材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體教學(xué)課件

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)E測(cè)G電測(cè)拉壓扭轉(zhuǎn)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)電測(cè)純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)材料常數(shù)E、μ測(cè)定實(shí)驗(yàn)

測(cè)E測(cè)G電測(cè)拉壓扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)一、低碳鋼拉伸試驗(yàn)二、低碳鋼拉伸試驗(yàn)三、鑄鐵壓縮試驗(yàn)總目錄低碳鋼：含碳量在0.25%以下的碳素鋼。試件:圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件：l=10d或l=5d試驗(yàn)條件:常溫、靜載10d5d3、實(shí)驗(yàn)概述拉伸速度：5mm/min

試驗(yàn)設(shè)備電子試驗(yàn)機(jī)刻線機(jī)液壓試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺引伸儀安裝試件開始加載F△l低碳鋼Q235拉伸時(shí)的拉伸圖杯錐狀低碳鋼拉伸破壞斷口4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析①?gòu)椥詷O限或比例極限：②屈服極限。測(cè)定三類指標(biāo)(1)強(qiáng)度指標(biāo)③強(qiáng)度極限斷后標(biāo)距的確定方法將斷裂的試件緊對(duì)到一起，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出斷裂后試件標(biāo)距間的長(zhǎng)度即得l1。

②斷面收縮率ψ：試件直徑的確定方法初始直徑d0

用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中間等直段兩端及中間這三個(gè)橫截面處的直徑，并在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直方向各測(cè)量一次并取平均值，用三個(gè)平均值中最小的值作為試件的初始直徑d0。斷后直徑d1

將斷裂的試件的斷口緊對(duì)在一起，在斷口（細(xì)頸）斷面兩個(gè)相互垂直的方向上量取并取最小值作為斷后直徑d1。

返回目錄典型斷口比較鑄鐵低碳鋼鑄鐵低碳鋼鑄鐵拉伸破壞特點(diǎn)應(yīng)力－應(yīng)變曲線為一段微彎曲線;無(wú)明顯的直線部分，無(wú)屈服、無(wú)頸縮現(xiàn)象;在較小的應(yīng)力下被拉斷；拉斷前的變形小，(1)(2)延伸率很小，是典型的脆性材料；脆性材料只有唯一的強(qiáng)度指標(biāo)(3)強(qiáng)度極限試件拉斷時(shí)所能承受的最大應(yīng)力；(4)測(cè)定指標(biāo)強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限δ

返回目錄試件：短圓柱:以免被壓彎；3、實(shí)驗(yàn)概述實(shí)驗(yàn)設(shè)備：放置試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果：①、屈服階段以前，低碳鋼的壓縮曲線拉壓曲線大致重合，拉壓時(shí)的彈性模量Ｅ，屈服極限大致相同；故塑性材料的拉壓強(qiáng)度相等。說(shuō)明：②、屈服階段以后：低碳鋼試件越壓越扁，橫截面不斷增大，抗壓能力繼續(xù)提高，得不到壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限指標(biāo)可由拉伸實(shí)驗(yàn)得到

返回目錄實(shí)驗(yàn)二、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)總目錄一、低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)二、鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)了解扭轉(zhuǎn)的變形特點(diǎn)和塑性材料與脆性材料斷口的區(qū)別，并測(cè)定低碳鋼的扭轉(zhuǎn)屈服極限τs、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限τb和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限τb。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．WNJ—1000扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)

2．低碳鋼試件、鑄鐵試件

3、實(shí)驗(yàn)概述試件實(shí)驗(yàn)設(shè)備WNJ—1000扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)

實(shí)驗(yàn)步驟1、試件的準(zhǔn)備：在試件的軸線方向用油漆畫一條直線以便觀察受扭時(shí)的變形情況。2、選擇合適的加載速率。

3、加載并觀察扭轉(zhuǎn)變形（油漆直線的變化情況）。直到斷裂，并觀察斷口形狀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（b）鑄鐵(a)低碳鋼低碳鋼破壞斷面鑄鐵破壞斷面實(shí)驗(yàn)三、電測(cè)純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)

總目錄1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證梁發(fā)生純彎曲變形條件下，橫截面正應(yīng)力線性分布規(guī)律的正確性。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)裝置2．電阻應(yīng)變儀3、實(shí)驗(yàn)概述彎曲裝置示意圖

彎曲應(yīng)力分布圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)備CLDS-2000型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)正應(yīng)力測(cè)試梁電測(cè)法的基本原理：電阻應(yīng)變測(cè)量（簡(jiǎn)稱電測(cè)法）原理是用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將被測(cè)構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量等非電量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行測(cè)量的一種實(shí)驗(yàn)方法。被測(cè)構(gòu)件電阻片電量光、電、機(jī)械傳感器測(cè)量?jī)x器數(shù)據(jù)采集與處理預(yù)測(cè)量物理參量力學(xué)參量機(jī)械參量生物參量電壓電流電阻片的構(gòu)造電阻片的工作原理金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)的物理學(xué)原理工作的。由物理學(xué)可知，導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：我們將電阻應(yīng)變片粘貼在受載構(gòu)件上，當(dāng)受到拉伸時(shí)金屬絲將被伸長(zhǎng)電阻值隨之增加，同理受到壓縮時(shí)電阻值將減小，可見電阻值隨變形而發(fā)生變化。由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)變形在一定范內(nèi)，線應(yīng)變與電阻變化率之間存在線性關(guān)系。即：應(yīng)變儀電橋的工作原理采用惠斯通電橋電路測(cè)量應(yīng)變片的阻值變化。四臂電橋如圖所示：當(dāng)在小應(yīng)變、等橋臂（R1=

R2=

R3=R4）、相同的靈敏系數(shù)時(shí)，上式簡(jiǎn)化成下式：若電橋的四個(gè)臂均與粘貼于構(gòu)件上的電阻片相連，當(dāng)構(gòu)件變形時(shí)，橋臂上的阻值分別變?yōu)椋篟1+R1、R2+R2、R3+R3、R4+R4。此時(shí)BD點(diǎn)的輸出電壓為：可以證明輸出電壓與橋臂阻值的關(guān)系：幾種常用的組橋方式：1.單臂測(cè)量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：2.半橋測(cè)量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：3.對(duì)臂測(cè)量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：4.全橋測(cè)量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：溫度補(bǔ)償片（?橋測(cè)量或稱單點(diǎn)測(cè)量）

引起電阻片的阻值改變的因素：1.機(jī)械變形；2.溫度變化。溫度變化引起阻值改變的量是無(wú)用的量。可以利用電橋加減特性，通過(guò)溫度補(bǔ)償片來(lái)消除。即單臂（?橋）測(cè)量。43半橋測(cè)量在AB，BC兩個(gè)臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。43對(duì)臂測(cè)量

在AB，CD兩個(gè)臂上接工作片，BC，DA接溫度補(bǔ)償片。四個(gè)臂的電阻同處一個(gè)溫度場(chǎng)，溫度影響相互抵消。全橋測(cè)量

電橋的四個(gè)臂上接工作片，都參與機(jī)械變形，同處一個(gè)溫度場(chǎng)，溫度影響相互抵消。實(shí)驗(yàn)步驟1．測(cè)量梁的橫截面尺寸b、h。2．按指定的、長(zhǎng)度架設(shè)梁，并仔細(xì)調(diào)整使之平穩(wěn)。3．將各點(diǎn)電阻片導(dǎo)線接在應(yīng)變儀的預(yù)調(diào)平衡箱上，按半橋線路連接，然后，開啟電源，預(yù)熱儀器，并將靈敏系數(shù)K鈕旋旋到所需刻度（或相應(yīng)的標(biāo)定數(shù)）。4．按給定的載荷加載實(shí)驗(yàn)。從P0～Pn，每次載荷下記錄各點(diǎn)的讀數(shù)。純彎曲情況實(shí)驗(yàn)2～3次。5．整理數(shù)據(jù)，經(jīng)教師檢查通過(guò)后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，整理儀器用具。實(shí)驗(yàn)四、測(cè)E、測(cè)G實(shí)驗(yàn)一、彈性模量E的測(cè)定二、剪切彈性模量G的測(cè)定總目錄1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用引伸儀（主要是千分表）測(cè)定材料的拉伸彈性模量E；2．驗(yàn)證虎克定律；3．學(xué)會(huì)使用扭轉(zhuǎn)儀，學(xué)會(huì)用逐級(jí)加載法測(cè)定材料的剪切模量G。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備引伸儀、測(cè)E實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測(cè)G儀、游標(biāo)卡尺、卷尺

測(cè)E測(cè)G測(cè)E測(cè)G

千分表是通過(guò)齒輪或杠桿將一般的直線位移（直線運(yùn)動(dòng)）轉(zhuǎn)換成指針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后在刻度盤上進(jìn)行讀數(shù)的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。讀取方法指示值＝短針的指示值＋長(zhǎng)針的指示值注意：指示值一定要從正對(duì)面讀取3、實(shí)驗(yàn)概述（1）彈性模量E材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其荷載與變形的關(guān)系為：若已知荷載P及試件尺寸，只要測(cè)得試件伸長(zhǎng)△L即可得出彈性模量E（2）剪切模量G采用“增量法“逐級(jí)加載4、實(shí)驗(yàn)步驟1)測(cè)量試件直徑，在標(biāo)距范圍內(nèi)取三處，每處互相垂直測(cè)得的兩直徑的平均值為該處直徑，再取三個(gè)平均直徑的再平均作為計(jì)算直徑。2)調(diào)節(jié)千分表至“0”；3）分五次加載，每加一次，記錄下百分表的讀數(shù)；4)計(jì)算增量△P作用下，試件所產(chǎn)生的變形增量5)計(jì)算變形增量的平均值，代入公式即得材料的彈性模量E；

測(cè)E測(cè)G