安徽科技学院材料力学实验

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1、材料力学实验指导书安徽科技学院机电与车辆工程学院力学教学组李忠芳宛传平谷辉李同杰编25前言实验是进行科学研究的重要方法，科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的，许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力－应变的线性关系就是胡克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。不仅如此，实验对材料力学有着更重要的一面，因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化基础之上的，它的结论是否正确以及能否在工程中应用，都只有通过实验验证才能断定。在解决工程设计中的强度、刚度等问题时，首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数，这些常

2、数只有靠材料试验才能测定。有时实际工程中构件的几何形状和载荷都十分复杂，构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据，在这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。所以材料力学实验是学习材料力学课程不可缺少的重要环节。材料力学实验包括以下三个方面的内容：一、测定材料的力学性质。材料的力学性质通常是通过拉伸、压缩、扭转、等试验来测定的。通过这些试验，学会测量材料力学性能的基本方法。在工程上，各种材料的力学性能是设计构件时不可缺少的依据。二、验证理论公式的正确性。在理论分析中，将实际问题抽象为理想模型，并做出某些科学假设（如纯弯曲时的平面假设等），使问题简化，从而推出一般性结论和公式，这

3、是理论研究中常用的方法。但是这些假设和结论是否正确，理论公式是否能应用于实际之中，必须通过实验来验证。三、实验应力分析。在工程实践中，很多构件的形状和受载情况比较复杂，单纯依靠理论计算不易得到正确的结果，必须用实验的方法来了解构件的应力分布规律，从而解决强度问题，这种办法称为实验应力分析。目前实验应力分析的方法很多，这里只介绍应用较广的电测法。通过材料力学的实验课，要求学生初步掌握材料力学的基本试验方法，各种试验机、电阻应变仪等试验设备的使用方法，以及实验结果整理方法等基本内容。25实验守则一、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退。二、每次实验前，要仔细阅读实验指导

4、书，基本了解实验内容、目的、实验步骤及机器和仪器的主要原理与使用方法等。三、以小组为单位进行实验。小组长负责管理使用的设备，并组织分工和统一指挥。四、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免发生危险或损坏事故。五、在实验过程中，如机器或仪器发生故障应立即向实验指导教师报告，进行检查以便及时排除故障，保证实验的正常进行。六、实验结束后，要清理机器、仪器工具。如有损坏、应及时向实验指导教师报告，听候处理。七、要保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。八、实验完毕后，要认真撰写实验报告，并对思考题进行讨论。25目录实验一低碳钢、铸铁试件的拉伸试验5实验二低碳钢、铸铁试

5、件的压缩实验11实验三纯弯曲梁的正应力实验14实验四测定材料弹性模量和泊松比18实验五偏心拉伸实验22实验六圆管弯扭组合实验25实验七等强度梁弯曲试验30实验八压杆稳定实验32实验九电阻应变片灵敏系数标定35实验十悬臂梁实验382525实验一低碳钢、铸铁试件的拉伸试验拉伸实验是检验材料力学性能的最基本的实验。一、实验目的1．了解试验设备——万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项。2．测定低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率。3．测定铸铁的强度极限。4．观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图（P一曲线）。5．比较低碳钢（

6、塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。二、实验设备和量具1．量具：游标卡尺。2．设备：万能材料试验机。图1-1液压式万能材料试验机外形图三、实验原理1．为了检验低碳钢拉伸时的机械性质，应使试件轴向受拉直至断裂，在拉伸过程中以及试件断裂后，测读出必要的特征数据（如；PS、Pb、L1、dl25）经过计算，便可得到表示材料力学性能的指标：s、b、、。2．铸铁属脆性材料，轴向拉伸时，在变形很小的情况下就断裂，故一般测定其抗拉强度极限b。四、实验试件试件如图l—3。夹持部分用来装入试验图1-4圆形截面试件机夹具中以便夹紧试件，过渡部分用来保证标距部分能图1-3均匀受力，这两部分的形状和

7、尺寸，决定于试件的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。标距0是待试部分，也是试件的主体，其长度通常简称为标距，也称为计算长度。试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大。为了能正确地比较各种材料的力学性质，国家对试件尺寸作了标准化规定。拉伸试件分比例试件和非比例试件两种。比例试件系按公式计算而得。式中为标距，为标距部分原始截面积，系数通常为5.65和11.3（前者称为短试件，后者称为长试件）。据此，短、长圆形试件的标距长度分别等于5、10。非比例试件的标距与其原