試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

1、試 驗(yàn) 實(shí) 訓(xùn) 指 導(dǎo) 書一、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的地位、作用和任務(wù)建筑力學(xué)實(shí)驗(yàn)是工科學(xué)生必須掌握的重要實(shí)踐課程。本課程是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)建筑力學(xué)基本理論、基本概念和研究方法的理解，重點(diǎn)是拓寬學(xué)生的知識(shí)面，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)芰筒僮骷寄艿南到y(tǒng)培養(yǎng)，培養(yǎng)用實(shí)驗(yàn)的方法去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。主要包括電測(cè)實(shí)驗(yàn)和材料的力學(xué)性能測(cè)試兩部分，本課程的設(shè)置，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力為主，驗(yàn)證為輔。必須參加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)習(xí)報(bào)告 。二、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（一）材料軸向拉伸試驗(yàn)1掌握：低碳鋼和鑄鐵在拉伸時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性質(zhì) ；2理解：低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)原理；3了解：萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的工作原理及操作方法。（二）

2、材料的壓縮試驗(yàn)1掌握：低碳鋼和鑄鐵在壓縮時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性質(zhì)及破壞現(xiàn)象；2理解：脆性材料和塑性材料在壓縮過(guò)程中所表現(xiàn)出的力學(xué)性能的區(qū)別； 3了解：萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的工作原理及操作方法。（三）圓軸扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)1掌握：低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性質(zhì)及破壞現(xiàn)象；2理解：低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)原理；3了解：扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的工作原理。（四）梁彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)1掌握：梁在純彎曲時(shí)某一截面上的應(yīng)力及其分布情況，并驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式的正確性；2理解： 電測(cè)應(yīng)力的基本原理和操作方法；3了解：電阻應(yīng)變片的粘貼方法 。（五）彈性模量E和泊松比的測(cè)定1掌握：虎克定律及電測(cè)原理；2了解：了解兩種組橋方式，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工

3、作原理；3了解：電測(cè)法在壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。三、學(xué)時(shí)分配 序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱時(shí)數(shù)必開選開每套儀器人數(shù)實(shí)驗(yàn)類型目的要求1低碳鋼、鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)2必開10人操作性1、觀測(cè)低碳鋼、鑄鐵拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象2、測(cè)定低碳鋼、鑄鐵拉伸時(shí)的各項(xiàng)相應(yīng)指標(biāo)3、比較塑性材料、脆性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能2低碳鋼、鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)2必開10人操作性1、觀測(cè)低碳鋼、鑄鐵壓縮過(guò)程中的各種現(xiàn)象2、測(cè)定低碳鋼、鑄鐵壓縮時(shí)的各項(xiàng)相應(yīng)指標(biāo)3、比較塑性材料、脆性材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能3彈性模量E的測(cè)定實(shí)驗(yàn)2選開10人操作性1驗(yàn)證虎克定律，測(cè)定低碳鋼的彈性模量。2了解實(shí)驗(yàn)加載方案的擬定原則。3學(xué)習(xí)應(yīng)力電測(cè)法4扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)2選開10人操作性1、

4、觀察扭轉(zhuǎn)破壞2、測(cè)定低碳鋼、鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的各項(xiàng)相應(yīng)指標(biāo)3、比較塑性材料、脆性材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性能5直梁彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)2必開10人操作性1、用電測(cè)法測(cè)定梁純彎曲時(shí)的正應(yīng)力分布2、學(xué)習(xí)電測(cè)法6鋼筋的檢測(cè)2選開10人綜合性測(cè)定鋼筋的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，評(píng)定鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)?？股煸囼?yàn)是評(píng)定鋼筋質(zhì)量是否合格的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。四、說(shuō)明1本教學(xué)大綱適用 于三年高職建筑工程技術(shù)、監(jiān)理等建筑工程類各專業(yè)。2本課程與其他課程銜接與分工   本課作為實(shí)驗(yàn)課程，是在力學(xué)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行，是力學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是各后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)。3要求所有的實(shí)驗(yàn)必須親自動(dòng)手操作，當(dāng)堂完成，課后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)

5、一低碳鋼和鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;   觀察、比較低碳鋼(Q235鋼)和鑄鐵的拉伸過(guò)程及破壞現(xiàn)象，測(cè)定其主要的力學(xué)性能指標(biāo)，并比較其機(jī)械性能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1  液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)2  刻線機(jī)    3 游標(biāo)卡尺三、實(shí)驗(yàn)概述    拉伸實(shí)驗(yàn)是材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)中最基本最重要的實(shí)驗(yàn)。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以相互比較，必須對(duì)試件、試驗(yàn)機(jī)及實(shí)驗(yàn)方法做出明確具體的規(guī)定，我國(guó)國(guó)標(biāo)GB22887 “金屬拉伸試驗(yàn)方法”中規(guī)定對(duì)金屬拉力試件通常采用圓形和板狀兩種試件:  對(duì)圓截面試件規(guī)定 ： 

6、L0  = 10 d   或 L0 = 5 d  板狀試件規(guī)定：      L0  = 11.3 或 L0 = 5.65式中：  L0        試件的標(biāo)距    d      試件直徑（取標(biāo)距內(nèi)三處最小的一處平均值）    A0     板試件橫截面積    本實(shí)驗(yàn)采用圓截面比例試樣。 1、 低碳鋼作為

7、塑性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實(shí)驗(yàn)。  將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過(guò)程。試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖裝置畫出試件的拉伸圖，實(shí)驗(yàn)中可直接從測(cè)力度盤讀下屈服載荷Ps和破壞前試件所能承受的最大載荷Pb，由以下兩式算得兩個(gè)主要強(qiáng)度指標(biāo)為：                屈服極限：s =                 

8、60;        強(qiáng)度極限：b =     其中A0為試件原始橫截面面積。低碳鋼拉伸過(guò)程中，屈服階段反映在拉伸圖上為一水平波動(dòng)線，去除初始瞬時(shí)效應(yīng)后波動(dòng)的最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的載荷為屈服載荷，故在試驗(yàn)機(jī)測(cè)力度盤上讀取屈服載荷時(shí)，應(yīng)在第一次波動(dòng)之后再讀到的最小力值即為屈服載荷。觀察時(shí)要注意記錄。試件拉斷后，可由測(cè)力度盤上的副針讀出破壞前試件所能承受的最大載荷，并測(cè)量拉斷后的標(biāo)距部分長(zhǎng)度 和拉斷后頸縮處的最小直徑 。由以下兩式算得其主要塑性指標(biāo)： 延伸率：    = (L1- L0 

9、)÷L0×100%截面收縮率：= (A1 -A0 ) ÷A0×100%式中，A0為試件原始橫截面面積。A1為試件拉斷后，頸縮處之最小截面積     L0 為試件之原始標(biāo)距長(zhǎng)度    L1為試件拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度    2. 鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)由于鑄鐵在拉伸過(guò)程中沒(méi)有屈服階段，且在很不顯著的變形下即斷裂，故對(duì)鑄鐵只能測(cè)得其強(qiáng)度極限，即：b = 四、實(shí)驗(yàn)步驟    1. 用劃線機(jī)劃上試件的標(biāo)距，并將其10等分，以便觀察變形沿軸線的分布情況。（低碳鋼）  &#

10、160; 2用分規(guī)和游標(biāo)卡尺測(cè)量試件的直徑d0和標(biāo)距l(xiāng)0。在標(biāo)距中央及兩條標(biāo)距線附近各取一截面進(jìn)行測(cè)量,每一橫截面沿互垂方向各測(cè)一次取其平均值，再用所得的三個(gè)數(shù)據(jù)中的最小值計(jì)算試件的橫截面面積。    3. 檢查機(jī)器，選擇度盤并配上相應(yīng)擺錘。將試件夾裝在上夾頭中，轉(zhuǎn)動(dòng)齒桿調(diào)整度盤零點(diǎn)，再把試件夾在下夾頭中，最后將自動(dòng)繪圖裝置調(diào)整好。    4經(jīng)教師檢查后開動(dòng)機(jī)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意觀察自動(dòng)繪圖裝置、載荷刻度盤及試件的變形，特別是彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮各階段的特征，注意記錄Ps及Pb。試件斷裂后，立即關(guān)閉機(jī)器。    

11、                                                      5卸下拉斷的試件，測(cè)量頸縮處之最小直徑d1和標(biāo)距長(zhǎng)度l1，對(duì)于圓形試件，在頸縮最小處兩個(gè)垂直方向上測(cè)量其直徑，用兩者的平均值作為d1。

12、0;   拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度l1的測(cè)量：將試件拉斷后的兩段在拉斷處緊密對(duì)接起來(lái)，盡量使軸線位于一條直線上。若斷口位于標(biāo)距中間的長(zhǎng)度內(nèi)，則直接測(cè)量標(biāo)距兩端點(diǎn)長(zhǎng)度得l1。若斷口離鄰近的標(biāo)距端點(diǎn)距離小于或等于時(shí)，因?yàn)樵嚰^部較粗部分將影響頸縮部分的局部伸長(zhǎng)量，使偏小，因此需用“斷口移中法”來(lái)確定l1。例如，設(shè)標(biāo)距內(nèi)共有10格（見圖2），斷口偏左。取左邊標(biāo)距起點(diǎn)c至斷口間的格數(shù)的兩倍為n，格（n，取偶數(shù)）至b點(diǎn)，量得cb長(zhǎng)度為 ，再自b向右取格數(shù) 至a點(diǎn)，使 格，量出ba長(zhǎng)度為 ，則若斷口在標(biāo)距兩端點(diǎn)或標(biāo)距之外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。  6. 觀察破壞現(xiàn)象并畫下破壞斷口的草圖。7. 測(cè)量斷后數(shù)

13、據(jù)。8取下繪圖紙，對(duì)拉伸圖進(jìn)行修整，注明坐標(biāo)及比例尺。9切斷電源，整理現(xiàn)場(chǎng)。    鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn)參照低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行。 五、預(yù)習(xí)要求1閱讀本實(shí)驗(yàn)講義及“試驗(yàn)機(jī)介紹”。2閱讀教材中材料力學(xué)性能的有關(guān)部分。3思考題     （1）低碳鋼拉伸圖可分為幾個(gè)階段？每一階段，力與變形有何關(guān)系？出現(xiàn)什么現(xiàn)象？     （2）低碳鋼和鑄鐵在拉伸時(shí)可測(cè)得哪些力學(xué)性能指標(biāo)？用什么方法測(cè)得？    4準(zhǔn)備好測(cè)試記錄表格。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱 班級(jí) 姓名    

14、;         實(shí)驗(yàn)日期 小組成員一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)設(shè)備1 型試驗(yàn)機(jī)，  機(jī)號(hào)         鋼試件所用量程  ， 最小刻度         鑄鐵試件所用量程， 最小刻度         2游標(biāo)卡尺量程， 最小刻度         三、實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果1試件尺寸標(biāo)距直徑 (

15、mm)最小橫截面面積 橫截面橫截面橫截面(1)(2)平均(1)(2)平均(1)(2)平均鋼材鑄鐵2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)材料屈服載荷 （kN）最大載荷 （kN）拉斷后標(biāo)距 （mm）頸縮處直徑（mm）頸縮處最小橫截面積 （ ）平均 3計(jì)算結(jié)果材料 強(qiáng) 度 指 標(biāo)塑 性 指 標(biāo)屈服極限（MPa）強(qiáng)度極限（MPa）延伸率(%)截面收縮率(%)注：計(jì)算結(jié)果一般取三位有效數(shù)字即可。4. 試件破壞斷口圖                        

16、60;                                            材料破 壞 斷 口 圖低 碳 鋼鑄鐵四、低鐵鋼拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告與分析將實(shí)驗(yàn)得到的拉伸圖進(jìn)行整理后（如去除不必要的線，描黑，并標(biāo)示坐標(biāo)和PS和Pb等），每人用坐標(biāo)紙重繪一張貼在報(bào)告里。實(shí)驗(yàn)二低碳鋼和鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)一

17、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;   1觀察和比較低碳鋼和鑄鐵壓縮時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象。    2測(cè)定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限s和鑄鐵的強(qiáng)度極限b。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)2游標(biāo)卡尺三、實(shí)驗(yàn)概述   金屬材料實(shí)驗(yàn)的壓縮試件一般為短圓柱形，如圖3（a）所示，其高度h與d之比一般為 。試件的h/d對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大，不同的h/d試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)采用h/d=1.5 。    非金屬材料，如石料、混凝土及木材的壓縮試件通常為正方體，如圖3（b）所示。     實(shí)驗(yàn)在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。

18、（自動(dòng)繪圖裝置在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)繪出壓縮圖。）低碳鋼壓縮過(guò)程呈屈服現(xiàn)象，但不象拉伸時(shí)那樣明顯，需細(xì)心觀察。超過(guò)屈服階段后，當(dāng)載荷不斷增加時(shí)，試件逐漸被壓扁而不發(fā)生斷裂破壞，故只能測(cè)得其屈服極限s，而測(cè)不出強(qiáng)度極限。鑄鐵壓縮時(shí)，在變形不大時(shí)，即沿斜面斷裂，可求得其強(qiáng)度極限b。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 1、量尺寸。用游標(biāo)卡尺測(cè)量低碳鋼和鑄鐵試件的d, h。2. 2、選擇力盤，調(diào)整機(jī)器零點(diǎn)。3. 3、安裝試件。將試件兩端面涂油，置于試驗(yàn)機(jī)下壓頭上，注意放在下壓頭中心，以保障力線與試件軸線重和。4. 4、加載。開動(dòng)機(jī)器均勻緩慢加載，直至規(guī)定載荷或破壞，記下所需之?dāng)?shù)據(jù)。5. 5、卸載。取下試件，觀察試件受壓變形或破壞情況，并畫下草圖。五、注意事項(xiàng)：    1. 加載要均勻緩慢，特別是當(dāng)試件即將開始受力時(shí)，要注意控制好速度，否則易發(fā)生實(shí)驗(yàn)失敗甚至損壞機(jī)器。    2. 鑄鐵壓縮時(shí)，不要靠近試件觀看，以免試件破壞時(shí)有碎屑飛出傷眼。試件破壞后，應(yīng)及時(shí)卸載，以免壓碎。六、預(yù)習(xí)要求：    1閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及材料力學(xué)第五章有關(guān)的內(nèi)容，明確本實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)，準(zhǔn)備好記錄表格。2閱讀試驗(yàn)機(jī)介紹。3預(yù)習(xí)思考題       金屬材料的壓縮實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)得哪些力學(xué)性能指標(biāo)？