重庆大学材料力学教案实验i.doc

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1、绪论目前，材料力学课程中开设了两类实验课程，即：材料力学性能实验及实验应力分析实验。一、材料的力学性能实验对工程问题进行强度计算时，需要构件材料的力学性能指标，如屈服点、抗拉强度、疲劳强度，此外，弹性极限、杨氏弹性模量E、切变模量G等也是设计构件的基本参数，这些量都通过材料力学性能实验来测定。材料的力学性能，如强度极限、持久极限、冲击韧度等，虽是材料的固有属性，但又往往随一些因素的改变而波动，如：试样的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度，对试样的加载速度，实验环境（实验时的温度，周围的介质情况）等。为了使不同材料的实验结果有比较的价值，我国指定了材料力学性能实

2、验的国家标准，国家标准对试样的取材、形状、尺寸、加工精度、试验机的安装、实验的手段和方法、数据处理等都作了规定。我国国家标准的代号是GB，如GB10623-89为金属力学性能实验术语、GB3102-93为量和单位、GB228-87为金属拉伸实验方法、GB6397-86为金属拉伸实验试样……GB8170-87为数值修约规则。国际上也有相应的标准，国际标准的代号是ISO，国际间需要做仲裁实验时，必须采用国际标准。我国现行的国家标准与国际标准已基本接轨。二、实验应力分析解决实验问题，特别对于形状复杂或受力复杂的构件，采用解析方法时，常常遇到数学和计算方面的困难，没

3、有适用的理论可计算应力。此时，常常采用实验应力分析方法或数值计算方法（如有限单元法）。今年来，虽然有限元方法等数值方法有很大发展，但数值方法必须以正确建立数学模型为前提，否则，不能提出正确的结果。而且，对数值计算的方法所得的结果，任需用实验方法来验证。因此，实验应力分析方法与数值方法起到了互相不补充、互相验证的作用。再者，对某些载荷和边界条件未知的问题，用数值方法求解时，还需采用实验方法提供必要的参数。采用实验方法时，对边界条件没有完全确定的情况，可以从实物中获得数据。有许多问题虽也可以采用数值计算的方法求解，但采用实验方法反而比数值方法经济的多，例如，一些

4、几何形状载荷不对称的三维问题、应力集中问题、只需知道局部应力和变形的问题等。正因为实验应力分析方法在解决工程问题中的应力分析问题有其独特的作用，他能解决许多理论工作不能解决的工程实际问题，因此不能被理论取代，而被广泛的应用，并已发展成一门独立的学科。当然实验应力分析也有其局限性，如在某些特殊环境下现在还不能进行实验，试验精度还有待进一步提高。实验应力分析的方法很多，如电阻应变测量、光弹性力学、脆性涂层法、动纹法、全息干涉法、激光散斑干涉法等等。电阻应变测量法主要用于测量实物或模型表面的应变。由于它易实现实测的数字化和自动化，可进行无线电遥测，可在高温、高压液

5、下、高速旋转及强磁场……等特殊条件下测量，具有频率相应好等优点，已成为实验应力分析中应用最广的一种方法。但由于它不能进行全域性测量等缺点，使它的应用范围受到一些限制。观测弹性力学已成为目前实验应力分析中一个有效及成熟的方法。光测弹性应力分析可以直接的观测到模型的全场应力分布，从而计算出机构构件的全场应力。特别是能够直接看到应力集中部位，并迅速、准确的确定应力集中系数。用此方法不仅能解决二维、三维问题，测定边界应力，而且能测定模型的内部应力。但对于热应力、动应力、塑性问题等的研究，还有一些有待解决的问题。至于其他方法在工程上的应用，可参阅“实验应力分析”教材及

6、有关专著。实验一金属拉伸实验一、实验目的1.了解典型塑性材料低碳钢，典型脆性材料铸铁最基本之拉伸力学性能，并掌握材料基本力学性能指标的测试。2.观察两种材料变形（如低碳钢之线弹性变形、屈服现象、局部紧缩变形、铸铁瞬时脆断……）及破坏断口特点，也为以后应力状态分析与强度理论的学习、理解打下基础。3.初步使用、了解相关机器及仪器设备。二、实验内容1.低碳钢的拉伸1）绘制F-拉伸曲线。2）在弹性变形阶段验证虎克定律，测定材料弹性模量E。3）测定强度指标：屈服点，抗拉强度。4）测定塑性指标：断后伸长率与断面收缩率。低碳钢拉伸曲线，铸铁拉伸曲线2.铸铁拉伸铸铁拉伸，无

7、屈服现象，也不存在线性关系，所以只画曲线，测定抗拉强度及断后伸长率。三、机器、仪器介绍1.数显液压万能材料试验机该试验机可以进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种实验，故称为万能材料试验机。万能材料试验机就加载方法而言有机械式和液压式两种，本实验使用的机器为液压加载荷，数字显示，故称为数显式液压万能材料试验机。过去机械式和液压式万能材料试验机的测力装置大多采用杠杆摆锤系统。本试验机的测力、位移和变形均使用相应的传感器，将机械量转换成电量后实现测量和控制。本试验机使用自成一体的电子系统，故测量精度高，控制性能精良，使用方便，给力学试验带来了许多方便。现将WE-300

8、型数显万能材料试验机的工作原理简述如下：该机由主机和