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）
中
1
右
K N 左右 K N 左右
2 2
下
1
2 铸铁
上
1
15K N 左右
2
中
1
2
下
1
2
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）
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？ 当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。

4. 对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？
310
≤≤
d h 试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。

试件越短，影响越明显。

若试件过长，容易产生失稳现象。

5. 铸铁的压缩破坏形式说明了什么？ 铸铁的抗剪能力低于抗压能力。

测定弹性模量E 实验报告
一、实验目的 （1分）
1. 测定常用金属材料的弹性模量Ｅ
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 引伸计标距 50 mm
三、实验数据 （2分）
四、实验结果处理（3分）
L
A L F E N ∆=
00
（约200Gpa ）
五、画出l F ∆-曲线图 （1分）
六、讨论题 （2分）
1. 试件尺寸和形式对测定E 有无影响？ 无影响
弹性模量E 是只与材料有关的量，与其他量无关。

2. 影响实验结果的因素是什么？为何要用等量增载法进行实验？
扭转实验报告
一、实验目的（1分）
1. 观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。

2. 测定低碳钢的剪切屈服极限s τ和剪切强度极限b τ。

3. 测定铸铁的剪切强度极限b τ。

二、实验设备 （1分）
机器型号名称 电子扭转试验机 选择量程：钢 Nm 精度 Nm
铸铁 Nm 精度 Nm
测直径量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm
三、实验数据和计算结果 （6分）
四、回答下列问题（2分）
1. 画出低碳钢和铸铁试件实验前、后的图形。

略
T曲线图。

2. 绘制铸铁和低碳钢两种材料的φ-
略
3. 低碳钢和铸铁材料扭转破坏断口有何不同？为什么？
低碳钢材料在横截面发生剪断破坏，铸铁在与轴线成450螺旋面发生拉断破坏。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉和抗压能力。

铸铁的抗拉能力小于抗剪能力和抗压能力。

4. 分析比较塑性材料和脆性材料在拉伸、压缩及扭转时的变形情况和破坏特点，并归纳这两种材料的机械性能。

变形情况和破坏特点略。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉压能力，延伸率和断面收缩率大。

铸铁的抗拉能力小于抗剪能力，抗剪能力小于抗压能力。

纯弯曲梁正应力实验报告
一、实验目的（1分）
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。

3. 掌握电测法的基本原理
二、实验设备（1分）
静态电阻应变仪型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪 实验装置或万能试验机的型号名称 纯弯曲梁实验装置 量具的名称 游标卡尺 精度 0.02 mm
三、实验数据（5分）
梁试件的截面尺寸h 40 b 20 （mm ） 支座与力作用点的距离a 150（mm ） 弹性模量E 210000 MPa
各点到中性层的位置：1y 2y 3y 4y 5y 6y 7y
四、应力分布图（1分）
误差允许范围内应服从线性分布
五、回答下列思考题（2分） 1. 为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上？ 削去测量过程中温度对构件变形的影响。

2. 影响实验结果的主要因素是什么？ （1） 调零
y
σ
（2） 准确加载
（3） 应变片位置是否准确 （4） 读书是否精确
3. 弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？ 不受弹性模量的影响
z
i
i I My ∆=
∆σ 与弹性模量无关 主应力的测定报告
一、实验目的（1分）
1. 测定薄壁圆筒表面上一点的主应力。

2. 测定簿壁圆筒所受的弯矩和扭矩。

3. 掌握电阻应变花的使用。

二、实验设备（1分）
弯扭组合实验装置的型号名称 弯扭组合实验装置
静态电阻应变仪的型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪
量具的名称
游标卡尺 精度 0.02 mm
三、实验数据 (1分)
构件材料： 铝合金
弹性模量E = 70 GPa 或E = 71 GPa 泊松比μ= 0.33 μ= 0.33 构件尺寸：外径D = 40 mm 内径d = 34 mm 构件抗弯截面模量W = 3 （cm ）3 构件抗扭截面模量t W = 6 （cm ）3 臂长a = 20 cm
自由端端部到测点的距离l = 30 cm
四、计算A 及B 点实测主应力和主方向（2分）
A ：
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+--±++-=︒︒︒︒-︒︒-204520454545231)()(21)(211εεεεμεεμμσσE ︒︒-︒︒
-︒---=454504545022εεεεεαtg
B ：][1
45451︒︒--μεεσE
＝ ][145453︒︒-－＝μεεσE
五、计算A 及B 点的理论主应力和主方向（2分） A ：
ο
ο4.726.172256.189.102233.31020302231=-=-=-=±⎪⎭
⎫
⎝⎛±====⋅=⋅=αασ
τ
ατσσσστσ或＝tg MPa MPa MPa
W
T
MPa
W M m
N T m N M
B ：
MPa MPa 33.333.331-＝σσ
οο4545-==αα或 六、计算M 和T （2分）
W E M m ε= μ
ε+=
1n
E M
七、回答下列思考题（1分）
1. 试求实测主应力、主方向与理论主应力、主方向的误差。

引起误差的因素有哪些？ 应变片粘贴位置、人为读数影响。

2. 在弯扭组合变形下怎样改变贴片方案，才能简便测出扭矩？ 中性层45度方向贴一应变片，间接测出扭矩。