材料力學(xué)實驗指導(dǎo)書

1、連星耀編西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院2008.9 WEW-600B/1000B微機控制液壓萬能試驗機一、概述WEW-600B/1000B 微機控制液壓萬能試驗機如圖一所示。該試驗機具有準確的加力速度和測力系統(tǒng)，通過與微機連接，可直接顯示并打印出拉伸圖。測量精度高，操作方便、可靠，所能開出的實驗項目有：1.低碳鋼拉伸試驗；2.鑄鐵壓縮試驗；3.測定材料彈性模量 E 與波桑比試驗 。圖一WEW-600B/1000B微機控制液壓萬能試驗機二、組成1 試驗機主機；2 油壓機控制箱；3 微型計算機與打印機；三、實驗指導(dǎo)書1.實驗?zāi)康臏y定低碳鋼的屈服極限 ，強度極限 ，伸長率 ，斷面收縮率 。sb2

2、.實驗裝置和儀器1)WEW-600B/1000B微機控制液壓萬能試驗機；2) 3) 圖二 低碳鋼拉伸試件圖三 測量試件直徑與標距工具3.實驗原理和方法試驗前，首先測量試件的原始直徑 d和標距 l.然后加持試件，開機并拉斷試件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會直接得到下屈服力 F 最大拉力F 。測量拉斷試件的斷后sb標距 和斷口直徑 ，ld11sb伸長率 ，斷面收縮率 。FsAsFbAbl l1ld2d2100%1d24 注意事項l）WEW-600B/1000B微機控制液壓萬能試驗機操作規(guī)程（見后）2）不要在工作臺上涂寫或刻劃。5 思考題1、頸縮過程中，頸縮截面上的實際應(yīng)力是增加還是減少？2、為什么把試件的伸長率

3、不能稱作試件的軸向塑性線應(yīng)變？附：WEW-600B/1000B微機控制液壓萬能試驗機操作規(guī)程一. 試驗前打開 HLTEST軟件，然后再打開主機電源和控制箱電源。如打開順序不對，則必須重啟計算機，關(guān)閉主機和控制箱電源。然后按照開機順序打開即可。1. 檢查各連接線是否連接，無松，掉。2. 正確選擇試驗類型，試樣尺寸，以及是否選用引伸計。3. 將油缸上升 5mm 然后夾持上夾頭，并對負荷清零，此步驟只是在第一次做試驗的時候執(zhí)行,相同尺寸試樣不在清零，如果試樣改變才要重新清零。4. 移動中橫梁調(diào)整到下夾頭能很好的夾持試樣為止，并夾好試樣。 橫梁的鉗口部位倦邊損壞。5. 如選用引伸計，則夾好引伸計，并對

4、變形清零。6. 如果用引伸計則曲線類型選為應(yīng)力應(yīng)變。二. 試驗開始打開送油閥，關(guān)閉回油閥，然后點擊軟件上試驗開始，位移自動清零，在軟件界面上選取正確的曲線顯示坐標（負荷位移，負荷變形，負荷-驗時通過軟件上的速率顯示，調(diào)整送油閥的開口大小。注：1. 送油閥不能開得太大，開得太大會使試樣很快拉斷，影響試驗結(jié)果的準確性。2. 如果使用引伸計，則要在試驗過程中（拉伸過程進入強化段以后）三. 試驗結(jié)束1. 試樣拉斷后，關(guān)閉送油閥，取下拉斷的試樣，打開回油閥。注：如在試樣拉斷后直接打開回油閥，會造成鉗口損壞。2. 如未在試驗以前輸入試樣尺寸和試樣類型，試驗結(jié)束后也可以輸入。3. 量出斷后標距輸入后，可在軟

5、件上點擊 全部計算。4. 選擇所要打印的試驗數(shù)據(jù)，打印即可。5. 箱電源和主機電源。 NPU-1622 剪切彈性模量測定實驗裝置一、概述NPU-1622 剪切彈性模量測定實驗裝置是西北工業(yè)大學(xué)在“國家基礎(chǔ)力學(xué)教測定材料的剪切彈性模量，結(jié)構(gòu)精巧實用，測量精度高，操作方便、可靠，所能開出的實驗項目有：1 用電測法測定材料的剪切彈性模量 G ；2 用引伸計百分表法測定材料的剪切彈性模量 G 。二、組成1 2 引伸計百分表；3 荷載祛碼： 1000g；4 防護處理的應(yīng)變片；5 . JDY-2型數(shù)字式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；6 鋼木結(jié)構(gòu)工作臺圖 1 NPU 一 1622 剪切彈性模量測定實驗裝置三、實驗指導(dǎo)書1

6、.實驗?zāi)康挠靡煊嫲俜直矸y定低碳鋼的剪切彈性模量 G 。2.實驗裝置和儀器1)實驗臺架；2) 百分表；3) 游標卡尺。3.實驗原理和方法由材料力學(xué)可知，在材料剪切比例極限內(nèi)，圓軸扭轉(zhuǎn)角的計算公式為：P由上式可得：(1)G IP在圖 1 所示的剪切彈性模量測定實驗裝置中，圓截面試件一端固定，另一端可繞其軸線自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)角儀固定在標距為 L的 A 、B 二個截面上。當(dāng)祛碼盤上施加重量為 F 的祛碼時， 圓軸橫截面便產(chǎn)生 T = FL 的扭矩。圖 2從圖 2 可以看出，固定在 A 截面上的剛性臂由初始位 OA 轉(zhuǎn)到 OA 位置，1固定在 B 截面上的剛性臂由初始位置 OB轉(zhuǎn)到 OB 位置。A 、

7、B 兩截面間的相1對扭轉(zhuǎn)角，在小變形條件下，等于二個剛性臂端頭間的相對位移（此值可以 R ，即(2)R實驗時，采用等量逐級加載法，測出與每級載荷相對應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角 。由(1)i式算出 G 。在按算術(shù)平均值i1nG Gnii1作為材料的剪切彈性模量 G 。上式中 n 為加載級數(shù)。這種數(shù)據(jù)處理方法，實質(zhì)上是端直法。當(dāng)二個物理量（此處是 T 與 ）的線性關(guān)系很好時，用端直法比最小二乘法簡便，而結(jié)果相差無幾。4 實驗步驟l）測量試件直徑 d，百分表觸頭到試件軸線間距離 R 以及力臂長度 L ；2）用手輕按砝碼盤，檢查轉(zhuǎn)角儀及百分表是否正常工作；3）用砝碼逐級加載。對應(yīng)著每級載荷 F ，記錄相應(yīng)的百分表讀數(shù)

8、 r ,ii 2）得到 。實驗重復(fù)三次。ii5 .實驗結(jié)果處理從三組試驗數(shù)據(jù)中，挑選較好的一組，處理數(shù)據(jù)表格見試驗報告。6 注意事項l）祛碼要輕拿輕放，不要沖擊加載。不要在加力臂或祛碼盤上用手施加過大力氣。2）不要拆卸或轉(zhuǎn)動百分表，保證表桿與剛性臂間穩(wěn)定、良好地接觸。3）注意愛護貼在試件上的電阻應(yīng)變片和導(dǎo)線。7 思考題l AB兩個截面間的相對扭轉(zhuǎn)角時為什么要有小變形的限制？2）對于本實驗所采用的試件，初載荷、終載荷多大合適？實驗分幾級加載比較合適？附注：本實驗裝置相關(guān)尺寸為 L=24Omm , d=10mm , l=100mm , R100mm 。 NPU 1625 組合疊梁純彎曲實驗裝置一、

9、 概述NPU 1625 組合疊梁彎曲實驗裝置是西北工業(yè)大學(xué)“國家基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)支架上同時安裝有 3 組梁，梁的種類和疊合形式實驗時可選；每種梁上貼有兩組應(yīng)變片，供學(xué)生分組實驗；采用絲杠手輪加力，傳感器測力，數(shù)字式測力儀顯示力值；此外還將電測法測定材料彈性模量 E 和泊松比 的實驗綜合到該實驗裝置中。這不僅擴大了實驗組數(shù)，而且實驗安全、方便、準確；所能開出的實驗項目有：1 用應(yīng)變電測法分別測定 3種不同形式組合疊梁橫截面上純彎曲段沿梁高度方向上的應(yīng)力分布；2用應(yīng)變電測法分別測定上述各種梁的曲率半徑；3用電測法測定材料彈性模量 E 和泊松比 。二、組成圖一 NPU1625 組合疊梁彎曲實驗裝置圖二

10、實驗裝置主體部分1實驗臺架： 3 -鋼 LY12CZ )；用于測材料彈性模量 E 和泊松比的試件；臺座；絲杠手輪加力裝置；2力傳感器；3. SCLY II 數(shù)字式測力儀；4防護處理的應(yīng)變片；5. JDY III型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀（2 6鋼木結(jié)構(gòu)工作臺。組合疊梁彎曲正應(yīng)力實驗指導(dǎo)書1.實驗?zāi)康?）學(xué)習(xí)使用電阻應(yīng)變儀，掌握測試技能。2）測量純彎曲梁上應(yīng)變隨高度的分布規(guī)律，驗證平面假設(shè)的正確性。3）用應(yīng)變電測法測定三種不同形式組合疊梁橫截面上的應(yīng)力分布情況。下面以鋼-鋼疊梁為例說明。2實驗設(shè)備與儀器實驗臺架；力傳感器；SCLY II 數(shù)字式測力儀；JDY III型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀（2 如圖 1 所示，從

11、上至下依次為鋼-鋁疊梁、鋼-鋼疊梁、鋼-鋼楔塊疊梁。3實驗原理和方法圖2 在梁的某一橫截面沿梁的高度分布 8 2所示。電阻片長向與梁的軸線方向一致。梁受力時，測出每個測點的應(yīng)變值3 ，然后利用胡克定律 (iiEii求出各測點的應(yīng)力值。4實驗步驟1)測量梁的有關(guān)尺寸 h 、 b 、 a 、L；2)卸掉鋼-鋁疊梁、鋼-鋼楔塊疊梁加力板上的插銷，使所加力僅作用在鋼-鋼疊梁上；3）接通應(yīng)變儀和測力儀電源，按照使用說明書分別校正和調(diào)零；4）搞清各測點應(yīng)變片引線顏色，把測點 18 的應(yīng)變片和任一根不受力變儀零點；5）預(yù)加荷載 F，記下8個測點初始應(yīng)變值 ( 3；i0i06）按照一定的加載梯度加載至 F ，

12、切換轉(zhuǎn)換開關(guān)，記下各測點的應(yīng)變值13 ； ( 1i17）按照同樣的加載梯度加載至 F ，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)，記下各測點的應(yīng)變值n3； (i8）按以上同樣方法，可對其余二組梁進行測試；9）卸去載荷，檢查數(shù)據(jù)，恢復(fù)儀器。5試驗結(jié)果處理1）用電阻應(yīng)變儀上讀出的線應(yīng)變讀數(shù)，通過虎克定律： =E求出純彎梁各測點正應(yīng)力的試驗值。2）再按純彎梁橫截面上的正應(yīng)力分布式：M yIZ求出純彎梁各測點正應(yīng)力的理論值。3）最后對試驗值與理論值進行誤差分析。6注意事項1）檢查疊梁疊放是否整齊；2）不得用力拉扯應(yīng)變片引線，不得觸摸應(yīng)變片；3) 測點位置通過引線的顏色辨認；4）初載荷 F 和終載荷 F 的值要適當(dāng)；建議初始載荷

13、200N，最大載荷n02200N ，載荷遞增梯度：5OON。5）應(yīng)變片靈敏度系數(shù) K=2.13。7思考題l）如何建立鋼-鋁疊梁、鋼-鋼疊梁和鋼-鋼楔塊疊梁橫截面上正應(yīng)力的理2）估計那種梁試驗誤差要大些，誤差大的主要原因是什么？附注：本實驗裝置相關(guān)尺寸為 a=200mm ,L600mm , b =10mm , h=25mm,鋼和鋁的彈性模量 E ， E =70GPa。stal附：JDYS靜態(tài)電阻應(yīng)變儀使用說明書一、概述JDYSII 型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀是在 JDYII 應(yīng)變儀基礎(chǔ)上新開發(fā)研制的新型應(yīng)變儀，具有穩(wěn)定性好、精度高、靈敏度系數(shù)方便可調(diào)等特點；校正橋能對儀器應(yīng)變就是被測點的真實應(yīng)變，不需修正

14、?？垢蓴_能力強，使用方便，是高等院校和科研部門進行力學(xué)量測試所必備的理想測試儀器。二、主要技術(shù)指標1. 量程范圍： 199992. 示值誤差： 0.2%1 個字3. 零點漂移： 3/6 小時（儀器預(yù)熱 10分鐘且電橋上接 120 標準電阻）4. 靈敏系數(shù)： K值任意連續(xù)可調(diào)5. 測量點數(shù)： 單點6. 平衡范圍： 50007. 分 辨 率： 18. 供橋電壓： 直流 2V9. 應(yīng)變片阻值：6070010. 面板顯示： 4位半 7段 LED數(shù)碼11. 電12. 環(huán)境溫度： 040三、 結(jié)構(gòu)及原理源： AC 220V10%JDYS型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理與結(jié)構(gòu)框圖如圖 1。主要由測量電橋，校正橋，

15、測量校正開關(guān)，直流放大器，有源濾波，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)碼顯示等。比，即RlK 為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。把應(yīng)變片組成電橋，當(dāng)應(yīng)變片KKRlE阻值變化時，電橋就有相應(yīng)的電壓輸出，即UK （E 4BD有放大圖1 電橋輸出電壓經(jīng)放大，濾波，調(diào)整，A/D轉(zhuǎn)換后用數(shù)碼管顯示，最后，數(shù)碼管顯示的數(shù)字就是被測點的真實應(yīng)變值。數(shù)碼管顯示的數(shù)字即應(yīng)變儀讀數(shù)記作 。r四、面板功能及使用方法1. 面板功能2. 測量電橋的連接方式儀器的測量電橋如圖 2 所示。B（1 R 為測量應(yīng)變片，R 為溫度補償12片，R R （R R 為儀器自帶，分別連接在C3434A后面板 CC 及 A A 11134 電阻時，為 橋或單臂橋。即4。D

16、r1+ -（2）當(dāng)R R R R1234E為 兩 個 固 定 電 阻 時 ， 稱 為 半 橋 。 即圖2 前面板后面板AOBCoo3K Oo開關(guān) 年4月 。r12（3）當(dāng) R 、R R 、R 為兩個溫度補償片時，稱為對橋。1324反之亦然。即 或 )。r13r24（4 R R R R 。1234r12343. 使用方法（1）先將儀器前面板上“校正測量”開關(guān)打到校正位置，再打開電源開關(guān)，數(shù)碼管就有數(shù)字出現(xiàn)，進入工作狀態(tài)。（2）根據(jù)測量應(yīng)變片的受力特點及個數(shù)選擇相應(yīng)的橋路連接方式。（3）應(yīng)變片 K 值的調(diào)節(jié)注意，K 值調(diào)節(jié)前一定要在橋路連接后進行，即接好測量橋。應(yīng)變片 K 值 10000K 來計算

17、。具體方法為，先將前面板上“校正測量”開關(guān)打到校正位置，由公式 10000K 計算出校正值，用螺絲刀調(diào)節(jié)“K 值調(diào)節(jié)”電位器，使數(shù)碼管顯 K=2.00時，100002.00=5000，調(diào)節(jié)“K 值調(diào)節(jié)” 電位器，使儀器顯示為 5000 即可（允許有 3-5 K 值調(diào)節(jié)方式同上。（4）應(yīng)變測量把“校正測量”開關(guān)打到測量，調(diào)節(jié)電阻平衡電位器的粗調(diào)，使表頭讀數(shù)減小，大約剩幾數(shù)個字時再用細調(diào)讓數(shù)字為 0000。加載之前，記錄初始值。加載后，數(shù)碼管的數(shù)值為被測點應(yīng)變值（五、注意事項1儀器的使用順序應(yīng)該是接橋，K 值調(diào)接，測量。2“K 值調(diào)節(jié)”是用螺絲刀來旋轉(zhuǎn)可變電位器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到頭時請不要再用力去擰。調(diào)節(jié)

18、時，用螺絲刀輕輕地向左或右轉(zhuǎn)動，更不能用力向里推，以免損壞電位器。如果遇到 K 值太大或太小時，K 值調(diào)節(jié)調(diào)不到設(shè)定值，此時可按K=2.00即 5000 來調(diào)，然后用公式 K =K 來換算。儀儀片片3儀器長期不用時，應(yīng)定期通電，通電時無須接橋，只需將“校正測量”開關(guān)打到校正位置即可，否則儀器會出現(xiàn)零閃爍現(xiàn)象。4測量時，不要晃動引線。附：JDYIII型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀使用說明書一、簡介JDYIII 型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀是在 JDYII 型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的基礎(chǔ)上經(jīng)測試所必備的理想測試儀器。二、主要技術(shù)指標1量程范圍：19999 2示值誤差： 0.21個字33 6 10 分鐘且電橋上接 1200 標準電阻

19、）4靈敏系數(shù)： K值任意連續(xù)可調(diào)5 測量點數(shù)： 10點6平衡范圍： 5000 7分辨率： l 8供橋電壓：直流 2V9應(yīng)變片阻值： 60 -70010面板顯示： 4位半 7段 LED 數(shù)碼11電 源： AC220V10 %12環(huán)境溫度： O -40 三、結(jié)構(gòu)及原理JDY-III 型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理與結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)碼顯示等組成。根據(jù)電橋原理，當(dāng)貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片受力作用而產(chǎn)生變形時，其阻值也Rl正比，即 K K ,K為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。把應(yīng)變片組成電橋，當(dāng)應(yīng)變RlEU K (E4BD電橋輸出電壓經(jīng)放大，濾波，調(diào)整， A/D 轉(zhuǎn)換后用數(shù)碼管顯示，最后，數(shù)碼管,記作 。r圖

20、 1 JDY-III 型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理與結(jié)構(gòu)框圖四、面板功能及使用方法1.面板功能前后面板圖片2測量電橋儀器的測量電橋如圖 2 所示。圖 2 惠斯登電橋（1）當(dāng) R 為測量應(yīng)變片，R 為溫度補償片， R3 ,R4 為固定電阻時，211稱為 橋或單臂橋。4（2 R,R 都為測量應(yīng)變片，R,R3124（3）當(dāng) R R,R,R 都為測量應(yīng)變片時，稱為全橋。41， 233使用方法(1)數(shù)碼管就有數(shù)字出現(xiàn)，進入工作狀態(tài)。1（a 橋連接方式4把儀器后面板上的“連接器”插頭插好，在零號橋 AB 之間接上補償片，110 個測量橋 AB 之間接測量應(yīng)變片即可。此時應(yīng)變讀數(shù) r1(b)半橋連接方式把儀器

21、后面板上的“連接器”插頭拔掉，用短接片將零號橋 B 、 C 、 D 三點短接， 110 個測量橋 AB,BC 之間分別接測量應(yīng)變片即可。此時應(yīng)變讀數(shù) r12(c)全橋連接方式把儀器后面板上的“連接器”插頭拔掉，零號橋 A 、 B 、 C 、 D 之間什么都不接， 110 個測量橋 AB , BC , AD , CD之間分別接測量應(yīng)變片即可。此時應(yīng)變讀數(shù) r1234(2)應(yīng)變片 K 值的調(diào)節(jié)應(yīng)變片 K 值是按公式 10000 / K 來計算。具體方法為，先將前面板上“校正測量”開 10000/K K 值調(diào)節(jié)”電位器，使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。例如 K=2.00時，10000 / 2.00 = 50

22、00 ，調(diào)節(jié)“ K 值調(diào)節(jié)”電位器，使儀器顯示為 5000 即可，對其它 K 值調(diào)節(jié)方式同上。注意， K 值調(diào)節(jié)一定要在橋路連結(jié)后進行。(3)應(yīng)變測量把“校正測量”開關(guān)打到測量，前面板“測點轉(zhuǎn)換”開關(guān)110 個位置及調(diào)零電位器和 110 個小紅燈與后面板上 110 個測量橋一一對應(yīng)。調(diào)節(jié)各電位器，使各點的表頭讀數(shù)改變。加載之前，記錄下各點的初始值，加載后，轉(zhuǎn)動“測點轉(zhuǎn)換”開關(guān)，讀取并記錄下各點的讀數(shù)（ 五、注意事項1儀器的使用順序應(yīng)該是接橋， K值調(diào)接，測量。2儀器的“測點轉(zhuǎn)換”采用波段開關(guān)， 1和 10為兩個左右極端，當(dāng)達到 1或 10時，千萬不要再用力去擰，以免損壞開關(guān)。3.“ K 值調(diào)節(jié)

23、”和平衡調(diào)節(jié)都是用螺絲刀轉(zhuǎn)可變電位器，當(dāng)轉(zhuǎn)到頭時請不要再用力去擰。調(diào)節(jié)時，用螺絲刀輕輕地向左或右轉(zhuǎn)動，更不能用力向里推，以免損壞電位器。4儀器長期不用時，應(yīng)定期通電，通電時無須接橋，只需將“校正測量”開關(guān)打到校正位置即可，否則儀器會出現(xiàn)零閃爍現(xiàn)象。5測量時，不要晃動引線。NPU-1626 彎扭組合實驗裝置一、概述NPU-1626 彎扭組合實驗裝置是西北工業(yè)大學(xué)在“國家基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)基地”建設(shè)項目中自行研制和開發(fā)的 15種類型力學(xué)實驗教學(xué)裝置之一。在復(fù)雜受載情測量精度高，操作方便、可靠，所能開出的實驗項目有：1.測定薄壁圓筒四個指定點上的主應(yīng)力大小和主方向，并與理論值比較；2.測定材料的彈性常數(shù) E 、 G 、。(選作)二、組成圖 1 NPU 一 1626 彎扭組合實驗裝置1. 實驗臺架：薄壁圓筒；臺座；絲杠手輪加力裝置；2.力傳感器；3.SCLY- 數(shù)字式測力儀；4.防護處理的應(yīng)變片；5.兩臺 JDY-型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；6.鋼木結(jié)構(gòu)工作臺。三、實驗指導(dǎo)書1 實驗?zāi)康臏y定薄壁圓筒四個指定點上的主應(yīng)力大小和主方向，并與理論值比較；