材料力學實驗報告標準答案要點

力學實驗報告標準答案長安大學力學實驗教學中心PAGEPAGE10目 錄一、拉伸實驗 2二、壓縮實驗 4三、拉壓彈性模量E測定實驗 6四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗 8五、扭轉(zhuǎn)破壞實驗 10六、純彎曲梁正應(yīng)力實驗 12七、彎扭組合變形時的主應(yīng)力測定實驗 15八、壓桿穩(wěn)定實驗 18一、拉伸實驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗儀器見教材。實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理：例:(一)低碳鋼試件試驗前最小平均直徑d= 10.14mm截面面積A= 80.71 mm2計算長度L= 100 mm試驗前草圖

試 驗 后最小直徑d= 5.70 mm截面面積A= 25.50 mm21計算長度L= 133.24 mm1試驗后草圖強度指標:sP = KN 屈服應(yīng)力σ=P/A MPsP = KN 強度極限

s s a=P/A MPb塑性指標:

b b aL-L AA伸長率 1 100% 33.24% 面積收縮率 1100% 68.40%L A低碳鋼拉伸圖:（二）鑄鐵試件試驗前d=10.16A=81.03mm2L=100mm試驗前草圖

試驗后最小直徑d= 10.15 mm截面面積A= 80.91 mm21計算長度L≈ 100 mm1試驗后草圖強度指標:

最大載荷Pb

= KN強度極限σ=P/A=MP問題討論：

b b a1試件延伸率是否相同?答:拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關(guān),同時與試件的標距長度有關(guān).試件試驗中必須采用標準試件或比例試度存在某種特殊比例關(guān)系除2、分析比較兩種材料在拉伸時的力學性能及斷口特征.教師簽字:_ 日 期: 二、壓縮實驗報告標準答案見教材。見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例：(一)試驗記錄及計算結(jié)果材料材料試件尺寸低碳鋼直徑dmm長度L= mm面積A= 176.63鑄鐵直徑d= mm長度L= 面積A= 176.63試驗前試件形狀草圖試驗后屈服載荷屈服應(yīng)力P= KNσ= MPssaP= _KNσ=_MPbb a問題討論：1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線夾角，在斷口位置剪應(yīng)切破壞。2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時力學性質(zhì)有何不同?結(jié)構(gòu)工程中怎樣合理使用這兩類不同性質(zhì)的材料?答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件破壞。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與教師簽字: 日 期: 三、拉壓彈性模量E測定試驗報告實驗目的：實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：（一）碳鋼試件尺寸（二）引伸儀測量記錄:

計算長度L= mm直 徑d= mm截面面積A= mm2左左讀數(shù)P(KN)A(格)1表讀數(shù)差ΔA1(格)右2(格)表讀數(shù)差ΔA2(格)1 22 43648510671214（三）數(shù)據(jù)處理結(jié)果2平均(ΔA)= 平均(ΔA)=21

()(A)＝12212平均伸長增量(ΔL)= mm碳鋼彈性模量E PL MPa(L問題討論：1、試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為什么?答:彈性模量是材料的固有性質(zhì)，與試件的尺寸和形狀無關(guān)。2否相同?為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量?答:逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量此時是否處于彈性狀態(tài)，以保證實驗結(jié)果的可靠性。教師簽字: 日 期: 四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一)試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果試試件尺材料直徑mm標距長度L0寸LR碳鋼10190mm150mm150mm扭矩Mn相對扭轉(zhuǎn)角

1 2 3 4 5 6GMnL0PIP

32MnL0d4(二)結(jié)果比較(μ=0.3)理論計算理論計算實驗值誤差%G理2(1)EGPaG=實GPa問題討論：1、試驗過程中,有時候在加砝碼時,百分表指針不動,這是為什么?應(yīng)采取什么措施?答：檢查百分表是否接觸測臂或超出百分表測量上限，應(yīng)調(diào)整百分表位置。2、測G時為什么必須要限定外加扭矩大小?答：所測材料的G必須是材料處于彈性狀態(tài)下所測取得，故必須控制外加扭矩大小。教師簽字: 日 期: 五、扭轉(zhuǎn)破壞實驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一) 試驗數(shù)據(jù)記錄尺尺寸碳試鋼件材料鑄鐵直徑d(mm)1010010100mm3Wp16 0.2d屈服扭矩Msd3200200破壞扭矩Mb35.5N·m80.5N·m46.5N·m(二) 性能計算1、碳鋼:扭轉(zhuǎn)屈服極限:

Ms177.3MPaMs W

pWbMn 402.4MPaWbp2

b232.5MPaMb WMp問題討論：1、碳鋼與鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)破壞情況有什么不同?分析其原因.答：碳鋼扭轉(zhuǎn)形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。鑄鐵扭轉(zhuǎn)形變小，沒有屈服階段，斷口為和軸線成為拉應(yīng)力破壞。2、鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉(zhuǎn)的方向有無直接關(guān)系?為什么?答：有關(guān)系。所以鑄鐵斷口和扭轉(zhuǎn)方向有關(guān)。教師簽字: 日 期: 六、純彎曲梁正應(yīng)力試驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例：1、原始數(shù)據(jù)記錄:試件材料彈性模量E 載荷低碳鋼 213GPa 4000NFF64FF64y221y1y23157aa×

距中性層 試件尺寸Y=10mm b=20mm L=620mm1Y=15mm h=40mma=150mm2hhbb3、記錄及計算結(jié)果載荷載荷4000Ｎ應(yīng)變(με)測點1234567ε1ε2ε平均值34、結(jié)果比較:應(yīng)力(MP應(yīng)力(MPa實驗值理論值 實 理%理誤差σσσσσσσ1234560-28.1328.13-42.4042.40-56.2556.2575、作出截面應(yīng)力分布圖:（理論分布）-56.25MPa56.25MPa問題討論：實驗時未考慮梁的自重,是否會引起測量結(jié)果誤差?為什么?了測量電路的平衡（然后加載進行測量，所測的數(shù)（或差值）是外載荷引起的，與梁自重無關(guān)。教師簽字: 日 期: 七、彎扭組合變形時的主應(yīng)力測定實驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一) 原始數(shù)據(jù)記錄E試件計算長度70GPa0.33L1300mm力臂長度L2200mm載荷試件內(nèi)徑試件外徑(N) d D36mm 40mm(二) 彎扭組合試驗臺裝置圖LL1BLCAdDLD2PAA(C)次數(shù)載荷ΔP初始值150N250N350N450Nε-45°ε0°ε45°B(D)次數(shù)載荷ΔP初始值150N250N350N450Nε-45°ε0°ε45°一二三平均一二三平均一二三平均000114-1-111190-2-184265-2-257342-3-331一二三平均一二三平均一二三平均000165201-31274336-52383469-74493604-95(四) 數(shù)據(jù)處理求出A、B(或C'、D')點主應(yīng)力大小及方向.利用公式:2E 1 1 222313tg

2 ) )2 )245 45 45 0 0 45 45A(C

0

45

45載荷載荷計算結(jié)果σ13tg2α150N250N150N250N350N450N備注6.08/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPa35.5238.6139.1539.58150N250N350N450N備注15.78/-1.7826.22/-3.0336.64/-4.3647.17/-5.59MPa-0.73-0.72-0.72-0.72載荷載荷計算結(jié)果σ13tg2α問題討論：1、畫出指定A、B點的應(yīng)力狀態(tài)圖.答：σxσxτA點 Bσxσxτ τ2、要測取彎曲正應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,應(yīng)如何連接電橋電路?B BB A C0 D0A CUDB

45 45A CUDBR R A45D E E

C45測取彎曲正應(yīng)力 測取扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力教師簽字: 日 期: 無支撐Pcr無支撐Pcr應(yīng)變ε（最大-400μεε1/2ε（最大-1750μεε次)3平均備注實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一) 原始數(shù)據(jù)記錄b試件厚度20mm 2mm396mmEε213GPaK2.35με/N0-4με(二) 實驗數(shù)據(jù)記錄表格:豎向位移δ(mm) (第1次)(第20.01-240.02-780.04-1700.06-2730.08-3540.10-3840.12-3930.14-400(三) 數(shù)據(jù)結(jié)果處理p-δP

max

o

=168.5NPBˊPBˊB″CBAˊA″Pcr0 δP-δ曲線PP值.cr cr無支撐時：P=168.5NP

743.0Ncr實驗值與理論值比較:

cr

2EI 178.7N(L)2

cr理誤差百分率

Pcr實

Pcr理100%6