材料力学试验-机械技术基础试验中心

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1、第一章概述材料力学实验是材料力学课程教学中的一个重要组成部分。材料力学中的结论及定律，材料的机械性质，都需要通过实验来验证或测定，因此，材料力学实验是工程技术人员和各类工程专业学生所必须掌握的技能之一。一、材料力学实验的内容1．材料的力学性能的测定材料的力学性能是指力或能的作用下，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、冲击韧性等。这些强度指标或参数都是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而它们一般要通过实验来测定。2．验证已建立的理论材料力学的一些理论是以某些假设为基础的，例如杆件的弯曲理论就以平面假设为基础。用实验来验证这些理论的正确性和适

2、用范围，有助于加深对理论的认识和理解，同时，也验证了所新建立的理论和公式。3．应力分析实验在某些情况下，因构件几何形状不规则或受力复杂等，应力计算并不适用理论，这时利用电测等实验应力分析方法直接测定构件的应力，便成为有效、方便的方法。二、实验前应注意的几个方面1．操作前的准备工作在做实验之前，先明确实验目的、原理和步骤，了解试样的材料和几何尺寸，对试样应如何加载，以及加多大的荷载，也应事先估算。然后分组，每个小组的成员，必须有试验仪器操作者、记录者，每个小组的人数一般是2～3人。2．进行实验每个小组在进行实验时，应严格遵守实验室守则，严格按照仪器操作规程进行操作。例如，检查试验机测力度盘指针是

3、否对准零点，引伸仪是否安装稳妥，试样装置和加力装置是否正确等，最后还应在指导老师检查下，确定无误后方可开动机器。在正常实验中，小心缓慢对试样加载，准确读出数值，并及时记录数据。3．实验结束实验结束后，应检查数据是否齐全、准确，并注意断电，清理仪器设备，认真完成实验报告。49第二章实验设备§2－1电子式万能试验机电子式万能试验机是现代微电子技术与先进机械设计技术相结合的新型试验机，通过负荷传感器、变形传感器、光电位移编码器以及数字控制技术，对载荷、变形和位移实现自动控制，有较高的精度和灵敏度。它不仅可准确记录载荷－变形曲线，还可实现控制、检测和数据处理的自动化；并可进行等速加载、等速变形、等速位

4、移的自动控制实验，并有低周载荷循环、变形循环、位移循环的功能。可对试验数据实时采集、运算处理、实时显示并打印结果报告。全部试验操作均由计算机控制。图2-1所示是电子式万能试验机主机结构简图。该试验机主要有加载控制系统、测试控制系统和微机控制系统。其最大荷载为100kN（10吨），适用于金属材料、非金属材料、复合材料的拉伸、压缩、扭转、剪切以及应力、应变控制等各种试验。基座电机和齿轮箱磁力平台位移传感器夹紧手柄压缩区拉伸区上横梁下压头上压头荷载传感器横梁传动丝杆荷载传感器上拉伸夹头下拉伸夹头图2—1电子式万能试验机49一、加载系统主机主要有活动横梁、工作台等。拉伸实验时，将试样夹持在拉伸夹具内。

5、压缩时，试样放置在下垫块中心处。根据实验控制指令，伺服电机、同步齿形带及大小带轮组成的传动系统，使活动横梁向上或向下平稳移动从而实现对试样的加裁。将载荷、变形、位移等量形成反馈，组成闭环控制，以满足各种实验要求。二、测试控制系统主要有传感器、数字控制器及功率放大器等组成。由负荷传感器、位移传感器和变形传感器将其相应的力学信号转变为微弱的电信号，经放大、A/D转换、接口器将载荷、位移和变形等量转换为数字量。三、微机控制部分通过编制的软件，实现各种试验功能及输出实验报告。程序具有采集数据、绘制曲线、曲线局部放大或缩小、曲线单显或多条曲线叠加对比及人工有效修正等功能。四、操作规程及注意事项1．在计算

6、机上选择“试验方案”，单击：“试验部分”里的“新试验”。2．测定弹性模量E时，先将试样的一端装入机器的下夹头，移动活动横梁，使试样上端升入上夹头（离上垫片约30mm），将电脑界面上的“力”、“位移”、“峰值力”等清零，然后夹紧试样的另一端，将电子引伸计小心地安装在试样中部，使其两刀口中央与试样表面垂直接触，再将标距定位销拨出。按下试样“保护健”，单击“运行”按钮，开始实验，机器缓慢加载。观察计算机屏幕的载荷—变形曲线，是否符合胡克定律。超过比例极限后，小心取下引伸仪。将载荷卸掉，停机。3．做低碳钢拉伸实验时，安装好试样后，单击“运行”按钮，机器缓慢加载。在屈服阶段，载荷有很小波动，变形却不断增

7、加，继续加载，材料进入强化阶段，当载荷达到某一值时，可将载荷卸掉，然后再加载荷，可观察冷作硬化现象。在超过极限载荷Fb后，试样出现颈缩现象，直至试样拉断，自动停机。可测得试样屈服载荷Fs和最大载荷Fb。做铸铁拉伸实验时，安装好试样后，给试样加载直至试样拉断，测得最大载荷Fb。4．做铸铁压缩实验时，将试样放在机器的下压板中心处，向下移动活动横梁至压缩上端面2mm时松开控制盒按键，点击“运行”按钮，缓