材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)-xiu

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)九江學(xué)院土木工程與城市建設(shè)學(xué)院工程力學(xué)教研室材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸泴?shí)驗(yàn)一低碳鋼和鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四等強(qiáng)度矩形截面梁的彎曲試驗(yàn)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一低碳鋼和鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)是測(cè)定材料力學(xué)性能的最根本最重要的實(shí)驗(yàn)之一。由本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的結(jié)果，可以說(shuō)明材料在靜力拉伸下的一些性能，諸如材料對(duì)載荷的抵抗能力的變化規(guī)律、材料的彈性、塑性、強(qiáng)度等重要機(jī)械性能，這些性能是工程上合理地選用材料和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的重要依據(jù)。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼的屈服極限бs、強(qiáng)度極限бb、延伸率δ、截面收縮率ψ。2、測(cè)定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度極限бb。3、觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過(guò)程中表現(xiàn)的現(xiàn)象，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線〔F-△L曲線〕。4、分析和比較低碳鋼和鑄鐵的拉伸力學(xué)性能和破壞特征。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

材料試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、試樣劃線器等。三、拉伸試件金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)常用的試件形狀如下圖。圖中工作段長(zhǎng)度稱(chēng)為標(biāo)距，試件的拉伸變形量一般由這一段的變形來(lái)測(cè)定。

為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果可以互相比較，試件必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做成標(biāo)準(zhǔn)試件，即L=5d或L=10d。對(duì)于一般板狀材料的拉伸實(shí)驗(yàn)，也應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做成矩形截面試件，其截面面積和試件標(biāo)距關(guān)系為L(zhǎng)=11.3A0.5或L=5.65A0.5，A為標(biāo)距段內(nèi)的截面積。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)2、鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)：1〕、試件的準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量中間和兩端三處直徑取最小值計(jì)算試件截面面積，根據(jù)鑄鐵的強(qiáng)度極限，估計(jì)拉伸試件的最大載荷。2〕、試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備：與低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)相同3〕、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：開(kāi)動(dòng)機(jī)器，緩慢均勻加載直到斷裂為止。記錄最大載荷，觀察自動(dòng)繪圖裝置上的曲線。將最大載荷值除以試件的原始截面積，就得到鑄鐵的強(qiáng)度極限。因?yàn)殍T鐵為脆性材料在變形很小的情況下就會(huì)斷裂，所以鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小，很難測(cè)出。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄2、低碳鋼和鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)實(shí)報(bào)六、思考題1、比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時(shí)的主要力學(xué)性能及實(shí)用價(jià)值。2、描述拉伸實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種現(xiàn)象并試做解釋。3、低碳鋼拉伸的曲線圖的最初階段呈曲線，試解釋之。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求1、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器4、實(shí)驗(yàn)原理5、實(shí)驗(yàn)步驟6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄及整理7、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析8、思考題以上內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中必須交代清楚，缺一不可，否那么重做。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)自動(dòng)控制程序的參數(shù)設(shè)置與結(jié)果處理

1、程序翻開(kāi)

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)2、聯(lián)機(jī)

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)3、試樣錄入：試樣編號(hào)，直徑和原始標(biāo)距

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)4、參數(shù)設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)5、初始試驗(yàn)力：40N；橫梁速度：2mm/min

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)6、自動(dòng)計(jì)算設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束條件設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)8、選擇傳感器

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)9、坐標(biāo)增量設(shè)置，全部參數(shù)設(shè)置完畢，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查以后，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)10、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，分析數(shù)據(jù)

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)11、特征數(shù)據(jù)分析

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)12、樣點(diǎn)采集

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)

在工程實(shí)際中，有些構(gòu)件承受壓力，而材料由于載荷形式的不同其表現(xiàn)的機(jī)械性能也不同。因此除了通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)了解金屬材料的拉伸性能外，有時(shí)還要作壓縮實(shí)驗(yàn)來(lái)了解金屬材料的壓縮性能。一般對(duì)于鑄鐵、水泥、磚、石頭等主要承受壓力的脆性材料才進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，而對(duì)于塑性金屬或合金進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)是主要目的是為了材料研究。例如灰鑄鐵在拉伸和壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限不相同，因此工程上就利用鑄鐵壓縮強(qiáng)度較高這一特點(diǎn)用來(lái)制造機(jī)床底座、床身、汽缸、泵體等。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、測(cè)定在壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限бs，及鑄鐵的強(qiáng)度極限бb。

2、觀察它們的破壞現(xiàn)象，并比較這兩種材料受壓時(shí)的特性，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線〔曲線〕。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：材料試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺h(yuǎn)

三、試件d金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形，如下圖，并制定1≤h/d≤3低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理1、低碳鋼低碳鋼軸向壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗(yàn)機(jī)夾具間存在摩擦，約束了橫向變形，故試樣出現(xiàn)鼓脹。為了減少鼓脹效應(yīng)的影響，通常在端面上涂上潤(rùn)滑劑。壓縮過(guò)程中的彈性模量、屈服點(diǎn)與拉伸時(shí)相同。繼續(xù)加載，試樣越壓越扁，由于橫截面上面積不斷增大，試樣抗壓能力也隨之提高，曲線繼續(xù)上升，所以一般不發(fā)生壓縮的破壞。因此不測(cè)抗壓強(qiáng)度極限。

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)2、鑄鐵由于變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯，而是當(dāng)盈利到達(dá)一定值后，試樣在軸線大約成45°-55°方向上發(fā)生斷裂。將最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力Fb值除以原試樣橫截面面積A，即得鑄鐵的抗壓強(qiáng)度=Fb/A。五、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、低碳鋼的壓縮實(shí)驗(yàn)1〕、試件準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件的直徑，在試件中部相互垂直的方向上測(cè)兩次，求平均值。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)2〕、試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備：首先了解試驗(yàn)機(jī)的根本構(gòu)造原理和操作方法，學(xué)習(xí)試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程。選擇適宜的橫梁移動(dòng)范圍，然后將試件盡量準(zhǔn)確地放在機(jī)器活動(dòng)承墊中心上，開(kāi)動(dòng)機(jī)器，使橫梁上壓頭落在萬(wàn)向頭上，使試件承受軸向壓力。

3〕、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：開(kāi)動(dòng)機(jī)器，使試件緩慢均勻加載，低碳鋼在壓縮過(guò)程中，產(chǎn)生屈服以前根本情況與拉伸時(shí)相同，載荷到達(dá)B時(shí)，位移-負(fù)荷曲線變平緩，這說(shuō)明材料產(chǎn)生了屈服，當(dāng)載荷超過(guò)B點(diǎn)后，塑性變形逐漸增加，試件橫截面積逐漸明顯地增大，試件最后被壓成鼓形而不斷裂，故只能測(cè)出產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)的載荷Fs，由бs=Fs/A得出材料受壓時(shí)的屈服極限而得不出受壓時(shí)的強(qiáng)度極限。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)2、鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)鑄鐵壓縮與低碳鋼的壓縮實(shí)驗(yàn)方法相同，但鑄鐵受壓時(shí)在很小的變形下即發(fā)生破壞，只能測(cè)出Fb，由бb=Fb/A得出材料強(qiáng)度極限。鑄鐵破壞時(shí)的裂縫約與軸線成45°-55°角左右。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄2、低碳鋼和鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)報(bào)七、思考題1、比較低碳鋼和鑄鐵壓縮時(shí)的主要力學(xué)性能及實(shí)用價(jià)值。2、低碳鋼壓縮時(shí)試樣呈鼓形，且須在端面涂潤(rùn)滑劑，為什么？。3、試解釋鑄鐵的斷口。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)自動(dòng)控制程序的參數(shù)設(shè)置與結(jié)果處理

1、程序翻開(kāi)

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)2、聯(lián)機(jī)

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)3、試樣錄入：試樣編號(hào)，直徑和原始標(biāo)距

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)4、參數(shù)設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)5、初始試驗(yàn)力：40N；橫梁速度：2mm/min

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)6、自動(dòng)計(jì)算設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束條件設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)8、選擇傳感器

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)9、坐標(biāo)增量設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)10、全部參數(shù)設(shè)置完畢，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查以后，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、初步掌握電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)；2、初步掌握焊線和檢查。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材1、電阻應(yīng)變片2、試件3、砂布4、丙酮〔或酒精〕等清洗器材5、502粘接劑6、測(cè)量導(dǎo)線7、電烙鐵8、萬(wàn)用表金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)三、電阻應(yīng)變片的工作原理1、電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。2、當(dāng)試件受力在該處沿電阻絲方向發(fā)生線變形時(shí)，電阻絲也隨著一起變形〔伸長(zhǎng)或縮短〕，因而使電阻絲的電阻發(fā)生改變〔增大或縮小〕。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、定出試件被測(cè)位置，畫(huà)出貼片定位線。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)

2、在貼片處用細(xì)砂布按45°方向交叉打磨。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)3、然后用浸有丙酮〔或酒精〕的棉球?qū)⒋蚰ヌ幉料锤蓛簟蹭撛嚰帽耷?，鋁試件用酒精棉球〕直至棉球潔白為止。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)4、一手拿住應(yīng)變片引線，一手拿502膠，在應(yīng)變片基底底面涂上502膠〔擠上一滴502膠即可〕。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)5、立即將應(yīng)變片底面向下放在試件被測(cè)位置上，并使應(yīng)變片基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)定位線。將一小片薄膜蓋在應(yīng)變片上，用手指柔和滾壓擠出多余的膠，然后手指靜壓一分鐘，使應(yīng)變片和試件完全粘合后再放開(kāi)。從應(yīng)變片無(wú)引線的一端向有引線的一端揭掉薄膜。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)6、在緊連有引線的一側(cè)粘貼一片連接片。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)7、將應(yīng)變片的引線焊接在連接片上。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)8、將連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在連接片上，然后用絕緣膠布把導(dǎo)線固定在構(gòu)件上。金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)五、思考題1、為什么說(shuō)電阻應(yīng)變片具有放大電阻的能力？2、為什么要用砂紙打磨試件外表？金屬應(yīng)變片的粘貼實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變片的原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理。2、初步掌握利用電阻應(yīng)變片和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測(cè)定指定點(diǎn)應(yīng)變的方法〔即電測(cè)法〕。3、利用電測(cè)法測(cè)定等強(qiáng)度矩形截面梁橫截面上的最大正應(yīng)力及泊松比。4、驗(yàn)證橫截面上最大正應(yīng)力的計(jì)算公式及泊松比。等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

電阻應(yīng)變片、等強(qiáng)度矩形截面梁、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。

三、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀是將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓〔或電流〕的變化，并進(jìn)行放大，然后轉(zhuǎn)換成應(yīng)變數(shù)值的電子儀器。電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓〔或電流〕信號(hào)主要是通過(guò)應(yīng)變電橋(惠斯頓電橋)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)四、等強(qiáng)度矩形截面梁的彎曲1、等強(qiáng)度矩形截面梁設(shè)梁的長(zhǎng)度為l，高度為h，固定端寬度為b，在梁的右端加一集中力，假設(shè)各橫截面上的最大正應(yīng)力相等，那么：Fx/(yh2/6)=Fl/(bh2/6)于是：y=bx/l故等強(qiáng)度矩形截面梁的上下外表應(yīng)該是如上圖的三角形。等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)2、主要參數(shù)1〕、梁：Q235鋼，E=210GPa，l=300mm，h=5mm，b=50mm，x1=60mm，x2=180mm。2〕、荷載：每個(gè)砝碼10N，砝碼托盤(pán)1.3N。3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1〕、粘貼應(yīng)變片：可分別在梁的上下外表各處沿軸向和橫向粘貼應(yīng)變片〔不做〕。2〕、調(diào)試梁的位置：旋轉(zhuǎn)臺(tái)座底部的旋鈕，使梁的上外表大致水平。3〕、將工作應(yīng)變片和溫度補(bǔ)償片接入應(yīng)變儀，接通電源并調(diào)好應(yīng)變儀：等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)

〔1〕、接線儀器后面板有十組端子，叫十個(gè)通道，每個(gè)端子測(cè)一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)端子有5個(gè)接線孔：

應(yīng)變儀的第一個(gè)端子接補(bǔ)償片：A，B兩端接應(yīng)變片，D，E兩端用導(dǎo)線短路應(yīng)變儀的第二三四五個(gè)端子接工作片：各端子的A，B兩端接應(yīng)變片，D，E兩端用導(dǎo)線短路接線方法：先用螺絲刀松開(kāi)孔上的螺釘，將導(dǎo)線插入下方的小孔，然后用螺絲刀上緊螺釘，將導(dǎo)線固定。

等強(qiáng)度矩形截面梁彎曲實(shí)驗(yàn)〔2〕、應(yīng)變儀的設(shè)置：按設(shè)置