1－1实验的意义和基本内容.doc

第一章　绪　　论 § 1－1　实验的意义和基本内容 材料力学实验是教学中的一个重要的环节。材料力学的结论及定律、材料的力学的性质（机械性质）都要通过实验来验证或测定；各种复杂构件的强度和刚度的研究，也需要通过实验才能解决。故实验课能巩固、加强和应用基本理论知识，掌握测定材料机械性能及测定应力和变形的基本方法，学会使用有关的机器及仪表（如材料试验机、电阻应变仪等），初步培养独立确定实验方案、分析处理实验结果的能力。通过实验还能培养严肃认真的工作态度，实事求是的科学作风和爱护财物的优良品质。因此，实验是工程专业学生必须掌握的基本技能。 材料力学实验一般可以分为以下三类： 一、测定材料的的力学性质 构件设计时，需要了解所用材料的力学性质。如经常用到的材料的屈服极限、强度极限和延伸率等。这些力学性质数据，是通过拉伸、压缩、扭转和冲击等试验测定的。学生通过这类试验的基本训练，可掌握材料的力学性质的基本测定方法，进一步巩固有关材料力学性质的知识。 二、验证材料力学理论 把实际问题抽象为理想的计算模型，再根据科学的假设，推导出一般性公式，这是研究材料力学通常采用的方法。然而，这些简化和假设是否正确，理论计算公式能否在设计中应用，必须通过实验来验证。学生通过这类实验，可巩固和加深理解基本概念，学会验证理论的实验方法。 三、实验应力分析 工程实际中，常常会遇到一些构件的形状和载荷十分复杂的情况（如高层建筑物、机车车辆结构等）。关于它们的强度问题、单靠理论计算，不易得到满意的结果。因此，近几十年来发展了实验应力分析的方法，即用实验方法解决应力分析的问题。其内容主要包括电测法、光测法等，目前已成为解决工程实际问题的有力工具。本书着重介绍目前应用较广的电测技术。 随着我国现代化建设事业的发展，新的材料不断涌现，新型结构层出不穷，给强度问题和实验应力分析提出了许多新课题。因此，材料力学实验的内容，愈来愈丰富，实验技术也将变得更为多样并得以提高。作为一名工程技术人员，只有扎实地掌握实验的基础知识和技能，才能较快地接受新的知识内容，赶上科技浪潮。 §1－2　实验程序 本书列入的实验，其实验条件以常温、载静为主。主要测量作用在试件上的载荷和试件的变形。载荷有的要求较大，由几千牛顿到几百千牛顿，故加力设备有的较大；而变形则很小，绝对变形可以小到千分之一毫米，相对变形（应变）可以小到10-5～10-6，因而变形测量设备必须精密。进行试验，力与变形要同时测量，一般需数人共同完成。 这就要求严密地组织协作，形成有机的整体，以便有效地完成试验。 一、准备 明确试验目的、原理和步骤，数据处理方法。试验用的试件（或模型）是试验的对象，要了解它的原材料的质量，加工精度，并细心地测量试件的尺寸。同时要对试件加载量值进行估算、并拟出加载方案。此外，应备齐记录表格以供试验时记录数据。 实验小组成员，分工明确，操作互助协调，有统一指挥，不可各行其是。试验时，要有默契或口令，以便互相对应动作。 对所使用的机器和仪器要进行适当的选择（在教学试验中，试验用的机仪器往往是指定的，但对选择工作怎样进行应当有所了解）。选择试验机的根据是：需用力的类型（如使试件拉伸、压缩、弯曲或扭转的力）；需用力的量值。前者由试验目的来决定，后者则主要依据试件（或模型）尺寸来决定。变形仪和择选，应根据试验精度以及梯度等因素决定。此外，使用是否方便、变形仪安装有无困难，也都是选用时应当考虑的问题。 若准备工作做得愈充分，则试验的进行便会愈顺利，实验工作质量也愈高。 二、试验 开始试验前，要检查试验机测力度盘指针是否对准零点、试件安装是否正确、变形仪是否安装稳妥等。最后请指导教师检查，确认无误后方可开动机器。第一次加载可不作记录（不允许重复加载的试验除外），观察各部分变化是否正常。如果正常、再正式加载并开始记录。记录者及操作者均须严肃认真、一丝不苟地进行工作。试验完毕，要检查数据是否齐全，并注意清理设备，把借用的仪器归还原处。 三、实验报告 实验报告是实验者最后的成果，是实验资料的总结。报告包括下列内容： 实验名称，实验日期，实验人员姓名，同组成员名单。 实验目的及原理。 3．使用的机器、仪表应注明名称、型号、精度（或放大倍数）等。其它用具也应写清，并绘出装置简图。 4．实验数据及处理数据要正确填入记录表格内，注明测量单位，如厘米或毫米，牛顿或千牛顿。此外，还要注意仪器的精度。在正常状况下，仪器所给出的最小读数，应当在允许误差范围之内。换言之，仪器的最小刻度应当代表仪器的精度。如：百分表的最小刻度是0.01mm，其精度即百分之一毫米。应按误差分析理论对数据进行处理。表格均应整洁，书写清晰，使人容易看出全部测量结果的变化情况和它们的单位及准确度。实验中所用仪器的度盘若是用工程单位制标定的，数据整理时一律使用国际单位制