工程力学实验指导书全文.doc

目 录 前言 2 实验一 材料的力学性能试验 3 一、拉伸实验 - 3 二、压缩实验 - 6 三、扭转实验 - 8 实验二 电阻应变测量基本原理 10 实验三 梁弯曲正应力测定 13 实验四 复合材料梁实验 15 实验五 薄壁圆筒在弯扭组合作用下的应力测定 17 实验六 静定和静不定组合变形梁实验 19 实验七 压杆稳定实验 20 实验八 动荷框架试验 22 实验一（1）实 验 报 告 - 23 实验一（2）实 验 报 告 - 25 实验一（3）实 验 报 告 - 26 实验二 实 验 报 告 - 28 实验五 实 验 报 告 - 31 实验六 实 验 报 告 - 32 实验七 实 验 报 告 - 33 实验八 实 验 报 告 - 34 前言 本课程是为一般工科专业开设的一门理论性较强的技术基础课。通过教学，学生应具有工程构件强度、刚度和稳定性的概念及计算能力。为后续的力学课程和构件、结构设计提供必要的基础知识。我们要做的拉伸与压缩实验属于材料性能检验实验，弯曲、扭转实验属于验证理论实验。也可认为是验证理论实验或实验应力分析。 一、拉伸实验 常温静载拉伸实验为基本的材料力学性能实验。一些主要的力学性能通过拉伸实验来测定。在实验中要了解低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）拉伸过程、实验重点为低碳钢的拉伸。 实验目的 测定低碳钢在拉伸过程中的几个主要力学性能指标：比例极限（弹性极限）、屈服极限、强度极限、延伸率δ和截面收缩率Ψ。 测定铸铁的强度极限。 观察这两种料的拉伸过程和破坏现象。比较低碳钢与铸铁拉伸性能的特点，并进行破坏断口分析。 绘制拉伸时的F—曲线 。 实验设备 WDS—1电子式万能试验机，引伸仪和卡尺。 实验原理 为了使实验数据可以互相比较。应按GB6397—86的规定，做成标准试件。如因材料尺寸限制等原因不能做成标准试件时，按此规定也可做成比例试件。表1—1为圆形截面标准试件和比例试件的国标规定。对于板材，可制成矩形截面。圆形截面试件标距和直径之比，长试件为/=10；短试件为/=5。矩形截面试件截面面积和标距之间的关系为=11.3或=5.65。 试件两端为夹紧部分，因夹具类型不同，圆形截面试件端部可做成圆柱形、阶梯形或螺纹形（图1—1）。 塑性材料在拉伸过程中的力学现象和脆性材料有明显的不同。图1—2（a）表示低碳钢静载拉伸试验F—曲线。整个过程主要包括：线弹性变形阶段（OA）,塑性屈服阶段(BC)，强化阶段(CD)，局部颈缩阶段(DE)。 金属塑性变形是由于晶面间产生滑移的结果，在抛光试件表面可观察到沿最大剪应力方向的滑移线，直到最后断裂。图1—2（b）表示铸铁的拉伸过程，它是典型的脆性材料，在经过很小的变形后即发生脆性断裂。 试验中要测定的强度指标为屈服极限和强度极限。屈服极限定义为屈服时载荷和初始截面积之比，抗拉强度定义为最大载荷和初始截面积之比。于是 =/ =/ 国标GB228—87规定，屈服点：呈现屈服现象的金属材料，试样在试验过程中不增加载荷（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。如在屈服过程中力发生上下波动，应区分上下屈服点。上屈服点：试件发生屈服而力首次下降前的最大应力；下屈服点：当不计初 始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力。上屈服点受变形速度和试件影响较大，而下屈服点则比较稳定。在工程上，如无特殊规定时，一般只测下屈服点。 表示材料塑性大小的两个指标为延伸率δ和截面收缩率ψ，分别为 表1—1 标 样 标距长度 横截面面积 圆形试件直径 试件延伸率 表示记录 标准的 长 100 78．5 10 短 50 比例的 长 11.3 任 意 任 意 短 5.65 表1—2 试件尺寸和允许偏差 试件直径 试件标距部分尺寸偏差 标距内 允许偏差 10 0．1 0．1 0．02 10 0．2 0．1 0．05 式中 ， —试验前的标距和横截面积。 ， —拉断后的标距和断口最小横截面积。 （四）实验步骤 量试件直径。用游标卡尺在标距长度内取三处，测每一处截面两个相互垂直方向的直径，取平均值。因在计算材料强度时，一般考虑试件从最薄弱处的截面破坏。故取三处中最小的平