工程力学实验
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二、试验仪器： 1．万能材料试验机； 2．杠杆引伸仪； 3．游标卡尺；
拉 伸 试 验
三、试件： 1．材料类型： 塑性材料的典型代表； 低碳钢： 脆性材料的典型代表； 灰铸铁：
L0 d0
标点 主动指针：反映载荷瞬时大小； 试验机读数表盘 被动指针：反映最大载荷；
标距
尺寸符合国标的试件； 2．标准试件：
拉 伸 试 验
低碳钢拉伸试验现象： 屈服：
tmax引起
颈缩：
断裂：
拉 伸 试 验
3．测定灰铸铁拉伸机械性能 s b；
P
Pb
DL
O
强度极限： Pb sb A0
压 缩 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢压缩屈服极限ss； 2．测定灰铸铁压缩强度极限s b； 二、试验仪器： 万能材料试验机； 三、试件： 标准试件：
二、试验仪器： 1．扭转试验机； 2．扭角仪；
扭 转 试 验
三、试件： 1．测低碳钢G采用自制试件：
d
l
2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试件：
d0
扭 转 试 验
四、试验原理： 1．低碳钢剪切弹性模量G：
Mn l d
O
j
Dd
b
a
M nl M n l Pal j G GI p I pj I pj
标距：用于测试的等截面部分长度； 圆截面试件标距：L0=10d0或5d0
拉 伸 试 验
P
四、试验原理： 1．低碳钢拉伸弹性模量E：
DL
L
DP D P d (D L)2 d (D L )1
P
DL PL E P L A DL EA
√ √
√ √
等量逐级加载法： E DP L A d ( DL )
L+D L
DR k DL k
R L
k：电阻应变片的 灵敏度系数
电测法基本原理
二、电阻应变仪： 应变测量原理： 利用电桥平衡测量电阻改变， 从而进一步得到应变。
B R1 A
R2
C
电桥平衡(UBD=0)： R1 R3 R2 R4
若R1~R4为四个阻值相同应变片， 受力后，BD间电压改变为：
电测法基本原理
工作片 R1 A
R4 D E B
相同应变片R1、R2，R1贴 R2 在构件受力处，R2贴在附 近不受力处，环境温度对 温度补偿片 R1、R2引起的阻值变化相 C 固定电阻 同，为D RT，则
R3
DR1 DRT DRT E U BD ( ) 4 R1 R2 E k ( 1 T T ) 4 E k 1 4
等量逐级加载法：G DPal I p Dj
P P
Dj Dd
b
扭 转 试 验
2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；
Mn Mb M n= < Mb s dr
tb ts
Ms
r
j
O
ts tb
剪切屈 Ms 3 t 服极限： s 4 Wn
剪切强 Mb 3 t 度极限： b 4 Wn
DL
O
拉 伸 试 验
2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )；
P Pe Pb
颈缩阶段
Pp
Ps
强化阶段 屈服阶段
冷作硬化 线弹性阶段
O
DL
屈服极限： Ps ss A0 强度极限： Pb sb A0
断面 L1 L0 A0 A1 延伸率： d 100% y 100% 收缩率： L0 A0
P Pb
强度极限： P sb b A0
DL
拉伸试验
O
灰铸铁压缩 试验现象：
tmax引起
剪 切 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；
2．测定灰铸铁名义剪切强度极限tb； 二、试验仪器： 万能材料试验机、剪切器；
三、试件：
试件：
剪 切 试 验
四、试验原理：
Pb
名义剪切 强度极限：
d0
h0
粗短圆柱体： h0=1~3d0
压 缩 试 验
四、试验原理： 1．测定低碳钢压缩屈服极限ss；
P
屈服极限：
Ps
拉伸试验
s s
DL
Ps
A0
O
压 缩 试 验
低碳钢压缩试验现象：
低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两 端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。
压 缩 试 验
2．测ຫໍສະໝຸດ Baidu灰铸铁压缩强度极限sb；
R4 D E
R3
DR1 DR2 DR3 DR4 E U BD ( ) 4 R1 R2 R3 R4 E k ( 1 2 3 4 ) 4
电测法基本原理
三、电桥接法及温度补偿： 全桥接法(四个电阻均为应变片)； 1．电桥接法： 半桥接法(R1、R2为应变片， R3、R4为固定电阻) 两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同 或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。 2．温度补偿：由于温度对电阻值变化影响很 大，利用电桥特性，可以采用 适当的方法消除这种影响。
电测法基本原理
四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算： 1．单向应力状态： 轴向拉压、纯弯曲，横力弯曲上下缘
P R1 R2 P P R1 R2 P
s 1 E 1
温度自补偿，测量 电压得到有效放大： U BD E k ( 1 T 2 T ) 4 E k ( 1 ) 1 4
扭 转 试 验
低碳钢扭转试验现象： 屈服：
tmax引起
断裂：
扭 转 试 验
3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；
Mn
Mb
j
O
剪切强 Mb t 度极限： b W n
灰铸铁扭转试验现象： 断裂：
拉应力引起
电测法基本原理
一、电阻应变片：
电阻丝(丝栅) 引出线
由试验发现：
P
L
基底
应变片 P
电阻应变片种类： 丝式(绕线式)、箔式、半导体式 应变片：将机械量(应变)转换为 电量(电阻)的传感器
目录（1）
一、金属材料拉伸及弹性模量测定试验 二、金属材料的压缩试验 三、复合材料拉伸试验
四、金属扭转破坏试验、剪切弹性模量测定
五、应变片的粘贴技术、应变片测试的桥路变换试 验
目录（2）
拉 伸 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢拉伸弹性模量E； 2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )； 3．测定灰铸铁拉伸强度s b；
Pb tb 2 A0
双剪： 试件有两个剪切面；
剪 切 试 验
低碳钢剪切试验现象：
剪切、挤压、 弯曲引起
灰铸铁剪切试验现象：
弯曲拉应力引起
扭 转 试 验
一、试验目的：
1．测定低碳钢剪切弹性模量G； 2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb； 3．测定灰铸铁剪切强度极限tb； 4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况；
拉 伸 试 验
三、试件： 1．材料类型： 塑性材料的典型代表； 低碳钢： 脆性材料的典型代表； 灰铸铁：
L0 d0
标点 主动指针：反映载荷瞬时大小； 试验机读数表盘 被动指针：反映最大载荷；
标距
尺寸符合国标的试件； 2．标准试件：
拉 伸 试 验
低碳钢拉伸试验现象： 屈服：
tmax引起
颈缩：
断裂：
拉 伸 试 验
3．测定灰铸铁拉伸机械性能 s b；
P
Pb
DL
O
强度极限： Pb sb A0
压 缩 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢压缩屈服极限ss； 2．测定灰铸铁压缩强度极限s b； 二、试验仪器： 万能材料试验机； 三、试件： 标准试件：
二、试验仪器： 1．扭转试验机； 2．扭角仪；
扭 转 试 验
三、试件： 1．测低碳钢G采用自制试件：
d
l
2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试件：
d0
扭 转 试 验
四、试验原理： 1．低碳钢剪切弹性模量G：
Mn l d
O
j
Dd
b
a
M nl M n l Pal j G GI p I pj I pj
标距：用于测试的等截面部分长度； 圆截面试件标距：L0=10d0或5d0
拉 伸 试 验
P
四、试验原理： 1．低碳钢拉伸弹性模量E：
DL
L
DP D P d (D L)2 d (D L )1
P
DL PL E P L A DL EA
√ √
√ √
等量逐级加载法： E DP L A d ( DL )
L+D L
DR k DL k
R L
k：电阻应变片的 灵敏度系数
电测法基本原理
二、电阻应变仪： 应变测量原理： 利用电桥平衡测量电阻改变， 从而进一步得到应变。
B R1 A
R2
C
电桥平衡(UBD=0)： R1 R3 R2 R4
若R1~R4为四个阻值相同应变片， 受力后，BD间电压改变为：
电测法基本原理
工作片 R1 A
R4 D E B
相同应变片R1、R2，R1贴 R2 在构件受力处，R2贴在附 近不受力处，环境温度对 温度补偿片 R1、R2引起的阻值变化相 C 固定电阻 同，为D RT，则
R3
DR1 DRT DRT E U BD ( ) 4 R1 R2 E k ( 1 T T ) 4 E k 1 4
等量逐级加载法：G DPal I p Dj
P P
Dj Dd
b
扭 转 试 验
2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；
Mn Mb M n= < Mb s dr
tb ts
Ms
r
j
O
ts tb
剪切屈 Ms 3 t 服极限： s 4 Wn
剪切强 Mb 3 t 度极限： b 4 Wn
DL
O
拉 伸 试 验
2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )；
P Pe Pb
颈缩阶段
Pp
Ps
强化阶段 屈服阶段
冷作硬化 线弹性阶段
O
DL
屈服极限： Ps ss A0 强度极限： Pb sb A0
断面 L1 L0 A0 A1 延伸率： d 100% y 100% 收缩率： L0 A0
P Pb
强度极限： P sb b A0
DL
拉伸试验
O
灰铸铁压缩 试验现象：
tmax引起
剪 切 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；
2．测定灰铸铁名义剪切强度极限tb； 二、试验仪器： 万能材料试验机、剪切器；
三、试件：
试件：
剪 切 试 验
四、试验原理：
Pb
名义剪切 强度极限：
d0
h0
粗短圆柱体： h0=1~3d0
压 缩 试 验
四、试验原理： 1．测定低碳钢压缩屈服极限ss；
P
屈服极限：
Ps
拉伸试验
s s
DL
Ps
A0
O
压 缩 试 验
低碳钢压缩试验现象：
低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两 端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。
压 缩 试 验
2．测ຫໍສະໝຸດ Baidu灰铸铁压缩强度极限sb；
R4 D E
R3
DR1 DR2 DR3 DR4 E U BD ( ) 4 R1 R2 R3 R4 E k ( 1 2 3 4 ) 4
电测法基本原理
三、电桥接法及温度补偿： 全桥接法(四个电阻均为应变片)； 1．电桥接法： 半桥接法(R1、R2为应变片， R3、R4为固定电阻) 两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同 或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。 2．温度补偿：由于温度对电阻值变化影响很 大，利用电桥特性，可以采用 适当的方法消除这种影响。
电测法基本原理
四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算： 1．单向应力状态： 轴向拉压、纯弯曲，横力弯曲上下缘
P R1 R2 P P R1 R2 P
s 1 E 1
温度自补偿，测量 电压得到有效放大： U BD E k ( 1 T 2 T ) 4 E k ( 1 ) 1 4
扭 转 试 验
低碳钢扭转试验现象： 屈服：
tmax引起
断裂：
扭 转 试 验
3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；
Mn
Mb
j
O
剪切强 Mb t 度极限： b W n
灰铸铁扭转试验现象： 断裂：
拉应力引起
电测法基本原理
一、电阻应变片：
电阻丝(丝栅) 引出线
由试验发现：
P
L
基底
应变片 P
电阻应变片种类： 丝式(绕线式)、箔式、半导体式 应变片：将机械量(应变)转换为 电量(电阻)的传感器
目录（1）
一、金属材料拉伸及弹性模量测定试验 二、金属材料的压缩试验 三、复合材料拉伸试验
四、金属扭转破坏试验、剪切弹性模量测定
五、应变片的粘贴技术、应变片测试的桥路变换试 验
目录（2）
拉 伸 试 验
一、试验目的： 1．测定低碳钢拉伸弹性模量E； 2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )； 3．测定灰铸铁拉伸强度s b；
Pb tb 2 A0
双剪： 试件有两个剪切面；
剪 切 试 验
低碳钢剪切试验现象：
剪切、挤压、 弯曲引起
灰铸铁剪切试验现象：
弯曲拉应力引起
扭 转 试 验
一、试验目的：
1．测定低碳钢剪切弹性模量G； 2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb； 3．测定灰铸铁剪切强度极限tb； 4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况；