材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)相關(guān)]

1、實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)緒論一、 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器1、 大型儀器：100kN（10T）微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；200kN（20T）微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；WEW-300C微機(jī)屏顯式液壓萬能試驗(yàn)機(jī) ；WAW-600C微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī) 2、 小型儀器：彎曲測(cè)試系統(tǒng)；靜態(tài)數(shù)字應(yīng)變儀二、 應(yīng)變電橋的工作原理三、 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與材料力學(xué)的關(guān)系四、 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求1、 課前預(yù)習(xí)2、 獨(dú)立完成3、 性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)執(zhí)行修約規(guī)定4、 曲線圖一律用方格紙描述，并用平滑曲線連接5、 應(yīng)力分析保留小數(shù)后一到二位實(shí)驗(yàn)二 軸向壓縮實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康腎、 測(cè)定低碳鋼壓縮屈服點(diǎn)II、 測(cè)定灰鑄鐵抗壓強(qiáng)

2、度2、 實(shí)驗(yàn)原理及方法金屬的壓縮試樣一般制成很短的圓柱，以免被壓彎。圓柱高度約為直徑的1.5倍3倍?；炷?、石料等則制成立方形的試塊。低碳鋼壓縮時(shí)的曲線如圖所示。實(shí)驗(yàn)表明：低碳鋼壓縮時(shí)的彈性模量E和屈服極限，都與拉伸時(shí)大致相同。進(jìn)入屈服階段以后，試樣越壓越扁，橫截面面積不斷增大，試樣抗壓能力也繼續(xù)增強(qiáng)，因而得不到壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限。3、 實(shí)驗(yàn)步驟I、 放試樣II、 計(jì)算機(jī)程序清零III、 開始加載IV、 取試樣，記錄數(shù)據(jù)二、 軸向壓縮實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) 指導(dǎo)老師簽名：徐三、 軸向壓縮數(shù)據(jù)處理測(cè)試的壓縮力學(xué)性能匯總強(qiáng)度確定的計(jì)算過程：實(shí)驗(yàn)三 軸向拉伸實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）、用引伸計(jì)測(cè)定低

3、碳鋼材料的彈性模量E；（2）、測(cè)定低碳鋼的屈服強(qiáng)度 ，抗拉強(qiáng)度 。斷后伸長率和斷面收縮率 ；（3）、測(cè)定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度 ，比較兩種材料的拉伸力學(xué)性能和斷口特征。2、實(shí)驗(yàn)原理及方法I彈性模量E及強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定。（見圖） 低碳鋼拉伸曲線 鑄鐵拉伸曲線（1）測(cè)彈性模量用等增量加載方法：Fo（10%20%）Fs， Fn（70%80%）Fs加載方案為：F0=5，F(xiàn)1=8，F(xiàn)2=11，F(xiàn)3=14，F(xiàn)4=17 ，F(xiàn)5 =20 （單位：kN）數(shù)據(jù)處理方法： 平均增量法 （1）線性擬合法 （2）lo 原始標(biāo)距 Aom 原始標(biāo)距范圍內(nèi)橫截面面積的平均值 引伸計(jì)伸長增量的平均值； （2）、強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度 （N/m

4、m2或MPa） 抗拉強(qiáng)度（N/mm2或MPa）II、塑性指標(biāo) 的測(cè)定:斷后伸長率 斷面收縮率 l1拉斷后的標(biāo)距長度 A0原始橫截面積的最小值。 A1頸縮處的最小橫截面積。2、 通過預(yù)習(xí)回答下列問題（1） 如何測(cè)定試樣的原始橫截面面積 游標(biāo)卡尺（2） 低碳鋼的屈服強(qiáng)度通常取屈服階段的哪個(gè)載荷進(jìn)行計(jì)算 下屈服階段（3） 對(duì)低碳鋼試樣拉斷后的標(biāo)距測(cè)量，什么情況可以直接對(duì)接測(cè)量？什么情況要求用斷口移中法測(cè)量？（要仔細(xì)閱讀標(biāo)距測(cè)量斷口移中法） 1/3*l0內(nèi)，否則且測(cè)量結(jié)果不合格的時(shí)候可采用斷口移中法測(cè)量。二、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)三、 數(shù)據(jù)處理（一） 低碳鋼拉伸彈性模量E的測(cè)定（二） E值（三） 強(qiáng)度指標(biāo)和塑

5、性指標(biāo)的測(cè)定 指導(dǎo)老師簽名：徐強(qiáng)度和斷面收縮率確定的計(jì)算過程： 思考題 1、測(cè)定E時(shí)為何要加初載荷F0，限制最高載荷Fn？采用分級(jí)加載的目的是什么？為了減小誤差。分級(jí)加載目的是使測(cè)得的彈性模量E減小誤差，同時(shí)驗(yàn)證材料是否處于彈性狀態(tài)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。實(shí)驗(yàn)四 扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)I、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?II、 實(shí)驗(yàn)原理及方法低碳鋼實(shí)驗(yàn)步驟：1、測(cè)量試樣；2、檢查設(shè)備線路，并打開設(shè)備電源以及配套軟件操作界面； 3、安裝扭角測(cè)試裝置，將一個(gè)定位環(huán)夾盒套在試樣的一端，裝上卡盤，將螺釘擰緊，再將另一個(gè)定位環(huán)夾套在試樣的另一端，裝上另一卡盤；根據(jù)不同的試樣標(biāo)距要求，將試樣擱放在相應(yīng)的V形塊上，使卡盤

6、和V形塊的兩端貼緊，保證卡盤與試樣垂直，以確保標(biāo)距準(zhǔn)確，將卡盤上的螺母擰緊；4、將試驗(yàn)機(jī)兩端夾頭對(duì)正，裝夾試件，進(jìn)行保護(hù)，清零；5、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取下試件，觀察試樣破壞斷口形貌，打印實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉軟件，關(guān)閉電源。鑄鐵實(shí)驗(yàn)步驟：與低碳鋼扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)步驟相同。鑄鐵是脆性材料，只需記錄試件的最大扭矩?zé)o需安裝扭角測(cè)量裝置。二、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) 指導(dǎo)老師簽名：徐三、 數(shù)據(jù)處理強(qiáng)度確定的計(jì)算過程：四、 思考題1、 低碳鋼試件沿圓周方向出現(xiàn)滑移線，此后經(jīng)歷大量塑性變形并沿橫截面斷裂，縱向線扭轉(zhuǎn)了一定角度，圓周線和縱向線都偏移了一定角度，但圓筒沿軸線及周線的長度都沒有變化。說明了扭轉(zhuǎn)平面假設(shè)的正確性

7、。2、 低碳鋼試樣和鑄鐵試樣的扭轉(zhuǎn)破壞斷口形貌有很大的差別。低碳鋼試樣的斷面與橫截面重合，斷面是最大切應(yīng)力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切破壞。鑄鐵試樣的斷面是與試樣軸線成45度角的螺旋面，斷面是最大拉應(yīng)力作用面，斷口較為粗糙，因而最大拉應(yīng)力造成的拉伸斷裂破壞。實(shí)驗(yàn)五 低碳鋼切變模量G的測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)I、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時(shí)的剪切彈性模量G；2、了解扭角儀的原理。II、 實(shí)驗(yàn)原理及方法 機(jī)測(cè)法 ， Lo（標(biāo)矩）100mm，（表分表讀數(shù)）1/100mm ，極慣性矩平均增量法 ，注意：每加一級(jí)砝碼需輕敲擊一下加力桿以克服變形傳遞時(shí)的機(jī)械間隙。電測(cè)法純剪切 ，圖（b） ， 圖（c）半橋

8、接法應(yīng)變儀讀數(shù)平均增量法III、 本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)變儀選用半橋組橋方式，畫出相應(yīng)的電路原理圖。二、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)1、 切變模量G試驗(yàn)試樣尺寸及有關(guān)參數(shù)2、 切變模量G試樣結(jié)果G取三位有效數(shù)字。三、 數(shù)據(jù)處理四、 討論1、 比較機(jī)測(cè)法和電測(cè)法測(cè)G的結(jié)果，對(duì)兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)、精度、可靠性進(jìn)行討論。電測(cè)法的靈敏度高，精確度也比較高，可以實(shí)測(cè)，遙測(cè)。高溫，高壓，動(dòng)態(tài)等特殊工作條件都可以使用，而缺點(diǎn)是不能測(cè)出構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變，也不能準(zhǔn)確地反映應(yīng)變分部的急劇變化。而機(jī)測(cè)法操作簡單但是精度不高。實(shí)驗(yàn)六 純彎曲梁的正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)I實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、初步掌握電測(cè)方法和多點(diǎn)測(cè)量技術(shù)；2、測(cè)定梁在純彎和橫力彎曲下的彎曲

9、正應(yīng)力及其分布規(guī)律。II實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 電子萬能試驗(yàn)機(jī)或簡易加載設(shè)備；2、 電阻應(yīng)變儀及預(yù)調(diào)平衡箱；3、 進(jìn)行截面鋼梁。III實(shí)驗(yàn)原理IV本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)變儀選用1/4組橋方式，畫出相應(yīng)的外接應(yīng)變片接線圖和電路原理圖V根據(jù)梁的尺寸和載荷，用純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力公式分別計(jì)算在F=1kN時(shí)，橫截面上、下邊緣及距離中性層h/4處的應(yīng)力，并用胡克定律估算梁上應(yīng)變片在F=1kN時(shí)的應(yīng)變值二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)鋼梁幾何尺寸bhLaCkE20mm40mm600mm200mm30mm2.19215GPa組別號(hào)：方婕 陳宇超 宣哲 何愷杰 指導(dǎo)老師簽名：徐三、數(shù)據(jù)處理1、 橫截面上、下邊緣及距離中性層h/4處在載荷增量為1K

10、N時(shí)的實(shí)測(cè)應(yīng)力增量。橫截面上邊緣是1測(cè)點(diǎn)號(hào)，下邊緣是5測(cè)點(diǎn)號(hào)。離中性層2、 誤差計(jì)算（中性層的應(yīng)力計(jì)算絕對(duì)誤差，其他為相對(duì)誤差）四、 思考題（1） 分析你的原始數(shù)據(jù)記錄，總結(jié)你這次測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差情況。 從處理的數(shù)據(jù)來看，上邊緣的誤差最小，其他誤差也較小，因此本次測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差不大，二次在相同F(xiàn)下測(cè)量的結(jié)果也較為相近。（2） 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)中間幾個(gè)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)取前后兩枚應(yīng)變片應(yīng)變的平均值。試問在實(shí)測(cè)中這一平均值可用什么方法直接得到？怎么組橋？請(qǐng)畫出測(cè)量橋的電路原理圖。在實(shí)測(cè)中前后2枚應(yīng)變片是沒辦法直接測(cè)得平均值的，因?yàn)槿绻麑⑶昂?枚應(yīng)變片組成半橋測(cè)量的話，其應(yīng)變值剛好互相抵消了。只有上下2枚應(yīng)變

11、片是可以組成半橋來直接測(cè)量的，一個(gè)受拉，一個(gè)受壓，更改下方式或系數(shù)就可以直接得到其平均值。實(shí)驗(yàn)七 彎扭組合變形的主應(yīng)力測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)I實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 測(cè)定圓管在扭彎組合變形下一點(diǎn)處的主應(yīng)力；2、 測(cè)定圓管在扭彎組合變形下的彎矩和扭矩。 II實(shí)驗(yàn)原理1、 彎矩M測(cè)定。在貼片情況下，應(yīng)彎矩引起X方向的應(yīng)變，利用半橋接法可以得到加載時(shí)應(yīng)變儀讀數(shù),溫度影響不用考慮，此外，可得，即利用+45/-45應(yīng)變片組成全橋，可以測(cè)得扭矩。 III理論計(jì)算載荷為9.8N時(shí)圓管各測(cè)量點(diǎn)（有2點(diǎn)）的主應(yīng)力大小及方向（要求畫出主單元體，明確X軸的方位）A:B: IV本實(shí)驗(yàn)所用應(yīng)變花的布片示意圖和簡要說明（要求設(shè)定的X軸

12、與上述“3”的設(shè)定一致）。二、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)三、 數(shù)據(jù)處理根據(jù)你的實(shí)測(cè)應(yīng)變?cè)隽恐担?jì)算載荷為9.8N時(shí)圓管測(cè)量點(diǎn)的主應(yīng)力大小及方向（要求畫出主單元體，明確X軸的方位）AB實(shí)驗(yàn)八 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)I實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 觀察壓桿的失穩(wěn)2、 測(cè)定兩端鉸支壓桿的臨界壓力3、 觀察改變支座約束對(duì)壓桿臨界壓力的影響II設(shè)備及裝置1、 帶有力傳感和顯示器的簡易加載裝置或萬能電子試驗(yàn)機(jī)2、 數(shù)字應(yīng)變儀3、 大量程百分表及支架4、 游標(biāo)卡尺及卷尺5、 試樣，壓桿試樣為由彈簧鋼制成的細(xì)長桿，截面為矩形，兩端加工成帶有小圓弧的刀刃，在試樣中點(diǎn)的左右兩端各貼一枚應(yīng)變片。6、 支座，支座為淺V性壓桿變形時(shí)兩端可以繞

13、著Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故可作為鉸支架。III實(shí)驗(yàn)原理及方法1、 加載時(shí)，應(yīng)變儀讀數(shù)不可超過2500 ，以防產(chǎn)生塑性變形。二、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)三、 數(shù)據(jù)處理（用matlab軟件繪制）由圖可知臨界壓力應(yīng)該是800N。這是實(shí)測(cè)值。而理論值得計(jì)算如下：實(shí)測(cè)值只是由圖估計(jì)，另外測(cè)量時(shí)由于儀器老化等問題也會(huì)出現(xiàn)誤差。四、 思考題1、 若臨界壓力的實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)低于理論值，其主要原因是什么？有可能是V形支座的底線不在壓桿的同一縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，也有可能是材料不均勻程度較大，壓力偏心現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致臨界壓力實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)低于理論值；可能在裝夾壓桿時(shí)，壓桿就有受力，有初始彎曲，受初始彎矩等因素的影響；由于實(shí)驗(yàn)所用儀器精度較低，不能準(zhǔn)確顯示實(shí)際壓力。實(shí)驗(yàn)九 沖擊實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膇了解沖擊實(shí)驗(yàn)的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能。ii測(cè)定低碳鋼和鑄鐵的沖擊韌度值。2、 設(shè)備及裝置i擺式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)ii游標(biāo)卡尺3、 實(shí)驗(yàn)原理和方法沖擊實(shí)驗(yàn)是研究材料對(duì)于動(dòng)荷抗力的一種實(shí)驗(yàn)，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的機(jī)構(gòu)性質(zhì)，所以材料對(duì)動(dòng)載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)。往往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會(huì)呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。 此外在金屬材料的沖擊實(shí)驗(yàn)中，還可以揭示了靜載荷時(shí)，不易發(fā)現(xiàn)的某結(jié)構(gòu)特點(diǎn)