材料力学实验指导书.pdf

目 录 第一章 材料的力学性能试验 …………………………………………………………… 1 第一节 拉伸试验 ………………………………………………………………………… 4 第二节 压缩试验 ………………………………………………………………………… 8 第三节 扭转试验 ………………………………………………………………………… 11 第二章 电测法应力分析实验 …………………………………………………………… 15 一．电测法基础 …………………………………………………………………………… 15 第一节 电阻应变片 ……………………………………………………………………… 15 第二节 电阻应变片的测量电路 ………………………………………………………… 17 第三节 静态电阻应变仪 ………………………………………………………………… 21 二．电测实验应力分析 ………………………………………………………………… 23 第一节 单体梁弯曲应力测定 …………………………………………………………… 23 第二节 弯扭组合时的主应力测定…………………………………………………………27 第三节 弯扭组合时的内力素测定 ………………………………………………………29 第四节 力传感器原理实验 ……………………………………………………………32 参考文献 ………………………………………………………………………36 绪言 一、材料力学实验的主要内容 材料力学实验是学习材料力学课程的一个重要环节。通过实验课能巩固和加深理解讲课中的基 本理论知识，掌握材料机械性能及构件的应力与变形的测定方法。同时通过实验使我们学会使用有 关的机器和仪器(如材料试验机，电阻应变仪……) ，初步培养确定实验方案、正确分析和处理实验结 果的能力，并树立起严肃认真的科学作风。实验的过程，也是集体密切配合的过程，只有在合理分 工、密切配合、团结一致的情况下，才能顺利地完成每个实验。 材料力学实验，按性质可以分为以下三类： 1、测定材料力学性能的试验 材料的力学性能是指在力或能的作用下，材料在变形、强度等方面表现出的一些特性，如弹性 极限、屈服极限、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧度等。这些强度指标是构件强度、刚度 和稳定性计算的依据。此系列实验主要包括拉伸、压缩、扭转、冲击、硬度等，通过这类实验可以 进一步巩固有关材料力学性质的知识和掌握材料特性数值的基本测定方法。随着科学技术的发展， 新材料不断涌现，对每一种新材料所表现的力学性质都必须了解，才能正确使用，因而这一类实验 是必不可少的。对材料力学性能的测定，应按国家标准(或部颁标准) 的规定进行。 2 、验证理论的实验 将实际问题抽象为理想的模型，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，例如杆件的弯曲理论就以平面假设为基础，但这些简化和假设是否正确，理论公式是 否能在设计中应用，都需要通过实验来验证。如梁的正应力实验就属于这类实验，其目的是巩固和 加深理解课堂中所学的概念，至于新建立的理论和公式，用实验来验证更是必不可少的。实验是验 证、修正和发展理论的必要手段。 3、测定应力和变形的实验 工程上很多实际构件的形状、受力情况、工作环境都十分复杂(如汽车底盘、水坝、水压机、飞 机结构等) 。它们的应力及变形单纯靠理论计算是较困难的，虽然有限元法和计算机的广泛应用，给 计算法提供了有力的手段，但有时也不易得到满意的结果。近几十年来，发展了实验应力分析的方 法，即用实验的方法解决应力分析的问题。这类实验的方法很多，在我们的实验中，着重训练用电 测法测量应力，培养正确使用电阻应变仪的能力，掌握电测实验的基本技术。通过电测实验，让学 生初步掌握电阻应变仪的使用及了解实测的方法，提高解决实际问题的能力。 二、材料力学实验的标准、方法 材料的强度指标如屈服极限、强度极限、持久极限等，虽是材料的固有属性，但往往与试样的 1 形状、尺寸、表面加工精度、加载速度、周围环境（温度、介质）等有关。为使实验结果能相互比 较，国家标