工程力学实验指导书.doc

工程力学实验教学指导书 院部： 机电工程学院 日期： 2016年9月 目 录 1.材料力学低碳钢拉伸实验……………………………………………………3 2.材料力学铸铁压缩实验………………………………………………………6 3.纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验…………………………9 4.薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定…………………………13 5.材料弹性模量E和泊松比μ的测定…………………………………19 6.单杆双铰支压杆稳定实验…………………………………………22 实验一 材料力学低碳钢拉伸实验 一、实验目的 1．观察并比较低碳钢在拉伸过程中的各种现象； 2．测绘低碳钢的荷载—变形曲线； 3．测定低碳钢拉伸时的屈服极限，强度极限，断后伸长率和界面收缩率， 二、实验仪器和设备 1．微机控制万能试验。 2．游标卡尺。 3．划线机。 4．拉伸试件。 三、实验原理和方法 实验中采用按国家标准制成的圆截面短比例试样，如上图所示。图中：为试样原直径，为原标距，且短比例试样要求。?? ? 在实验过程中，从电子万能试验机的微机显示屏幕上，可以看到记录的拉伸曲线，如上图所示。低碳钢的拉伸曲线可分为四个阶段 （弹性、屈服、强化、颈缩阶段）。铸铁试样承受的荷载较小时就突然断裂，断裂时的变形也比较小，而且没有屈服阶段，抗拉强度较低。断裂时实验完毕，微机自动给出屈服荷载和最大荷载。再测取试样断后直径和断后标距，代入下列公式： ；；； 其中：， 可求出低碳钢的拉伸屈服点、极限强度、伸长率、断面收缩率和铸铁的抗拉强度等力学性能指标。 应当指出，上述所测定的性能指标都为名义值，在工程上使用较为方便。由于试样受力后其直径和标距都随载荷而改变，真实的应力和应变应当用试样瞬时的截面积和瞬时的标距进行计算。在试样屈服以后，其直径和标距都有较大的改变，因此应力和应变的真实值与名义值之间会有较大的差别。 四、实验步骤 1．分别测量两种试样的尺寸：在试样标距段内的两端和中间三处测取直径，每处直径取两个相互垂直方向的平均值，做好记录。用最小直径计算试样横截面积。测量低碳钢试样的标距； 2．熟悉电子万能试验机的操作方法，运行测试应用程序并开启控制器，输入存盘文件名或采用默认文件名，输入试样尺寸、试样标距及相关实验数据； 3．在试验机上装卡低碳钢试样：先用上夹头卡紧试样一端，然后提升试验机活动横梁，使试样下端缓慢插入下夹头的V形卡板中，锁紧下夹头； 4．实验力清零，位移清零； 5．开始实验。软件自动切换到实验界面； 6．注意观察试样的变形情况和颈缩现象，试样断裂后自动停止加载，打印曲线； 7．取下试样，在断后处两个相互垂直方向量取直径，取平均值作为断后直径，记录数据。把低碳钢拉伸试件两端断口对正密合在一起，量取试件断后的标距线之间长度。并如断口发生于的两端或在之外，则实验无效，应重作。若断口距的一端的距离小于或等于，如下图A所示，则按下述断口移中法测定。在拉断后的长度上，由断口处取约等于短段格数得B点，若剩余格数为偶数，如下图B所示，则取其一半得C点，设AB长为a，BC长为b，则。当长断剩余格数为奇数时，如下图C所示，取剩余格数减1后的一半得C点，加1后的一半得点，设AB、BC和的长度分别为a、和，则。 ? 五、实验报告要求 学号： 学生姓名： 成绩： 专业： 班级： 日期： 指导教师： 1、实验目的 2、实验设备 3、实验机构及测试原理图 4、实验内容和步骤 5、实验数据与曲线 6、结论 六、注意事项 1．为避免损伤试验机的卡板与卡头，同时防止铸铁试样脆断飞出伤及操作者，应注意： 装卡试样时，横梁移动速度要慢，使试样下端缓慢插入下夹头的V形卡板中，不要顶到卡板顶部；试样下端不要装卡过长，以免顶到卡头内部装配卡板用的平台。 2．为保证试验顺利进行，试验时要读取正确的试验条件，严禁随意改动计算机的软件配置。 七、思考题 拉伸试验为什么必须采用比例试样或定标距试样。  实验二 材料力学铸铁压缩实验 一、实验目的 1．观察铸铁压缩变形和破坏现象； 2．测定铸铁的强度极限σb； 3．熟悉压力试验机和万能试验机的使用方法。 二、实验仪器和设备 1．液压控制万能试验； 2．游标卡尺； 4．铸铁压缩试样。 三、实验原理和方法 1. 试件介绍 根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2：1。试件均为圆柱体。 2.原理及方法 压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实