材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)建筑工程學(xué)院常利武材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)總目錄實(shí)驗(yàn)一：拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三：電測純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四：材料常數(shù)E、G測定實(shí)驗(yàn)

測E測G

電測

拉壓

扭轉(zhuǎn)總目錄實(shí)驗(yàn)一、拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)一、低碳鋼拉伸試驗(yàn)

二、鑄鐵拉伸試驗(yàn)三、鑄鐵壓縮試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

觀察、比較低碳鋼(Q235鋼)和鑄鐵的拉伸過程及破壞現(xiàn)象，測定其主要的力學(xué)性能指標(biāo)，并比較其機(jī)械性能。

2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）電子萬能試驗(yàn)機(jī)（2）游標(biāo)卡尺（3）刻線機(jī)一、低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)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)卡尺引伸儀試驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示頸縮現(xiàn)象低碳鋼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比例極限③屈服極限：測定三類指標(biāo)(1)強(qiáng)度指標(biāo)④強(qiáng)度極限：②彈性極限：(2)彈性指標(biāo)：彈性模量Ｅ(3)塑性指標(biāo)：①延伸率δ：工程中：稱為塑性材料稱為脆性材料

將斷裂的試件緊對到一起，用游標(biāo)卡尺測量出斷裂后試件標(biāo)距間的長度即得l1。

Q&A斷后標(biāo)距的確定方法

②斷面收縮率ψ：Q&A初始直徑d0

用游標(biāo)卡尺測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。返回試件直徑的確定方法

Q&A二、鑄鐵拉伸時(shí)的力學(xué)性能

拉伸速度：0.2mm/min典型斷口比較鑄鐵低碳鋼鑄鐵低碳鋼應(yīng)力－應(yīng)變曲線為一段微彎曲線;無明顯的直線部分，無屈服、無頸縮現(xiàn)象;在較小的應(yīng)力下被拉斷；拉斷前的變形小，延伸率很小，是典型的脆性材料鑄鐵拉伸破壞特點(diǎn)(1)應(yīng)力應(yīng)變特征(2)破壞特征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)測定指標(biāo)強(qiáng)度極限延伸率δ返回

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）觀察和比較低碳鋼（Q235鋼）和鑄鐵

壓縮時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象。（2）測定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限σs和鑄

鐵強(qiáng)度極限σb。

2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）電子萬能試驗(yàn)機(jī)（2）游標(biāo)卡尺三、鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)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)?zāi)M演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果②壓縮強(qiáng)度極限壓縮強(qiáng)度極限＝（４～５）拉伸強(qiáng)度極限①無明顯的直線部分，無屈服、無頸縮；明顯增大;壓縮破壞特點(diǎn)抗壓不抗拉位于度角的斜面上;③斷面：由最大切應(yīng)力引起破壞。四、低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示壓縮曲線①屈服階段以前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)得到返回一般不做此實(shí)驗(yàn)總目錄實(shí)驗(yàn)二、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)二、鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^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)

低碳鋼扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示鑄鐵扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示

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。選擇合適的加載速率。

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)步驟

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（b）鑄鐵

(a)低碳鋼

低碳鋼破壞斷面

鑄鐵破壞斷面返回總目錄實(shí)驗(yàn)三、電測純彎曲正應(yīng)力綜合實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

驗(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

總目錄3、實(shí)驗(yàn)概述彎曲裝置示意圖

彎曲應(yīng)力分布圖

CLDS-2000型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備正應(yīng)力測試梁

被測構(gòu)件電阻片電量光、電、機(jī)械傳感器測量儀器數(shù)據(jù)采集與處理預(yù)測量物理參量力學(xué)參量機(jī)械參量生物參量電壓電流電測法的基本原理應(yīng)變片的構(gòu)造應(yīng)變儀電橋的工作原理溫度補(bǔ)償片

1.機(jī)械變形

2.溫度變化溫度補(bǔ)償片43半橋測量在AB，BC兩個(gè)臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。43對臂測量

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，溫度影響相互抵消。全橋測量

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，溫度影響相互抵消。

1．測量梁的橫截面尺寸b、h；

2．按指定的、長度架設(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.實(shí)驗(yàn)步驟

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)。

5．整理數(shù)據(jù)，經(jīng)教師檢查通過后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，整

理儀器用具。返回總目錄實(shí)驗(yàn)四、測E、測G實(shí)驗(yàn)二、剪切彈性模量G的測定一、彈性模量E

的測定（1）學(xué)會(huì)用千分表使用方法；（2）驗(yàn)證虎克定律；（3）學(xué)會(huì)使用扭轉(zhuǎn)儀，學(xué)會(huì)用逐級加載法測

定材料的剪切模量G。引伸儀、測E實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測G儀、游標(biāo)卡尺、卷尺

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、實(shí)驗(yàn)設(shè)備測E測G實(shí)驗(yàn)測量儀器測E測G實(shí)驗(yàn)測量儀器實(shí)驗(yàn)測量儀器

通過齒輪或杠桿將一般的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成指針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。千分表原理讀取方法指示值＝短針的指示值＋長針的指示值注意：指示值一定要從正對面讀取千分表使用方法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，只要測得試件伸長△L即可得出彈性模量E：實(shí)驗(yàn)步驟△P△(△L)△(△L)均（2）剪切模量G采用“增量法”逐級加載

（1）測量試件直徑；（2）調(diào)節(jié)千分表至“0”；（3）分五次加載，每加均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)算平均值，代入公式即得材料的彈性模量E。4、