材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件(黃2010119修改)

《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)桂林理工大學(xué)制作：黃英娣2009年10月材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是《工程力學(xué)》教學(xué)中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)一般可以分為以下三類:

1、材料力學(xué)性能的測(cè)定材料的力學(xué)性能是指在力或能的作用下，材料在變形、強(qiáng)度等方面表現(xiàn)出的一些特性，如彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限、彈性模量、疲勞極限等。這些強(qiáng)度指標(biāo)或參數(shù)都是構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的依據(jù)，而它們一般要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。

材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2、驗(yàn)證已建立的理論材料力學(xué)的一些理論是以某些假設(shè)為基礎(chǔ)的，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這些理論的正確性和適用范圍，有助于加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證、修正和發(fā)展理論的必要手段。

3、應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)在構(gòu)件幾何形狀不規(guī)則或受力復(fù)雜等情況下，應(yīng)力計(jì)算沒(méi)有適用的理論公式。那么就需要用電測(cè)、光彈性等實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法直接測(cè)定構(gòu)件的應(yīng)力。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法1、對(duì)破壞性試驗(yàn)：考慮到材料質(zhì)地的不均勻性，應(yīng)采用多根試樣，然后綜合多根試樣的結(jié)果，得出材料的性能指標(biāo)。2、對(duì)非破壞性試驗(yàn)：如構(gòu)件的變形測(cè)量，為減小測(cè)量系統(tǒng)人為的誤差，一般也要多次重復(fù)進(jìn)行，然后綜合多次測(cè)量的數(shù)據(jù)得到所需結(jié)果。3、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析：要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮蛯?duì)試驗(yàn)精度的要求，采用合適的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。如需了解構(gòu)件某一局部的應(yīng)力分布，電測(cè)法比較合適;了解構(gòu)件的整體應(yīng)力分布，光彈性法較適宜。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)要求1、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟及數(shù)據(jù)處理方法。2、選擇合適的機(jī)器和儀器類型、量程等，學(xué)會(huì)擬定加載方案。3、實(shí)驗(yàn)小組成員分工明確，互助協(xié)調(diào)，統(tǒng)一指揮。4、試驗(yàn)者須嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍地進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢，檢查數(shù)據(jù)是否齊全，填寫儀器設(shè)備使用登記本，將儀器歸還原處。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)要求

5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)日期，實(shí)驗(yàn)小組名單；儀器設(shè)備名稱、量程、精度等。繪實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入記錄表格內(nèi)，注明單位，表格整潔，書寫清晰。數(shù)據(jù)整理時(shí)使用國(guó)際單位制。注意有效數(shù)字的運(yùn)算法則。工程上一般取3～4位有效數(shù)字；用圖表或曲線來(lái)表達(dá)試驗(yàn)的結(jié)果，完成報(bào)告后面的思考題。一、拉伸試驗(yàn)二、壓縮試驗(yàn)三、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)四、拉伸時(shí)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定五、剪切彈性模量G的測(cè)定六、直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)七、薄壁圓筒的彎扭組合變形八、偏心拉伸實(shí)驗(yàn)九、沖擊試驗(yàn)十、膠結(jié)疊合梁的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拉伸試驗(yàn)

一、目的

1、測(cè)定低碳鋼的屈服極限σs、強(qiáng)度極限σb、延伸率δ和斷面收縮率ψ；

2、測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限σb；

3、觀察拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象（屈服、強(qiáng)化、頸縮、斷裂特征等），并繪制拉伸圖（P－ΔL曲線）；

4、比較塑性材料和脆性材料力學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)。

二、儀器設(shè)備

1、液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)或電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

2、游標(biāo)卡尺電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)由上橫梁，活動(dòng)橫梁、工作臺(tái)、滾珠絲杠及立柱組成。上橫梁與活動(dòng)橫梁之間，裝有上夾頭和下夾頭，試驗(yàn)時(shí)，上夾頭不動(dòng)，下夾頭向下運(yùn)動(dòng)，試件受到拉伸。把試件放在下壓板上，活動(dòng)橫梁向下運(yùn)行，試件與上承壓板接觸而被壓縮。負(fù)荷傳感器將信號(hào)輸給負(fù)荷測(cè)量系統(tǒng)，位移編碼器將活動(dòng)橫梁位移信號(hào)輸給位移測(cè)量系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與EDC120數(shù)字控制器通訊，試驗(yàn)的全部操作都由計(jì)算機(jī)來(lái)控制。電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

拉伸試驗(yàn)

三、試樣

l0標(biāo)點(diǎn)d01．材料類型

低碳鋼：

灰鑄鐵：塑性材料的典型代表脆性材料的典型代表2．標(biāo)準(zhǔn)試樣：尺寸符合國(guó)標(biāo)的試樣標(biāo)距：等截面測(cè)試部分長(zhǎng)度拉伸試驗(yàn)①、圓形截面l0=10d0l0=5d0②、矩形截面l0tb或拉伸試驗(yàn)四、步驟1、測(cè)量低碳鋼標(biāo)距及直徑，鑄鐵直徑。2、打開(kāi)計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)入到試驗(yàn)軟件，聯(lián)機(jī)、啟動(dòng)。3、將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)上下夾頭內(nèi)，夾緊。4、試驗(yàn)前的設(shè)置：條件讀盤-試樣輸入-參數(shù)設(shè)置-選擇計(jì)算指標(biāo)-條件存盤5、開(kāi)始試驗(yàn)：觀察屈服現(xiàn)象-強(qiáng)化現(xiàn)象-僵持現(xiàn)象-破壞現(xiàn)象6、結(jié)束試驗(yàn)碳鋼記錄屈服力和最大力；鑄鐵記錄最大力。7、取出試件，碳鋼量斷后標(biāo)距和頸縮處的直徑。觀察破壞斷口形狀，繪制斷口草圖。

拉伸試驗(yàn)

五、計(jì)算測(cè)定低碳鋼拉伸彈性模量和泊松比

F

l

DlOFDld(Dl)1DFd(Dl)2DF等量逐級(jí)加載法：拉伸試驗(yàn)測(cè)定低碳鋼拉伸機(jī)械性能(ss、sb

、d、y

)O

FDl線彈性階段Fs強(qiáng)化階段FpFeFb屈服階段冷作硬化頸縮階段屈服極限：強(qiáng)度極限：延伸率：截面收縮率：拉伸試驗(yàn)低碳鋼拉伸試驗(yàn)現(xiàn)象：屈服：頸縮：斷裂：tmax引起拉伸試驗(yàn)測(cè)定鑄鐵拉伸機(jī)械性能OFDlFb強(qiáng)度極限：拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)一、目的

1、測(cè)定低碳鋼的屈服極限σs，測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限σb；

2、觀察低碳鋼和鑄鐵壓縮時(shí)的變形和破壞情況。并繪制壓縮圖（P～

ΔL曲線）；二、儀器設(shè)備

1、液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)或電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

2、游標(biāo)卡尺三、試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣：粗短圓柱體：h0=1～3d0液壓式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮試驗(yàn)四、步驟1、量測(cè)試樣直徑2、打開(kāi)計(jì)算機(jī)電源，進(jìn)入程序主界面。3、將試件安裝在下承壓板上，使活動(dòng)橫梁下降，等上承壓板接近試件時(shí)，按下“停止”鍵。4、試驗(yàn)前的設(shè)置：輸入試件直徑、選擇計(jì)算指標(biāo)、設(shè)置試驗(yàn)速度、選擇數(shù)據(jù)跟蹤方式等。5、點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)，觀察顯示器上曲線的運(yùn)行，當(dāng)加載至試樣屈服且被壓成鼓狀時(shí)。便點(diǎn)擊試驗(yàn)軟件上的結(jié)束試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后主界面上顯示出試驗(yàn)結(jié)果及繪制的曲線。壓縮試驗(yàn)五、計(jì)算測(cè)定低碳鋼壓縮屈服點(diǎn)O

FDl拉伸試驗(yàn)Fsc屈服極限：壓縮試驗(yàn)低碳鋼壓縮試驗(yàn)現(xiàn)象：低碳鋼壓縮變扁，不會(huì)斷裂，由于兩端摩擦力影響，形成“腰鼓形”。壓縮試驗(yàn)測(cè)定鑄鐵的抗壓強(qiáng)度OFDlFbc拉伸試驗(yàn)強(qiáng)度極限：鑄鐵壓縮試驗(yàn)現(xiàn)象：tmax引起扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、目的1．測(cè)定低碳鋼剪變模量G；2．測(cè)定低碳鋼剪切屈服極限ts、剪切強(qiáng)度極限tb；3．測(cè)定灰鑄鐵剪切強(qiáng)度極限tb；4．分析比較低碳鋼和灰鑄鐵兩種材料的破壞情況。二、儀器設(shè)備1．微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)；2．扭角儀。微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)

由機(jī)座、溜板、微機(jī)測(cè)量系統(tǒng)組成。安裝在溜板上加載機(jī)構(gòu)可以在機(jī)座導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)。試驗(yàn)機(jī)的正反加載和停車可按動(dòng)操縱面板的按鈕。加載機(jī)構(gòu)由松下伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行扭力加載。通過(guò)扭矩傳感器測(cè)量試樣的扭矩值，扭轉(zhuǎn)角度由高精度光電編碼器檢測(cè)，檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給處理系統(tǒng)，完成試樣扭轉(zhuǎn)曲線的繪制。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)三、試樣dld01．測(cè)低碳鋼G采用自制試樣：2．測(cè)低碳鋼ts、tb、灰鑄鐵tb采用標(biāo)準(zhǔn)試樣：扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)所用試件與拉伸試件的標(biāo)準(zhǔn)相同，一般使用圓形截面試件，d0=10mm，標(biāo)距=50mm或100mm。其它直徑的試樣，其平行長(zhǎng)度為標(biāo)距長(zhǎng)度加上兩倍直徑。為防止打滑，扭轉(zhuǎn)試樣的夾持段宜為矩形，如圖所示。

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)四、試驗(yàn)步驟1、測(cè)量試件尺寸：2、開(kāi)機(jī)：打開(kāi)計(jì)算機(jī)-進(jìn)入到試驗(yàn)軟件-再打開(kāi)試驗(yàn)機(jī)-聯(lián)機(jī)成功。3、安裝試件：先將試件安裝在固定夾頭內(nèi)，調(diào)整活動(dòng)夾頭位置，安裝試件。4、設(shè)置：條件讀盤-試樣輸入-條件設(shè)置-指標(biāo)選項(xiàng)-存盤,扭矩、轉(zhuǎn)角清零。5、開(kāi)始試驗(yàn)：觀察屈服現(xiàn)象-強(qiáng)化現(xiàn)象-僵持現(xiàn)象-破壞現(xiàn)象6、結(jié)束試驗(yàn)：記錄屈服扭力，最大扭力；觀察破壞斷口形狀，繪制斷口草圖。7、計(jì)算碳鋼的剪切屈服極限、剪切強(qiáng)度極限；鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)1、碳鋼扭轉(zhuǎn)曲線表現(xiàn)為彈性、屈服和強(qiáng)化三個(gè)階段.它的屈服過(guò)程是由表面逐漸向圓心擴(kuò)展，形成環(huán)形塑性區(qū)。當(dāng)橫截面的應(yīng)力全部屈服后，試件才全面進(jìn)入塑性。因此低碳鋼剪切屈服極限、剪切強(qiáng)度極限理論上應(yīng)按下式計(jì)算：

2、鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)，變形很小就突然斷裂，一般仍按彈性公式計(jì)算鑄鐵剪切強(qiáng)度極限。

五、計(jì)算扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)低碳鋼剪變模量GOTjdbalFFDd等量逐級(jí)加載法：扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)定低碳鋼剪切屈服極限ts、剪切強(qiáng)度極限tbO

TjTbTsT<TsrdrT=Ts剪切屈服極限剪切強(qiáng)度極限T=Tbtststbtb扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)現(xiàn)象：屈服：斷裂：tmax引起扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)定鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限tb剪切強(qiáng)度極限O

TjTb灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)現(xiàn)象：斷裂：拉應(yīng)力引起扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、電阻應(yīng)變片引出線電阻絲(絲柵)基底由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：l應(yīng)變片F(xiàn)Fl+DlK——電阻應(yīng)變片的

靈敏度系數(shù)應(yīng)變片：將力學(xué)量(應(yīng)變)轉(zhuǎn)換為電量(電阻)的傳感器電阻應(yīng)變片種類：絲式(繞線式)、箔式、半導(dǎo)體式電測(cè)法基本原理電測(cè)法基本原理

應(yīng)變片的工作原理：將電阻值為R的應(yīng)變片牢固地粘貼在構(gòu)件表面被測(cè)部位，當(dāng)該部位沿應(yīng)變片敏感柵的軸線方向產(chǎn)生應(yīng)變?chǔ)艜r(shí)，應(yīng)變片亦隨之變形。其電阻產(chǎn)生一個(gè)變化量ΔR。實(shí)驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變片的電阻變化率ΔR/R與應(yīng)變?chǔ)懦烧?，?/p>

式中K為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，與敏感柵的尺寸、形狀及電阻變化率等有關(guān)，一般由生產(chǎn)廠家標(biāo)定好，其值在2.0左右。由上式得知，只要測(cè)出應(yīng)變片的電阻變化率ΔR/R，即可確定試件的應(yīng)變?chǔ)拧?/p>

電測(cè)法基本原理

二、電阻應(yīng)變儀

電阻應(yīng)變儀是測(cè)量微小應(yīng)變的精密儀器。工作原理是利用粘貼在構(gòu)件上的電阻應(yīng)變片隨同構(gòu)件一起變形，通過(guò)測(cè)量電阻的改變量得到粘貼部位的應(yīng)變。一般構(gòu)件的應(yīng)變是很微小的，要采用電橋把應(yīng)變片感受到的微小電阻變化轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)，然后將信號(hào)輸入放大器進(jìn)行放大，再把放大后的信號(hào)用應(yīng)變表示出來(lái)。

電阻應(yīng)變儀的主要作用就是配合應(yīng)變片組成電橋，并對(duì)電橋的輸出信號(hào)進(jìn)行放大、標(biāo)定，以便直接讀出應(yīng)變數(shù)值。

電阻應(yīng)變儀的種類、型號(hào)分為：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、靜動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀、超動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀等。按供橋電源可分為：直流電橋應(yīng)變儀和交流電橋應(yīng)變儀。電阻應(yīng)變儀應(yīng)變測(cè)量原理：利用電橋平衡測(cè)量電阻改變，從而進(jìn)一步得到應(yīng)變。BADCER1R2R3R4電橋平衡(UBD=0)：若R1~R4為四個(gè)阻值相同應(yīng)變片，受力后，BD間電壓改變?yōu)椋弘姕y(cè)法基本原理以上接法中的應(yīng)變片型號(hào)、阻值盡可能相同或接近，固定電阻與應(yīng)變片阻值也應(yīng)接近。1．電橋接法：由于溫度對(duì)電阻值變化影響很大，利用電橋特性，可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ@種影響。三、電橋接法及溫度補(bǔ)償2．溫度補(bǔ)償：全橋接法(四個(gè)電阻均為應(yīng)變片)；半橋接法(R1、R2為應(yīng)變片，R3、R4為固定電阻)單臂半橋（R1

為工作片，R2為溫度補(bǔ)償片，

R3、R4為固定電阻）電測(cè)法基本原理

電測(cè)法基本原理

貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處于某一溫度場(chǎng)中，當(dāng)溫度變化時(shí)，應(yīng)變片敏感柵的電阻會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生附加應(yīng)變。這些稱為虛假應(yīng)變，應(yīng)當(dāng)排除。排除的措施叫溫度補(bǔ)償。辦法是；用另一片相同的應(yīng)變作為補(bǔ)償片，把它貼在與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。將該試件與被測(cè)構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場(chǎng)并處于相鄰橋臂中。由于相鄰橋臂應(yīng)變相減，這樣便自動(dòng)消除了溫度效應(yīng)的影響。應(yīng)當(dāng)注意的是：工作片和溫度補(bǔ)償片都是相同的應(yīng)變片，它們的電阻初值、靈敏系數(shù)等都應(yīng)基本相同，這樣才能達(dá)到消除溫度應(yīng)變的影響。BADCER1R2R3R4工作片溫度補(bǔ)償片固定電阻相同應(yīng)變片R1、R2，R1貼在構(gòu)件受力處，R2貼在附近不受力處，環(huán)境溫度對(duì)R1、R2引起的阻值變化相同，為DRT，則電測(cè)法基本原理FFFFR1R2R1R2溫度自補(bǔ)償，測(cè)量電壓得到有效放大：1、單向應(yīng)力狀態(tài)四、幾種常見(jiàn)應(yīng)力狀態(tài)下的布片方式及應(yīng)力計(jì)算軸向拉壓、純彎曲、橫力彎曲上下緣電測(cè)法基本原理電測(cè)法基本原理2．已知主應(yīng)力方向的二向應(yīng)力狀態(tài)R1R245o45o沿已知主應(yīng)力方向貼片，采用溫度自補(bǔ)償?shù)陌霕蚪臃ㄅまD(zhuǎn)、橫力彎曲的中性軸、均勻內(nèi)壓的薄壁圓筒電測(cè)法基本原理3．不知主應(yīng)力方向的二向應(yīng)力狀態(tài)45o—3應(yīng)變花：90o0o45o電測(cè)法基本原理120o0o60o60o—3應(yīng)變花：指導(dǎo)貼片、焊線電阻應(yīng)變片的粘貼焊線拉伸時(shí)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定

一、目的

1、在比例極限內(nèi)，驗(yàn)證虎克定律。2、測(cè)定材料的彈性模量E和泊松比。二、儀器設(shè)備

1、多功能組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀

3、游標(biāo)卡尺三、試件矩形長(zhǎng)方體扁試件、試件橫截面尺寸：h=32mm,b=2.7mm

四、實(shí)驗(yàn)裝置拉伸時(shí)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定

E和μ測(cè)定示意圖

測(cè)點(diǎn)接線示意圖拉伸時(shí)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定

1、應(yīng)變片布點(diǎn)在試件上粘貼縱向應(yīng)變片和橫向應(yīng)變片，在另一個(gè)相同材料的補(bǔ)償塊上粘貼應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片。

2、試驗(yàn)原理試樣下端固定在基座平臺(tái)上，上端與力的傳感器相連接，旋轉(zhuǎn)加載手輪施加拉力。試件受力在縱橫向產(chǎn)生伸長(zhǎng)和縮短，用電阻應(yīng)變儀測(cè)縱向應(yīng)變?chǔ)趴v和橫向應(yīng)變?chǔ)艡M。試件橫截面積為A，便可計(jì)算材料的彈性模量E和泊松比μ。

試驗(yàn)采用增量法，分級(jí)加載，每次增加相同的拉力ΔΡ，相應(yīng)地由應(yīng)變儀測(cè)出的縱向應(yīng)變?cè)隽喀う趴v（即讀數(shù)差）也應(yīng)大致相等，如果這樣，便驗(yàn)證了虎克定律。拉伸時(shí)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、打開(kāi)測(cè)力儀電源，打開(kāi)應(yīng)變儀電源，對(duì)應(yīng)變儀進(jìn)行靈敏系數(shù)K值設(shè)定和應(yīng)變片橋路電阻值選擇。

2、將試件上的縱向應(yīng)變片和橫向應(yīng)變片分別接入應(yīng)變儀的6號(hào)點(diǎn)和7號(hào)點(diǎn)的A、B接線柱上。溫度補(bǔ)償片接在BC接線柱上。

3、實(shí)驗(yàn)前依次按“初值”和“測(cè)量”按鈕，對(duì)2個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)零。重復(fù)調(diào)整2～3遍。直到2個(gè)測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)變均顯示為“0000”或“±0001”。

4、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載手輪，分四級(jí)對(duì)試件旋加拉力：

500N-1000N-1500N-2000N，記錄每級(jí)荷載下的縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變值。測(cè)試完畢，將荷載卸去，關(guān)閉電源。六、注意事項(xiàng)：

切勿超載，否則將損壞荷載傳感器；測(cè)試過(guò)程中，不要震動(dòng)儀器、設(shè)備和導(dǎo)線，否則將影響測(cè)試結(jié)果，造成較大的誤差。剪切彈性模量G的測(cè)定

一、目的在比例極限內(nèi)驗(yàn)證扭轉(zhuǎn)時(shí)的剪切虎克定律，并測(cè)定材料的剪變模量G。二、儀器設(shè)備多功能組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)百分表三、試件空心圓管：材料為不銹鋼內(nèi)徑d=40mm外徑D=47.6mm

長(zhǎng)度L=420mm剪切彈性模量G的測(cè)定四、試驗(yàn)原理與方法剪切彈性模量G的測(cè)定試件的一端裝在固定支座上，另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)，在可動(dòng)端裝有一滾珠軸承支座加以支承?？拷S承安裝一橫桿AB，在A點(diǎn)通過(guò)加載手輪加載。試件僅受到純扭轉(zhuǎn)的作用?？蓜?dòng)端產(chǎn)生繞空心圓管軸線方向的角位移。試件受扭時(shí)，可動(dòng)端的橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)百分表測(cè)定B點(diǎn)的位移，由于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)角很小，其位移約等于B點(diǎn)的弧長(zhǎng)，可計(jì)算試件轉(zhuǎn)角大小根據(jù)扭轉(zhuǎn)角公式：

可計(jì)算出剪變模量：

式中：對(duì)試件分級(jí)加載,荷載增量不變,每級(jí)加載后的讀數(shù)差也基本相等（即相等）,從而驗(yàn)證了剪切虎克定律。剪切彈性模量G的測(cè)定五、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)測(cè)力儀電源，待其自檢為“0”；2、旋轉(zhuǎn)百分表外殼，使長(zhǎng)針指到“0”,短針指到“2”附近即可；3、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)加載手輪加載，分四級(jí)加載，

200N→400N→600N→800N。每加一級(jí)荷載后，讀取百分表的讀數(shù)并記錄。為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，須重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，取一組線性較好的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。六、注意事項(xiàng)：1、切勿超載，所加荷載最大不能超過(guò)1000N，否則將損壞試件。2、保護(hù)好百分表，防止其脫落摔壞

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

。

一、目的

1．測(cè)定矩形截面梁純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力的大小及其分布規(guī)律，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證純彎曲正應(yīng)力公式的正確性。

2．學(xué)習(xí)電測(cè)法，初步掌握靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用和半橋接線方法。二、儀器設(shè)備

1．靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀

2.多功能組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

矩形截面鋼梁的彈性模量E=2.05×105MPa，CD段為純彎曲段，梁上各點(diǎn)為單向應(yīng)力狀態(tài)，在正應(yīng)力不超過(guò)比例極限時(shí)，只要測(cè)出各點(diǎn)的軸向應(yīng)變?chǔ)艑?shí)，即可按σ實(shí)＝Eε

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

三、實(shí)驗(yàn)原理和方法

在梁的CD段某一截面的前后兩側(cè)面上，在不同高度各貼有五枚電阻應(yīng)變片。3和3′片位于中性層上，2和2′片與4和4′片分別位于梁的上半部分的中間和梁的下半部分的中間,1和1′位于梁的頂面,5和5′片位于梁的底面，將各對(duì)稱片進(jìn)行串接。溫度補(bǔ)償片貼在一塊與試件相同的材料上。實(shí)驗(yàn)采用增量法，即每次增加等量的荷載ΔP，測(cè)出每級(jí)荷載下各點(diǎn)的應(yīng)變?cè)隽喀う牛缓笕?yīng)變?cè)隽康钠骄?，依次求出各點(diǎn)應(yīng)力增量Δσ實(shí)＝EΔε

。

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)可采用半橋接法、公共外補(bǔ)償。即工作片與不受力的溫度補(bǔ)償片分別接到應(yīng)變儀的A、B和B、C接線柱上，其中R1為工作片，R2為溫度補(bǔ)償片。對(duì)于多個(gè)不同的工作片，用同一個(gè)溫度補(bǔ)償片進(jìn)行溫度補(bǔ)償，這種方法叫做“多點(diǎn)共補(bǔ)償”。

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、打開(kāi)測(cè)力儀電源，等待其自檢為“0000”。

2、打開(kāi)應(yīng)變儀電源，對(duì)應(yīng)變儀進(jìn)行靈敏系數(shù)K值設(shè)定和應(yīng)變片橋路電阻值選擇。

3．接線：工作片的兩根線分別接到A、B接線柱上，溫度補(bǔ)償片接到B、C接線柱上并擰緊,并用連接片將B1～B5連接起來(lái)。

4．調(diào)零：按測(cè)點(diǎn)按鈕選擇1～5，依次按“初值”和“測(cè)量”按鈕對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)零。重復(fù)幾遍，直至全部測(cè)點(diǎn)的初應(yīng)變?cè)谖醇雍奢d之前均顯示為“±0000”或最接近“±0000”。

5．加載：分四級(jí)進(jìn)行（500N→1000N→1500N→2000N），順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，對(duì)梁施加荷載，觀察測(cè)力儀讀數(shù)，記錄每級(jí)荷載作用下各點(diǎn)的應(yīng)變值（注意“+”、“－”號(hào)，“+”為拉應(yīng)變，“－”為壓應(yīng)變）。

6．測(cè)試完畢，將荷載卸去，關(guān)閉電源。

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

五、數(shù)據(jù)處理

1、計(jì)算各點(diǎn)應(yīng)力增量的實(shí)驗(yàn)值；

2、計(jì)算各點(diǎn)應(yīng)力增量的理論值；

3、計(jì)算誤差，中性層上的點(diǎn)按絕對(duì)誤差計(jì)算，其它各點(diǎn)的誤差按相對(duì)誤差計(jì)算。

4、分別畫出各點(diǎn)正應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)值和理論值沿橫截面高度的應(yīng)力分布直線，將兩者加以比較，并分析誤差的主要原因，從而驗(yàn)證理論公式。

直梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

薄壁圓筒的彎扭組合變形1．用電測(cè)法測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下一點(diǎn)主應(yīng)力的大小及方向；2．測(cè)定薄壁圓管在彎扭組合變形作用下，分別由彎矩、剪力和扭矩所引起的應(yīng)力。1．彎扭組合試驗(yàn)裝置；2．靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀。一、試驗(yàn)?zāi)康亩⒃囼?yàn)儀器彎扭組合裝置薄壁圓筒的彎扭組合變形三、試驗(yàn)原理1．結(jié)構(gòu)示意圖alFIII-I截面dDI-I截面內(nèi)力：薄壁圓筒的彎扭組合變形2．布片示意圖ABCDA、B、C、D四點(diǎn)各貼-45o、0o、45o應(yīng)變花DR12R11R10CR9R8R7BR6R5R4約定藍(lán)線應(yīng)變片為-45o

，白線為0o

，綠線為45o薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形主應(yīng)力大?。褐鲬?yīng)力方向：a是主應(yīng)力與圓管軸線的夾角3．等量逐級(jí)加載法4．指定點(diǎn)(B、D)的主應(yīng)力大小及方向共用溫度補(bǔ)償片的半橋接法，一個(gè)載荷水平下分別測(cè)B、D兩點(diǎn)6個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值1)實(shí)驗(yàn)值：薄壁圓筒的彎扭組合變形2)理論值(以B點(diǎn)為例)：Bsstt內(nèi)力應(yīng)力按平面應(yīng)力狀態(tài)分析得到：s1、s2、s3、a0分別與試驗(yàn)值比較薄壁圓筒的彎扭組合變形5．彎矩、扭矩及剪力各自引起應(yīng)力的測(cè)量2)彎矩M對(duì)應(yīng)的正應(yīng)力測(cè)量BADCR5R11取圓筒上下(B、D)兩點(diǎn)0o應(yīng)變片接成半橋線路薄壁圓筒的彎扭組合變形3)扭矩T對(duì)應(yīng)的切應(yīng)變測(cè)量取圓筒前后(A、C)兩點(diǎn)-45o、45o四個(gè)應(yīng)變片接成全橋線路R3R1AR7R9CFQAC薄壁圓筒的彎扭組合變形由胡克定律得薄壁圓筒的彎扭組合變形4)剪力FQ對(duì)應(yīng)的切應(yīng)變的測(cè)量仍取A、C兩點(diǎn)-45o、45o四個(gè)應(yīng)變片接成全橋線路，與3)不同在于R9、R7換位BADCR3R1R9R7R3R1AR7R9CFQT薄壁圓筒的彎扭組合變形1)I-I截面內(nèi)力增量：6．相關(guān)理論值計(jì)算2)I-I截面應(yīng)力增量：3)應(yīng)變?cè)隽浚罕”趫A筒的彎扭組合變形aa6．純剪切應(yīng)力狀態(tài)g與e1關(guān)系的另一推導(dǎo)gxDl薄壁圓筒的彎扭組合實(shí)驗(yàn)偏心拉伸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定矩形截面桿在偏心拉伸時(shí)橫截面上正應(yīng)力大小及其分布規(guī)律，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證偏心拉伸公式的正確性。二、儀器設(shè)備

1、多功能組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀三、試件矩形長(zhǎng)方體扁試件、材料為不銹鋼、橫截面尺寸：寬度h=32mm

厚度b=2.7mm偏心拉伸試件偏心拉伸實(shí)驗(yàn)四、試驗(yàn)原理與方法1、測(cè)點(diǎn)布置、加載見(jiàn)圖：在試件正、反兩面的對(duì)稱位置上各粘貼3片縱向應(yīng)變片，并把各對(duì)稱位置上的應(yīng)變片相應(yīng)串接。在另一相同材料的小鐵塊上粘貼2片應(yīng)變作為溫度補(bǔ)償片。實(shí)驗(yàn)時(shí)組成半橋測(cè)量。偏心拉伸實(shí)驗(yàn)2、試驗(yàn)原理在軸向拉伸試件的上下兩端開(kāi)兩個(gè)偏心孔，偏心距為e，下端通過(guò)插銷固定在基座平臺(tái)上，上端通過(guò)插銷和力的傳感器相連接。由于拉力P不通過(guò)試件橫截面形心，試件受力時(shí)便產(chǎn)生偏心拉伸。試件不僅要受到軸力P的作用，還要受到彎矩M的作用，發(fā)生軸向拉伸和彎曲的組合變形，其理論值計(jì)算如下：式中：A—試件的橫截面面積；e—偏心距；

偏心拉伸實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、打開(kāi)測(cè)力儀電源，等待其自檢為“0000”；

2、打開(kāi)應(yīng)變儀電源，預(yù)熱30分鐘，并對(duì)應(yīng)變儀進(jìn)行靈敏系數(shù)K值設(shè)定和應(yīng)變片橋路電阻值選擇。

3、按單臂半橋的連接方式，將應(yīng)變片與應(yīng)變儀相連，調(diào)1、2、3號(hào)點(diǎn)應(yīng)變初值為零。

4、將插銷插在偏心孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)手輪對(duì)試件旋加拉力，分四級(jí)加載，初載500N，荷載增量500N，最終荷載2000N。分別記錄每級(jí)荷載作用下各點(diǎn)的縱向應(yīng)變值。六、實(shí)驗(yàn)值計(jì)算偏心拉伸實(shí)驗(yàn)沖擊試驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.測(cè)定鋼材和鑄鐵的沖擊性能指標(biāo)：沖擊韌性。

2.比較鋼材和鑄鐵的抗沖擊能力和破壞斷口形狀。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

1.沖擊試驗(yàn)機(jī)。

2.游標(biāo)卡尺。沖擊試驗(yàn)機(jī)三、試件金屬?zèng)_擊試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)試件為并開(kāi)有2mm或5mm深的U形缺口的沖擊試樣（圖1）以及45°張角2mm深的V形缺口沖擊試樣（圖2）。

深度為；2mm深度為：5mm

圖1夏比形沖擊試樣圖2夏比形沖擊試樣沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理與方法實(shí)驗(yàn)時(shí)，將帶有缺口的受彎試樣安放于試驗(yàn)機(jī)的支座上，舉起擺錘使它從一定的高度自由轉(zhuǎn)動(dòng)落下，撞斷試樣。若擺錘重量為G，沖擊中擺錘的質(zhì)心高度由H0變?yōu)镠1，勢(shì)能變化為G（H0-H1），它等于沖斷試樣所消耗得的功W，即沖擊中試樣所吸收的功為：UK=W=G（H0-H1）

UK值可由指針指示的位置從度盤上讀出。因?yàn)樵嚇尤笨谔幍膽?yīng)力高度集中，UK的絕大部分為缺口局部所吸收，以試樣在缺口處的最小橫截面積A除UK

，定義為材料的沖擊韌性：

αk的單位為J/cm2。沖擊試驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)步驟1.了解沖擊試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程和注意事項(xiàng)。2.測(cè)量試樣缺口處最小橫截面積。3.將試樣安裝好。注意在安裝試樣時(shí)，不得將擺錘抬起。4.將擺錘抬起，使操縱手柄置于“預(yù)備”位置，銷住擺錘，注意在擺動(dòng)范圍內(nèi)不得有人和任何障礙物。5.將手柄迅速推至“沖擊”位置，使擺錘擺動(dòng)一次后將手柄推至“制動(dòng)位置”。6.記錄被動(dòng)指針在度盤上的讀數(shù)，即為沖斷試樣所消耗的功。取出被沖斷的試樣。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及問(wèn)題討論1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式由學(xué)生自行擬定。2、若試樣受沖后未完全折斷，報(bào)告中應(yīng)注明"未折斷"。如試驗(yàn)機(jī)沖擊能量偏低使試樣未能完全折斷，則應(yīng)在報(bào)告中注明αk大于試驗(yàn)機(jī)的讀數(shù)。3、試樣斷口有明顯夾渣、裂紋，且數(shù)據(jù)偏低時(shí)，實(shí)驗(yàn)應(yīng)重作。如試樣卡錘或操作不當(dāng)，則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)效。4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字。5、比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的αk值，繪出兩種試樣的斷口形貌，指出各自的特征。沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)七、注意事項(xiàng)1、無(wú)論是機(jī)動(dòng)沖擊機(jī)或手動(dòng)沖擊機(jī)，在高舉擺錘安裝試樣時(shí)，都必須有人托住擺錘嚴(yán)加保護(hù)，以防擺突然下落造成事故。2、手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)當(dāng)擺錘舉到需要高度時(shí)，可聽(tīng)到銷釘鎖住的聲音，為避免沖斷銷釘應(yīng)輕輕放擺。在銷釘未鎖住前切勿放手。擺錘下落尚未沖斷試樣前，不應(yīng)將控制桿推向制動(dòng)位置。3、在擺錘擺動(dòng)范圍內(nèi)，不得有任何人員活動(dòng)或放置障礙物，以保證安全。膠結(jié)疊合梁的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用電測(cè)法測(cè)定疊梁純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力大小及分布規(guī)律。2.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果探索膠結(jié)疊合梁的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀。2.多功能組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.貼有電阻應(yīng)變