工程力学实验指导书

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1、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-34-38-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

2、。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。-38-一、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。（一）实验目的1．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。图1—1拉伸试件2．测定铸铁的强度极限。3．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

3、特点，并进行破坏断口分析。4．绘制拉伸时的F—曲线。（二）实验设备WDS—1电子式万能试验机，引伸仪和卡尺。（三）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

4、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。-38-图1—2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

5、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10078．510短50-38-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100．10．10．02100．20．10．05式中，—试验

6、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1．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均直径用作计算截面面积。2．将试件安装在试验机的上下夹头内。3．将原始数据输入计算机内。4．实验结束后，取下试件，对准断口，将其断裂部分在断裂处紧密对接在一起，尽量使其轴线处于同一直线上，然后测量试样断后的标距。如拉断处到最邻近标距线的距离大于/3时，直接测量标距线之间的距离；如拉断处到最邻近标距线的距离小于或等于/3时，则按下述方法测量：在试样断后的长段上拉

7、断处O取基本等于短段的格数，得B点，接着取等于长段所余格数（偶数）的一半得C点，见图1—3（a）；或取所余格数（奇数）分别减1与加1的一半，得C和点，见图1—3（b）.则移位后的标距分别为-38-图1—3测量断后标距的移位法（a）所余格数为偶数（b）所余格数为奇数（所余格数为偶数）（所余格数为奇数）-38-二、压缩实验（一）实验目的1．测定低碳钢压缩时的屈服极限。2．铸铁压缩强度极限。3．观察断口特征，分析破坏原因。（二