工程力学实验

5.数据记录
注：正交测量直径 以最小平均直径计算最小截面积
材标
直 径 D o（mm）
最小
截面Ⅰ 截面Ⅱ 截面 Ⅲ 截面积
料
距
Lo(mm) (1)
(2) 平均
(1)
(2) 平均
(1)
(2) 平均Ao(mm2)
低碳钢
铸铁
二、铸铁压缩
P
Pb
强度极限
D
bPb AOoFra bibliotek△L铸铁压缩图
H
铸铁压缩试件
三、观察断口形式
二、测量分类
1．直接测量。 通过量具或仪器直接得到被测量，相应的被测 量称为直接测量量。 2．间接测量。 若被测量是由几个直接测量量经过函数关系式 计算得到的，相应的被测量称为间接测量量。 有些物理量直接测量起来有困难或难以达到测 量精度要求，通常采用这种测量方法。
三、测量系统的三大部分
输
传 中间变 显示
2．灵敏度
灵 敏 度 y
=
x
X
灵敏度↑→ → 稳定性↓
3．灵敏限和分辨率
Y
Xmin
△y
△Xmin
X
测量系统能够检测到输出 所对应的最小输入值Xmin， 称为灵敏限
系统能够检测到输出变化 所对应的最小输入变化量 △Xmin，称为分辨率
Y
Ymax
4．滞后
滞后量=
Y2 Y1
| y2 y1 |max 100 % ymax
1.测定材料的力学性能
强度和刚度等性能指标 测定材料的静、动态应力、应变关系 以及强度极限，弹性模量等基本参数 如： s 、 b 、δ、ψ、E、等
2.验证和发展理论
工程力学的理论及其公式是在一些简化和假 设的基础上得到的，事实上材料性质、构件所 受的载荷、边界条件等与假设的理想情况是有 差异的 通过实验，可以检验理论的正确性，确定公 式适用范围，发现现有理论的不足之处和尚未 解决的问题，发展新的理论。
设计有误。
重大工程背景
挑战者号航天飞机爆炸
1986年1月28日 上午11时38分 ，美国佛罗里达的卡那维拉尔角 爆炸是一Ｏ型封环失效所致，炽热气体点燃外部燃料罐中燃料
经济损失 十二亿美元，航天飞机停飞三年
§1—1 工程力学实验三方面内容
1．测定材料的力学性 能 2．验证和发展理论 3．实验应力分析
§ 1—3 测量的基本概念
一、定义
测量是一个比较过程。 就是用一个体现计量单位的标准量、去确定另 一个未知的被测量。 测量结果，由数值和单位两部分组成。如， 0.05m, 100.3kg 等。 一个完整的测量过程包括被测量、标准量、测 量方法和测量精度四个方面。被测量结果应具 有数值、单位和测量精度三部分。
3.实验应力分析
实验应力分析是实验方法确定构件中的应力和 变形 虽以有限元法为代表的计算力学有了很大发展， 但是有限元计算结果是否正确也需用实验来检 验。 应用实验应力分析安全可靠性，合理使用材料， 有效地解决许多理论上难以解决的工程实际问 题。
§ 1—2 基本方法
1.机测法 -----用于测定强度、刚度等。 特点：破坏性试验。 2.电测法 -----用于测定应力、应变。特点：非破坏性试验。 3.光测法 -----用光学原理中的双折射现象进行光学模拟测量。
Xmax X Ymax 最大输出量。
|y2–y1| max 最大滯后偏差。
§ 1—4 有效数字及运算规则
一、有效数字的规则
1、有效数字的位数与小数点无关，如： 72.45、0.7245 2、数字前的0不是有效数字，在后面的 是有效数字 如：0.02350、2.350、2.350×106
二、有效数字的运算规则
4舍6入5单双 1、加法
312.7+10.44+0.003= 312.7+10.4+0.0=323.1 2、乘法 6.375 ×0.045 ×20.28= 6.4 ×0.045 ×20=5.76=5.8 6.38 × 0.045×20.3=5.82813=5.8
第二章 机测实验
1、金属材料拉伸、压缩试验 2、金属材料扭转试验
工程力学实验
上海理工大学 力学实验室
实验安排
绪论----------------------(理论课) 拉、压试验-------------(机测) 扭转试验----------------(机测) 电测原理 ----------------(理论课） E、μ测定----------------(电测) 弯曲正应力测定--------(电测) 空心圆轴主应力测定--(电测) 偏心拉伸-----------------(电测)
1低碳钢拉伸 2铸铁拉伸 3铸铁压缩
1.低碳钢拉伸断口
2.铸铁拉伸断口
3.铸铁压缩断口
四、计算结果
材料
低碳钢
(拉)
铸铁 (拉) 铸铁 (压)
输
入
感 换放大 记录
出
X
Y
四、测量系统的静态特性曲线的 评价指标
1．线性度 2．灵敏度 3．灵敏限和分辨率 4．滞后
1．线性度
Y
Ymax a
Y Y′ b
线性度=
| y y |max 100 % ymax
X
Ymax 为全量程输出范围。
|y—y´| 表示特性曲线与拟和直线之间的最大偏差。
Y
△y
△X
§ 2—1 金属材料拉伸、压缩试验
一、拉伸试验
2 7 Do
Lo
圆形截面试件 根据国标取Lo =10Do
1.低碳钢拉伸
P
D
E BC
A
o
△Lb △LE
△L
1.弹性阶段 2.屈服阶段 3.强化阶段 4.颈缩阶段
Pb
Pp
Ps
低碳钢拉伸图
2.计算公式
屈服极限 强度极限
延伸率 断面收缩率
S
PS AO
b
Pb A0
基本内容
绪论 机测实验 电测原理 电测实验
第一章 绪 论
工程力学实验三方面内容 基本方法 测量的基本概念 有效数字及运算规则
重大工程背景
Tacoma 大桥破坏
1940年11月美国华盛顿州的塔科玛（Tacoma）桥（跨径为
853.4米）通车后仅四个月就垮塌
在19米/秒的风速下，空气动力造成桥失稳毁坏,机理不明，
L1 L0 100 % L0
A0 A1 100% A0
3.铸铁拉伸
P
Pb
强度极限
b
Pb AO
o
△L
铸铁拉伸图
4.实验步骤
1．测试件（do、Lo）。 2．根据强度和横截面积Ao，估算最大载荷, 选相 应量程及配重。 3．开启马达，使油缸上升2cm左右，调零，调好 绘图器。 4．安装试件。 5．开始试验。加载缓慢，注意观察载荷变化。 6．试验结束，取下试件。（测L1、D1）。 7．清理实验场地，试验机一切机构复原。 8 ．进行有关计算。