验现象，并绘制拉伸实验的F －l ∆曲线。
2.3分析比较低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）的力学性能特点与试样破坏特征。
2.4了解实验设备的构造和工作原理，掌握其使用方法。
2.5了解名义应力应变曲线与真实应力应变曲线的区别，并估算试件断裂时的应力k σ。
3、实验原理对一确定形状试件两端施加轴向拉力，使有效部分为单轴拉伸状态，直至试件拉断，在实验过程中通过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则，可以得到反映材料拉伸试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。
为便于比较，选用直径为10mm 的典型的塑性材料低碳钢Q235及典型的脆性材料灰铸铁HT150标准试件进行对比实验。
常用的试件形状如图1.1所示，实验前在试件标距范围内有均匀的等分线。
典型的低碳钢(Q235)的L F ∆-曲线和灰口铸铁（HT150）的L F ∆-曲线如图1.2、图1.3所示。
图1.2 低碳钢拉伸L F ∆-曲线 图1.3 铸铁拉伸L F ∆-曲线 F p -比例伸长荷载；F e -弹性伸长荷载；F su -上屈服荷载； F b -极限荷载F sl -下屈服荷载；F b -极限荷载；F k -断裂荷载图1.1常用拉伸试件形状低碳钢Q235试件的断口形状如图1.4所示，铸铁HT150试件的断口形状如图1.5所示，观察低碳钢的L F ∆-曲线，并结合受力过程中试件的变形，可明显地将其分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。
工程力学实验指导
拉伸、压缩、扭转实验一．实验目的1．测定低碳钢拉伸时的屈服极限R eL ，强度极限R m ，断后伸长率A 11.3和断面收缩率Z ； 2．测定铸铁拉伸时的强度极限R m ；3．观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等），并绘出拉伸曲线； 4．观察并比较低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象； 5．观察并比较低碳钢、铸铁扭转时的变形和破坏现象；6．熟悉试验机和其他有关仪器的使用。
二．实验仪器和设备1．CSS-44100电子万能材料试验机，见图1.1； 2．CSS-44300万能材料试验机； 3．ND-500C 电子扭转试验机； 4．游标卡尺及划线机；5．拉伸试件、压缩试件、扭转试件。
三．实验原理和方法1．拉伸实验原理和方法本实验是通过拉伸试验来确定低碳钢材料的拉伸力学性能R el 、R m 、A 11.3、Z 和铸铁材料的拉伸力学性能R m 。
试验试件采用按国标（GB6397-86）加工成的标准圆截面试件，如图1.2所示，取0010L dL 0 — 试件原始标距； d 0 — 试件原始直径 。
用CSS-44100电子万能试验机对试件加载，根据（GB228-2002）对试件进行测定。
试验时，利用CSS-44100电子万能试验机的计算机操作系统，输入有关参数，从计算机显示器上可观察到试件的整个拉伸过程。
对于低碳钢，有四个阶段（弹性、屈服、强化、颈缩阶段）。
屈服阶段（B ’-C ）常呈锯齿形，如图1.3所示。
上屈服点B ’受变形速度和试件形式等影响较大，而下屈服点B则图1.2 拉伸试件图1.1 电子万能材料试验机比较稳定，故工程中均以 B 点所对应的载荷作为材料的屈服载荷F s ，称为下屈服载荷F sl 。
过了屈服阶段，继续加载，曲线上升，直至到达D 点，达到最大载荷值F m ，工程中F m 即为强度极限R m 所对应的载荷。
过了D 点，拉伸曲线开始下降，这时可观察到试件在某一截面附近产生的局部变形，既有颈缩现象，直至E 点试件断裂。
工程力学实验指导书(全)
工程力学实验指导书班级：学号：姓名：南昌大学工程力学实验中心目录实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 2 实验二金属材料的压缩试验 6 实验三复合材料拉伸实验8 实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定14 实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验18 实验六弯曲正应力电测实验21 实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验24 实验八弯扭组合变形的主应力测定27实验九偏心拉伸实验31 实验十偏心压缩实验34 实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验37 实验十三冲击实验40 实验十四压杆稳定实验44 实验十五组合压杆的稳定性分析实验47 实验十六光弹性实验50 实验十七单转子动力学实验56 实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验61实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验一、实验目的与要求1．观察低碳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)。
3．测定低碳钢的拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、伸长率ψ、断面收缩率δ和铸铁的抗拉强度σb。
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、实验设备和仪器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．钢尺。
三、实验原理与方法金属材料的屈服点σs、抗拉强度σb、伸长率ψ和断面收缩率δ是由拉伸试验测定的。
试验采用的圆截面短比例试样按国家标准(GB/T 228-2002)制成，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：d0为试样直径，l0为试样的标距，并且短比例试样要求l0=5d0。
国家标准中还规定了其他形状截面的试样，可适用于从不同的型材和构件上制备试样。
图1-1金属拉伸试验应遵照国家标准(GB/T 228-2002)在微机控制电子万能试验机上进行，在实验过程中，与微机控制电子万能试验机联机的微型电子计算机的显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线(也称为F ―Δl 曲线)，如图1-2所示。
工程力学实验指导
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、强度极限、延伸率、截面收缩率和铸铁的强度极限。
2) 观察低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（LF ∆-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。
图中工作段长度称为标距,试件的拉伸变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=,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（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,绘出外力和变形的关系曲线（L F ∆-曲线）如图所示。
从图中可以看出，当载荷增加到点时，拉伸图上段是直线,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。
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工程力学实验指导书(建环、给排水、包装工程)2016年 9月目 录实验一 金属材料的拉伸实验 (2)实验二 金属材料的压缩实验 (5)实验三 弯曲正应力电测实验 (8)实验一金属材料的拉伸实验一、实验目的与要求1、 观察低碳钢与铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。
2、测定低碳钢拉伸时的屈服极限s σ;强度极限b σ,伸长率δ与截面收缩率φ3、测定铸铁的强度极限b σ。
4、比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的力学性质。
5、了解CMT 微机控制电子万能实验机的构造原理与使用方法。
二、实验装置与原理实验仪器设备:CMT 微机控制电子万能实验机、游标卡尺、拉伸试件。
试件制备:实验采用的圆截面短比例试件按国家标准(GB/T 228-2002)制成,如图1-1所示。
这样可以避免因试件尺寸与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:d 0为试件直径,L 0为试件的标距,并且短比例试件要求L 0=5d 0。
图1-1实验原理:试件夹持在夹具上,点击试件保护键,消除夹持力,调节拉力作用线,使之能通过试件轴线,实现试件两端的轴向拉伸。
试件在开始拉伸之前,设置好保护限位圈,微机控制系统首先进入POWERTEST3、0界面。
试件在拉伸过程中,POWERTEST3、0软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线如图1—2,低碳钢在拉伸到屈服强度时,取下引伸计,试件继续拉伸,直至试件被拉断。
低碳钢试件的拉伸曲线(图1—2a)分为四个阶段―弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段。
铸铁试件的拉伸曲线(图1—2b)比较简单,既没有明显的直线段,也没有屈服阶段,变形很小时试件就突然断裂,断口与横截面重合,断口形貌粗糙。
抗拉强度σb较低,无明显塑性变形。
与电子万能实验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs。
、最大载荷Fb与铸铁试件的最大载荷Fb。
图1—2三、实验步骤与数据处理实验步骤:1.测量试件的初始直径d0与初始标距长度l0:在试件标距段的两端与中间三处测量试件直径,每处直径取两个相互垂直方向的平均值,做好记录。
三处直径的最小值取作试件的初始直径d0。
测量低碳钢试件的初始标距长度l0。
2.依次打开实验机、计算机,按软件启动方式进入软件POWERTEST3、0界面。
4.在输入用户参数窗口选择实验方案。
金属拉伸实验(引伸计)。
并设置好用户参数、图形坐标、结果参数等。
5.输入试件尺寸、试件标距及相关实验参数,可以一次输入一根试件的尺寸,也可以一次输入所有试件尺寸。
6.在实验机上装夹低碳钢试件:先用上夹头卡紧试件一端,试件端头部分伸入V形夹具2/3的位置,然后提升实验机移动横梁,使试件下端缓慢插入下夹头的V形夹具中,锁紧下夹头。
并设置好限位圈的位置。
7.点击主机小键盘上的试件保护键,消除夹持力。
8.在试件的实验段上安装引伸计,引伸计的接线端朝下。
注意安装后须轻轻拔出引伸计定位销钉。
9.实验力清零、位移清零。
10.运行实验,软件自动切换到实验界面。
11.观察实验过程,当变形达到实验方案设置的引伸计切换点时,即低碳钢达到了屈服点,程序有提示窗口,实验进入力保持状态,取下引伸计,然后关掉提示窗口,实验继续运行,直到试件被拉断。
由于实验力小于最小入口力实验机自动停机。
12.实验结束,在实验教师指导下,根据变形与力、位移与力的图形读取实验数据,并取下被拉断的试件,观察破坏断口,测量相关尺寸。
13.铸铁的拉伸实验不用使用引伸计,其她的实验步骤同低碳钢的拉伸实验相同。
14.经实验指导教师检查实验结果后,结束实验并整理实验现场。
数据处理:取下拉断的试件测量试件断后最小直径d 1与断后标距 l 1,由下述公式0A Fs s =σ , 0A F b b =σ , %100001⨯-=l l l δ ,%100010⨯-=A A A ψ 可计算低碳钢的拉伸屈服点σs 。
、抗拉强度σb 、伸长率δ,与断面收缩率ψ;铸铁的抗拉强度σb 。
四、 实验注意事项1.为避免损伤实验机的夹具,同时防止铸铁试件脆断飞出伤及操作者,应注意夹持试件时,横梁移动速度要慢,使试件下端缓慢插入下端的V 形夹具中,试件下端不要夹持过长,进入夹槽2/3即可,以免损坏移动横梁。
2.为保证实验顺利进行,实验时要读取正确的实验条件,严禁随意改动计算机的软件配置。
3.装夹、拆卸引伸计时,要注意插好定位销钉,到了引伸计的切换点时要注意拔出定位销钉,以免损坏引伸计。
实验二金属材料的压缩实验一、 实验目的与要求1、测定低碳钢的压缩屈服点σs 与铸铁的抗压强度σc 。
2、观察铸铁材料在压缩时的变形与试件断口情况,并分析其破坏原因。
二、实验装置与原理实验仪器设备:CMT 微机控制电子万能实验机、数显游标卡尺、压缩试件。
试件制备:金属材料的压缩试件一般制成如图2—1所示的圆柱形。
且试件不宜过长(过长容易被压弯),也不宜过于粗短(过于粗短则试件两端面受摩擦力影响的范围过大)。
所以,国家标准一般规定:h 0=(1～2) d 0式中:h 0——压缩试件的高度d 0——压缩试件的原始横截面直径实验原理:,球面承垫可以转动而调节压力作用线,使之能通过试件轴线,实现试件两端的轴向压缩。
试件在开始压缩之前,微机控制系统首先进入POWERTEST3、0界面,试件在压缩过程中,POWERTEST3、0软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线图。
进行低碳钢压缩实验时,为测取材料的压缩屈服点σs。
,应缓慢加载,同时仔细观察F—Δl曲线的发展情况,由直线变为曲线的拐点处所对应的载荷即为屈服载荷Fs。
材料屈服之后开始强化,由于压缩变形使试件的横截面积不断增大,尽管载荷不断增大,但就是,直至将试件压成饼形也不会发生断裂破坏,如图2-2所示。
因此无法测量低碳钢的抗压强度Fb,压缩实验载荷—变形曲线如图2-2所示。
图2-2 图2-3铸铁在压缩到强度极限载荷Fb之前要产生较大的变形。
试件由圆柱形被压缩成微鼓形直至破裂。
铸铁破坏时,由于剪应力的作用,破坏面出现在与试件轴线约成45°～50°的斜面上。
如图2-3所示。
因此,可知上述破坏就是由最大切应力引起的。
仔细观察试件断口的表面,可以清晰地瞧到材料受剪切错动的痕迹。
三、实验步骤与数据处理实验步骤:1、测量试件尺寸:用数显游标卡尺测量试件中截面两个互相垂直方向的直径各一次,取其平均值作为试件原始直径d0的值。
测量试件原始高度h0的值一次。
2、把试件放置在实验机球形支承座的中心位置上,设置限位保护,将限位杆上的挡圈调整到合适位置。
3.依次打开实验机主机、计算机。
按软件启动方式进入软件POWERTEST3、0界面。
4.在输入用户参数窗口选择实验方案,金属压缩实验。
并设置好用户参数、图形坐标、结果参数等。
5.输入试件尺寸及相关实验参数,可以一次输入一个试件的尺寸,也可以一次输入所有试件尺寸。
6.实验力清零、位移清零。
通过小键盘调节横梁位置,通过肉眼观察,直到上压盘离试件上平面还有一定缝隙时停止。
7.位移清零。
运行实验,软件自动切换到单图界面,观察实验过程。
注意铸铁破坏时,即出现裂缝时要及时关机,否则试件会压成粉末,损坏实验机。
实验结束,在实验教师指导下读取实验数据,并观察破坏的情况,比较两种不同材质的异同。
8.经实验指导教师检查实验结果后,退出实验软件,依次关闭计算机、实验机,清理实验现场。
数据处理:由于低碳钢的压缩实验不会发生断裂破坏,因此无法测量低碳钢的抗压强度Fb,只能根据公式计算屈服强度,即0A Fs s =σ。
铸铁就是脆性材料,没有屈服强度只有抗压强度Fb,即0A F b b =σ。
四、 实验注意事项1、请尽量将试件放在压盘的中心,如放偏的话对实验结果甚至就是实验机都有影响。
2、请小心调节横梁,当横梁接近时用小键盘慢上慢下键调节,以免速度过快,不小心顶坏力传感器。
特别小心手不要放在压盘中间,以免造成事故。
3、压缩实验在进行中,人不要正对着实验机的方向观察实验,以免发生危险。
实验三 弯曲正应力电测实验一、 实验目的与要求1、学习使用应变片与电阻应变仪测定静态应力的基本原理与方法。
2、测定梁在纯弯曲下的弯曲正应力及其分布规律,验证弯曲正应力公式的适用范围。
二、实验装置与原理实验仪器设备:微机控制DZ8008电子材料实验台、微机控制BZ8001型多功能采集仪、纯弯曲梁、电阻应变片、连接导线及钢尺。
实验装置:本实验的测试对象为低碳钢制矩形截面简支梁,其实验装置如图3—1所示。
图4—1 纯弯曲梁7、可调节底盘 8、压头 9、承力下梁 10、压力传杆器 11、蜗杆升降机构1、定位标尺2、弯曲梁3、支座4、加载杆5、手轮6、实验台后片架108911176电阻应变仪5432实验原理:电测法基本原理:就是用电阻应变片测定构件表面的线应变,再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种应力分析实验方法。
本实验的加载方式如图4—2所示。
由材料力学可知,钢梁CD 段将承受纯弯曲,其弯矩大小为Pa M ∆=式中y 为被测点到中性轴Z 的距离,I Z 为梁截面对Z 轴的惯性矩。
123bh I Z = 通过组合实验台架上的加载手轮对简支梁加载,在纯弯曲段段对称于中性层每隔4h 一个与轴线平行的电阻应变片,应变片3粘贴在梁的中性层处。
当梁受载时,应变片随梁变形而变形,由电阻应变仪测得各点处的应变值实ε,在弹性范围内,由胡克定律知应力应变关系:a实实εσE =式中E 为钢梁的弹性模量。
由弯曲应力公式Z I My =σ,又可算出各点应力的理论值。
于就是可将实测值与理论值进行比较。
实验采用增量法。
每增加等量载荷ΔP ,测得各点相应的应变增量Δ实ε一次。
因每次ΔP 相同,故Δ实ε应就是基本上按比例增加。
三、实验步骤与数据处理实验步骤:1.试件准备测量钢梁横截面尺寸,准确地把钢梁搁在DZ8008电子材料实验台的支座上,测量两端支座到受力点段的距离,两者应严格相同。
如图4—1所示。
2.仪器准备与接线接通电阻应变仪电源,检查电阻应变仪灵敏系数K 仪,K 仪应与应变片灵敏系数K 片值一致,若不一致则须调整。
本实验采用1/4桥接线法,将公共线接在A 接线柱上,其余的线按顺序都接在B 接线柱上。
3.正式实验:打开“BZ2205C 静态应变采集分析系统”软件,先将实验机预热20分钟,串口选择设置为串口2,设置灵敏系数为2,本实验采用的就是十个测点静态应变采集仪。
在开始实验前,先查瞧设置就是否正确,然后平衡、测量,开始加载测量,根据材料的许可应力与实验装置的有关尺寸,拟定实验机加载方案,用加载手轮加载,本实验以力控制,初载荷P0=0、5kN,初载测量完成之后,要在进行一次平衡与测量,使应变值为0,然后开始正式加载,加载速度为10N/S,每增加ΔP=0、5kN,保载40S,依次记录各点相应的应变值,并应随时检查每级Δε就是否大致相同。