(3.1)-《材料力學(xué)B》(B12003)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《材料力學(xué)B》(B12003)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本情況：1．開課基本情況《材料力學(xué)B》課程教學(xué)計(jì)劃總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí),教學(xué)計(jì)劃實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí),不是獨(dú)立設(shè)課。2．所屬類型及服務(wù)專業(yè)《材料力學(xué)B》是一門基礎(chǔ)技術(shù)課,服務(wù)于土木工程、車輛工程、能源與動(dòng)力工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械及其自動(dòng)化等國家一流建設(shè)本科專業(yè)。3．本大綱修訂時(shí)間：2021年4月二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和要求：通過材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)和掌握常用材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本技能與基本方法。初步認(rèn)識(shí)和掌握電測(cè)試驗(yàn)應(yīng)力分析的基本原理與測(cè)試方法。加深對(duì)材料力學(xué)基本理論知識(shí)的理解與應(yīng)用。三、學(xué)時(shí)分配及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表本課程實(shí)驗(yàn)共安排4個(gè)必選實(shí)驗(yàn)，教學(xué)計(jì)劃要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為8學(xué)時(shí)。編碼實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)數(shù)/學(xué)分每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)類型必選/可選首開時(shí)間B1200301材料拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)25驗(yàn)證必選1980B1200302材料扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)25驗(yàn)證必選1980B1200303純彎曲正應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)22綜合必選1990B1200304彎扭組合主應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)22綜合必選1990四、實(shí)驗(yàn)課的考核：計(jì)分法。全部實(shí)驗(yàn)滿分100分占材料力學(xué)課程考試總分的10%?？己藰?biāo)準(zhǔn)：（1）拉伸、壓縮30分，（2）扭轉(zhuǎn)20分，（3）彎曲20分，(4)彎扭組合實(shí)驗(yàn)30分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)考核要求將實(shí)驗(yàn)成績(jī)定為各個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)分值的20%，40%，60%，80%，100%五個(gè)等級(jí)。100%：考勤全勤；實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作熟練規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理正確無誤，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫工整、內(nèi)容完整。80%：考勤全勤；實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫工整、內(nèi)容完整。60%：考勤全勤；實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作基本規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集基本準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫工整、內(nèi)容完整。40%：考勤全勤；實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作基本規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集欠準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理存在錯(cuò)誤，能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。20%：考勤部分缺勤；實(shí)驗(yàn)操作欠熟練規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)欠準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理存在錯(cuò)誤，基本能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（參考）書和實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一拉伸、壓縮破壞實(shí)驗(yàn)拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)是研究材料力學(xué)性能的最基本試驗(yàn)，方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠。工礦企業(yè)，研究所一般都用此類方法對(duì)材料進(jìn)行出廠檢驗(yàn)或進(jìn)廠復(fù)檢，用測(cè)得的σs、σb(σ0.2)、δ和Ψ等指標(biāo)來評(píng)定材質(zhì)和進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算。因此，對(duì)材料進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)具有工程實(shí)際意義。不同材料在拉伸和壓縮過程中表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能和現(xiàn)象。低碳鋼和鑄鐵分別是典型的塑性材料和脆性材料。低碳鋼材料具有良好的塑性，在拉伸試驗(yàn)中彈性、屈服、強(qiáng)化、和頸縮四個(gè)階段尤為明顯和清楚。低碳鋼材料在壓縮中的彈性階段、屈服階段與拉伸試驗(yàn)基本相同，低碳鋼試樣最后只能被壓扁而不能被壓斷，無法測(cè)定其壓縮強(qiáng)度極限。因此，一般只對(duì)低碳鋼材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)而不進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察分析低碳鋼的拉伸過程和鑄鐵的拉伸、壓縮過程，比較其力學(xué)性能。2、測(cè)定低碳鋼的σs、σb、δ、Ψ；測(cè)定鑄鐵的拉伸強(qiáng)度極限σb。3、測(cè)定鑄鐵的壓縮強(qiáng)度極限σb；4、了解材料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，掌握操作方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備電子萬能試驗(yàn)機(jī)。液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)。X—Y記錄儀。游標(biāo)卡尺。拉伸和壓縮試樣試樣的制備應(yīng)按照相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975的要求切取樣坯和制備試樣。試驗(yàn)表明，所用試樣的形狀和尺寸，對(duì)其性能測(cè)試結(jié)果有一定影響。為了使金屬材料拉伸試驗(yàn)的結(jié)果具有可比性與符合性，國家已制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，拉伸試樣為比例試樣，試樣的橫截面形狀為圓形。這兩種試樣便于機(jī)加工，也便于尺寸的測(cè)量和夾具的設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)所用的拉伸試樣是經(jīng)機(jī)加工制成的圓形橫截面的長(zhǎng)比例試樣,即L=10d。如圖1所示。鑄鐵壓縮試樣，d≤h0≤3d。 圖1

拉伸試件圖2-鑄鐵壓縮試樣實(shí)驗(yàn)原理和方法1.低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)（1）屈服極限σs及強(qiáng)度極限σb的測(cè)定試樣加載到達(dá)屈服階段時(shí)，低碳鋼的P－Δl曲線呈鋸齒形（圖1-2）。與最高載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服極限，它受變形速度和試樣形狀的影響，一般不作為強(qiáng)度指標(biāo)。同樣，載荷首次下降的最低點(diǎn)（初始瞬時(shí)效應(yīng)）也不作為強(qiáng)度指標(biāo)。一般把初始瞬時(shí)效應(yīng)之后的最低載荷Ps對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服極限σs，以試樣的初始橫截面面積A0除Ps，即得屈服極限。屈服階段過后，進(jìn)入強(qiáng)化階段，試樣又恢復(fù)了承載能力（圖1-2）。載荷到達(dá)最大值Pb時(shí)，試樣某一局部的截面明顯縮小，出現(xiàn)“頸縮”現(xiàn)象。以試樣的初始橫截面面積A0除Pb，即得強(qiáng)度極限。圖1-2低碳鋼拉伸時(shí)的P－Δl曲線（2）延伸率δ及斷面收縮率ψ的測(cè)定試樣的標(biāo)距原長(zhǎng)為l0，拉斷后將兩端試樣緊密地對(duì)接在一起，量出拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)為l1，延伸率為試樣拉斷后，設(shè)頸縮處的最小橫截面面積為A，由于斷口不是規(guī)則的圓形，應(yīng)在兩個(gè)相互垂直的方向上量取最小截面的直徑，以其平均值計(jì)算A，然后按下式計(jì)算斷面收縮率:2、鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)由于鑄鐵在拉伸過程中沒有屈服階段，且在很不顯著的變形下即斷裂，故對(duì)鑄鐵只能測(cè)得其強(qiáng)度極限，即3.鑄鐵的壓縮壓縮試樣一般制成圓柱形，高h(yuǎn)o與直徑d之比在1～3的范圍內(nèi)。目前常用的壓縮試驗(yàn)方法是兩端平壓法。這種方法使試樣的上下兩端與試驗(yàn)機(jī)承墊板之間會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，它們阻礙著試樣上部及下部的橫向變形，導(dǎo)致測(cè)得的抗壓強(qiáng)度較實(shí)際偏高。當(dāng)試樣的高度相對(duì)增加時(shí)，摩擦力對(duì)試樣中部的影響就變小了，因此抗壓強(qiáng)度與比值ho/d有關(guān)。由此可見，壓縮試驗(yàn)是與試驗(yàn)條件有關(guān)的。為了在相同的試驗(yàn)條件下，對(duì)不同材料的抗壓性能進(jìn)行比較，應(yīng)對(duì)ho/d的值作出規(guī)定。實(shí)踐表明，此值取在1～3的范圍內(nèi)為宜。若小于l，則摩擦力的影響太大；若大于3，雖然摩擦力的影響減小，但穩(wěn)定性的影響卻顯著增大。圖2-2鑄鐵壓縮時(shí)的P－Δl曲線灰鑄鐵在拉伸時(shí)是屬于塑性很差的一種脆性材料，無屈服現(xiàn)象出現(xiàn)，其P－Δl曲線示意圖見圖6。鑄鐵的斷裂有兩個(gè)特點(diǎn)：一是斷口為斜斷口；二是壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限遠(yuǎn)比拉伸時(shí)為高（虛線為鑄鐵拉伸時(shí)的曲線），大致是拉伸時(shí)的3—4倍。實(shí)驗(yàn)五低碳鋼和鑄鐵拉伸及壓縮實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)日期：室溫小組成員實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)備（三）實(shí)驗(yàn)記錄表1-1拉伸實(shí)驗(yàn)試件原始尺寸材料標(biāo)距L0（mm）直徑d0(mm)橫截面面積A0（mm）橫截面Ⅰ橫截面Ⅱ橫截面Ⅲ(1)(2)(1)(2)(1)(2)低碳鋼鑄鐵表1-2拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄低碳鋼(1)(2)(3)(4)鑄鐵（四）結(jié)果處理表1-3拉伸實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果材料強(qiáng)度指標(biāo)塑性指標(biāo)斷口形狀σs(MN/m2)σb(MN/m2)(δ%)(ψ%)低碳鋼鑄鐵低碳鋼鑄鐵（五）拉伸圖OO低碳鋼△LPO鑄鐵△LP（六）問題討論1．按照試驗(yàn)機(jī)上自動(dòng)繪出的P—△L圖，試就低碳鋼和鑄鐵在拉伸時(shí)所得的機(jī)械性能進(jìn)行比較和分析，認(rèn)識(shí)塑性材料和脆性材料的特點(diǎn)，并在P—△L圖上標(biāo)明低碳鋼試件在實(shí)驗(yàn)中看到的四個(gè)變形階段。ob階段為：材料特點(diǎn)bc階段為：塑性材料ce階段為：脆性材料ef階段為：2．低碳鋼、鑄鐵拉伸破壞的主要原因。成績(jī)教師簽字日期壓縮實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)日期：室溫小組成員（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)設(shè)備（三）實(shí)驗(yàn)記錄表1-4壓縮實(shí)驗(yàn)試件原始尺寸材料高度h0（mm）直徑d0(mm)橫截面面積A0（mm）橫截面Ⅰ橫截面Ⅱ橫截面Ⅲ(1)(2)(1)(2)(1)(2)鑄鐵（四）結(jié)果處理表1-5壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果材料屈服載荷Ps（KN）最大載荷Pb（KN）屈服極限σs（MN/m2）強(qiáng)度極限σb（MN/m2）破壞形式簡(jiǎn)圖低碳鋼鑄鐵鑄鐵（五）壓縮圖O鑄鐵△LP（六）問題討論（1）根據(jù)拉伸和壓縮兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析鑄鐵的機(jī)械性能。壓縮時(shí)強(qiáng)度極限拉伸時(shí)強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限比值壓縮與拉伸時(shí)性能特點(diǎn)（2）如果略去摩擦力的影響，鑄鐵試件應(yīng)沿著與軸線約成45°傾斜的截面破壞。為什么？成績(jī)教師簽字日期實(shí)驗(yàn)二扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)：扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力和抗扭強(qiáng)度。2.測(cè)定灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)：抗扭強(qiáng)度。3.繪制低碳鋼和灰鑄鐵的扭轉(zhuǎn)圖，比較低碳鋼和灰鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞形式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)2.游標(biāo)卡尺三、實(shí)驗(yàn)試樣按冶金部標(biāo)準(zhǔn)采用圓形截面試件，兩端成六角形。如圖11所示。aaaa圖11扭轉(zhuǎn)試件圖圓形截面試樣的直徑，標(biāo)距或，平行部分的長(zhǎng)度為。若采用其它直徑的試樣，其平行部分的長(zhǎng)度應(yīng)為標(biāo)距加上兩倍直徑。試樣頭部的形狀和尺寸應(yīng)適合扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的夾頭夾持。由于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試樣表面的切應(yīng)力最大，試樣表面的缺陷將敏感地影響試驗(yàn)結(jié)果，所以，對(duì)扭轉(zhuǎn)試樣的表面粗糙度的要求要比拉伸試樣的高。對(duì)扭轉(zhuǎn)試樣的加工技術(shù)要求參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB10128—88。四、實(shí)驗(yàn)原理與方法1.測(cè)定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)試樣在外力偶矩的作用下，其上任意一點(diǎn)處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。隨著外力偶矩的增加，測(cè)矩盤上的指針會(huì)出現(xiàn)停頓，這時(shí)指針?biāo)甘镜耐饬ε季氐臄?shù)值即為屈服力偶矩，低碳鋼的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為（１）式中：為試樣在標(biāo)距內(nèi)的抗扭截面系數(shù)。在測(cè)出屈服扭矩后，改用電動(dòng)加載，直到試樣被扭斷為止。測(cè)矩盤上的從動(dòng)指針?biāo)甘镜耐饬ε季財(cái)?shù)值即為最大力偶矩，低碳鋼的抗扭強(qiáng)度為（２）對(duì)上述兩公式的來源說明如下：低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)變形過程中，利用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上的自動(dòng)繪圖裝置繪出的圖如圖12所示。當(dāng)達(dá)到圖中點(diǎn)時(shí)，與成正比的關(guān)系開始破壞，這時(shí)，試樣表面處的切應(yīng)力達(dá)到了材料的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，如能測(cè)得此時(shí)相應(yīng)的外力偶矩，如圖13a所示，則扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為（３）經(jīng)過點(diǎn)后，橫截面上出現(xiàn)了一個(gè)環(huán)狀的塑性區(qū)，如圖2b所示。若材料的塑性很好，且當(dāng)塑性區(qū)擴(kuò)展到接近中心時(shí)，橫截面周邊上各點(diǎn)的切應(yīng)力仍未超過扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，此時(shí)的切應(yīng)力分布可簡(jiǎn)化成圖2c所示的情況，對(duì)應(yīng)的扭矩為圖1低碳鋼的扭轉(zhuǎn)圖（a）（b）（c）圖2低碳鋼圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力分布（a）；（b）；（c）由于，因此，由上式可以得到（４）無論從測(cè)矩盤上指針前進(jìn)的情況，還是從自動(dòng)繪圖裝置所繪出的曲線來看，點(diǎn)的位置不易精確判定，而點(diǎn)的位置則較為明顯。因此，一般均根據(jù)由點(diǎn)測(cè)定的來求扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。當(dāng)然這種計(jì)算方法也有缺陷，只有當(dāng)實(shí)際的應(yīng)力分布與圖2c完全相符合時(shí)才是正確的，對(duì)塑性較小的材料差異是比較大的。從圖1可以看出，當(dāng)外力偶矩超過后，扭轉(zhuǎn)角增加很快，而外力偶矩增加很小，近似于一條直線。因此，可認(rèn)為橫截面上的切應(yīng)力分布如圖1-7c所示，只是切應(yīng)力值比大。根據(jù)測(cè)定的試樣在斷裂時(shí)的外力偶矩，可求得抗扭強(qiáng)度為（５）2.測(cè)定灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)對(duì)于灰鑄鐵試樣，只需測(cè)出其承受的最大外力偶矩（方法同2），抗扭強(qiáng)度為（６）由上述扭轉(zhuǎn)破壞的試樣可以看出：低碳鋼試樣的斷口與軸線垂直，表明破壞是由切應(yīng)力引起的；而灰鑄鐵試樣的斷口則沿螺旋線方向與軸線約成角，表明破壞是由拉應(yīng)力引起的。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)日期：室溫小組成員一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)設(shè)備三、試件形狀簡(jiǎn)圖四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表1試件幾何尺寸低碳鋼鑄鐵平均直徑d0(mm)截面Ⅰ1平均直徑d0(mm)截面Ⅰ122截面Ⅱ1截面Ⅱ122截面Ⅲ1截面Ⅲ122最小平均直徑d0(mm)最小平均直徑d0(mm)橫截面積A0（mm2）橫截面積A0（mm2）抗扭截面系數(shù)Wt1(mm3)抗扭截面系數(shù)Wt2(mm3)表2測(cè)定屈服和極限扭矩的實(shí)驗(yàn)記錄材料屈服扭矩Ts（N·m）極限扭矩Tb（N·m）低碳鋼鑄鐵∕五、試件扭轉(zhuǎn)時(shí)主要力學(xué)性能的計(jì)算結(jié)果1．低碳鋼剪切屈服極限＝＝Mpa2．低碳鋼剪切強(qiáng)度極限＝＝Mpa3．鑄鐵剪切強(qiáng)度極限＝＝Mpa成績(jī)教師簽字日期實(shí)驗(yàn)三、純彎曲梁正應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾姕y(cè)法測(cè)定純彎曲梁正應(yīng)力分布規(guī)律。驗(yàn)證純彎曲梁正應(yīng)力計(jì)算公式。實(shí)驗(yàn)裝置與儀器純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置。數(shù)字式電阻應(yīng)變儀。實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置彎曲梁試驗(yàn)裝置如圖1所示。它有彎曲梁1，定位板2，支座3，試驗(yàn)機(jī)架4，加載系統(tǒng)5，兩端帶萬向接頭的加載桿6，加載壓頭（包括16鋼珠）7，加載橫梁8，載荷傳感器9和測(cè)力儀10等組成。該裝置有已粘貼好應(yīng)變片的鋼梁（其彈性模量）用來完成純彎曲梁正應(yīng)變分布規(guī)律試驗(yàn)。純彎曲梁正應(yīng)變分布規(guī)律試驗(yàn)純彎曲梁受力狀態(tài)及有關(guān)尺寸見圖2。圖2在梁的純彎曲段內(nèi)已粘貼好兩組應(yīng)變片，每組8片，分別為1～8號(hào)片和1*～8*號(hào)片，各片距中心層的距離在圖3中已標(biāo)出。當(dāng)梁受力變形后，可由應(yīng)變儀測(cè)出每片應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變，這樣就可得到實(shí)測(cè)的沿梁橫截面高度的正應(yīng)變分布規(guī)律。根據(jù)材料力學(xué)中純彎曲梁的平面假設(shè)，沿梁橫截面高度的正應(yīng)變分布規(guī)律應(yīng)當(dāng)是直線。另外材料力學(xué)中還假設(shè)梁在純彎曲段內(nèi)是單向應(yīng)力狀態(tài)，為此，我們?cè)诹旱南卤砻嬲迟N有與7號(hào)片和7*號(hào)片垂直的8號(hào)片和8*號(hào)片，當(dāng)梁受力變形后，可測(cè)得和，根據(jù)泊松比，可由或計(jì)算得到，若近似等于時(shí)，則證明梁純彎曲段內(nèi)近似于單向應(yīng)力狀態(tài)。2、實(shí)驗(yàn)原理梁的純彎曲段內(nèi)，每片應(yīng)變片所處狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)的虎克定律：σ=Eε可以計(jì)算出梁的純彎曲段內(nèi)每片應(yīng)變片所處的應(yīng)力。注：該裝置只允許加4KN載荷，超載會(huì)損壞傳感器。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三彎曲正應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)日期室溫小組成員實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)裝置與儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)記錄表3-1彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)應(yīng)變片布片位置材料彈性模量E（GPa）高度h(mm)寬度b(mm)距離a(mm)應(yīng)變片至中性層的距離（mm）Y1Y2Y3Y6Y7低碳鋼表3-2彎曲正應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄載荷（N）電阻應(yīng)變儀應(yīng)變讀數(shù)Y1Y2Y3Y6Y7P△Pεd△εdεd△εdεd△εdεd△εdεd△εd△P=△ε1=△ε2=△ε3=△ε6=△ε7=(五)結(jié)果處理:表3-3彎曲電測(cè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果應(yīng)變片號(hào)Y1Y2Y3Y6Y7應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值(MN/m2)應(yīng)力理論值(MN/m2)誤差(%)(六)問題討論試分析影響測(cè)試準(zhǔn)確性的主要因素是什么？溫度補(bǔ)償有哪兩種方式？在圖中標(biāo)出多點(diǎn)測(cè)量時(shí)公共補(bǔ)償?shù)慕泳€特點(diǎn)。12345A。A。A。A。A。B。B。B。B。B。C。C。C。C。C。D。D。D。D。D。成績(jī)教師簽字日期實(shí)驗(yàn)四、彎扭組合主應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.電測(cè)法測(cè)定彎扭組合主應(yīng)力大小和方向。2.學(xué)習(xí)電阻應(yīng)變花的應(yīng)用。。二、實(shí)驗(yàn)裝置與儀器彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置。數(shù)字式電阻應(yīng)變儀。三、實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置該實(shí)驗(yàn)裝置見圖1，它由薄壁管1（已粘貼好應(yīng)變片），扇臂2，鋼索3，傳感器4，加載手輪5，座體6，數(shù)字測(cè)力儀7等組成。試驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)加載手輪，傳感器和薄壁管均受載荷作用。傳感器受載荷作用后，就有信號(hào)輸給數(shù)字測(cè)力儀，此時(shí)，數(shù)字測(cè)力儀顯示的數(shù)字即為作用在扇臂端的載荷值，扇臂端作用力傳遞至薄壁管上，薄壁管產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁管受彎扭組合變形后，粘貼其上的應(yīng)變片就有應(yīng)變輸出，用應(yīng)變儀就可以檢測(cè)到。圖1薄壁管為鋁合金材料，其彈性模量為，泊松比。薄壁管截面尺寸見圖2（a），圖2（b）為薄壁管受力簡(jiǎn)圖和有關(guān)尺寸。本設(shè)備選取Ⅰ-Ⅰ截面為測(cè)試截面（試驗(yàn)者也可以選取其它截面），并取四個(gè)被測(cè)點(diǎn)，位置見圖2（a）所示的A、B、C、D，在每個(gè)被測(cè)點(diǎn)上粘貼一枚應(yīng)變花（-45°、0°、45°），如圖3所示，共計(jì)12片應(yīng)變片，供不同的實(shí)驗(yàn)選用。該實(shí)驗(yàn)裝置逆時(shí)針為加載，順時(shí)針為卸載，最大載荷為400N，超載會(huì)損壞薄壁管和傳感器。（a）（b）圖2圖32．實(shí)驗(yàn)方法與原理 指定點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定將Ⅰ-Ⅰ截面A、B兩點(diǎn)的應(yīng)變片R1～R3，R4～R6按半橋接線法接入應(yīng)變儀，用公共補(bǔ)償片，加載后可測(cè)得A、B、兩點(diǎn)的應(yīng)變、、，已知材料的彈性常數(shù)，主應(yīng)力大小和方向可用下式計(jì)算主應(yīng)力大小主應(yīng)力方向式中、、分別表示與薄壁管軸線成-45°、0°、45°方向上的應(yīng)變。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)四、彎扭組合主應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)日期：室溫小組成員實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)裝置與儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)記錄表4-1彎扭組合實(shí)驗(yàn)試件原始尺寸材料彈性模量E（GPa）泊松比μ外圓直徑D（mm）內(nèi)圓直徑d（mm）扇形臂L0（mm）測(cè)點(diǎn)距離L（mm）700.334034200300表4-2A、B、C、D各點(diǎn)組合變形實(shí)驗(yàn)記錄載荷（N）讀數(shù)應(yīng)變?chǔ)興（με）ABP△Pε-45°εO°ε+45°ε-45°εO°ε+45°△εd=載荷（N）讀數(shù)應(yīng)變?chǔ)興（με）CDP△Pε-45°εO°ε+45°ε-45°εO°ε+45°△εd=（五）結(jié)果處理表4-3A、B、C、D各點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果主應(yīng)力值（MN/m2）實(shí)驗(yàn)值理論值誤差（%）σ2ABCDABCDABCDσ2φ（六）問題討論1．二向應(yīng)力狀態(tài)下，主應(yīng)力方向已知的情況時(shí)用測(cè)定主應(yīng)變，其布片位置沿方向。2．二向應(yīng)力狀態(tài)下，主應(yīng)力方向未知時(shí)用首先測(cè)量出方向的線應(yīng)變，然后按公式，計(jì)算的大小及方向。成績(jī)教師簽字日期實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息卡實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：材料拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目代碼：B1200301課程名稱材料力學(xué)B課程代碼B12003實(shí)驗(yàn)類別基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)驗(yàn)依據(jù)教學(xué)大綱要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)專業(yè)車輛、能動(dòng)、農(nóng)機(jī)類每組人數(shù)5實(shí)驗(yàn)者本科實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述：通過拉伸實(shí)驗(yàn)（1）測(cè)定低碳鋼的屈服極限、強(qiáng)度極限、斷后伸長(zhǎng)率和截面收縮率；（2）測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限；（3）觀察低碳鋼拉伸過程中的各種現(xiàn)象（包括屈服、強(qiáng)化和頸縮等），并繪出拉伸曲線。通過壓縮實(shí)驗(yàn)（1）觀察比較低碳鋼和鑄鐵壓縮時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象；（2）確定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限和鑄鐵的強(qiáng)度極限。通過本次實(shí)驗(yàn)熟悉電子萬能試驗(yàn)機(jī)和其他有關(guān)儀器的使用。本實(shí)驗(yàn)所需主要設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量/組備注專用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)WDW31001拉伸、壓縮試件8電子引伸計(jì)1共用游標(biāo)卡尺0—125mm1所需主要材料材料名稱規(guī)格數(shù)量/組定額一次性耗材低碳鋼拉伸試件￠10～L260810鑄鐵拉伸試件￠10～L260810鑄鐵壓縮試件￠15～H30810微機(jī)用打印紙A41010非一次性耗材填表人：華珍審核人：周繼磊注：本表是實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的內(nèi)容之一，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有單獨(dú)的項(xiàng)目卡片實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息卡實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目代碼：B1200302課程名稱材料力學(xué)B課程代碼B12003實(shí)驗(yàn)類別基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)驗(yàn)依據(jù)教學(xué)大綱要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)專業(yè)車輛、能動(dòng)、農(nóng)機(jī)類每組人數(shù)5實(shí)驗(yàn)者本科實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述：通過本次實(shí)驗(yàn)（1）觀察比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)過程中的變形現(xiàn)象及破壞形式；（2）測(cè)定低碳鋼的近似剪切屈服極限和近似剪切強(qiáng)度極限；（3）測(cè)定鑄鐵的近似剪切強(qiáng)度極限；（4）熟悉扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)和其他有關(guān)儀器的使用。本實(shí)驗(yàn)所需主要設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量/組備注專用微機(jī)控制電子扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)WDT31001扭轉(zhuǎn)試件1電子扭角計(jì)共用所需主要材料材料名稱規(guī)格數(shù)量/組定額一次性耗材低碳鋼扭轉(zhuǎn)試件￠10～L260810鑄鐵扭轉(zhuǎn)試件￠10～L260810微機(jī)用打印紙A41010非一次性耗材