XL3418材料力学多功能实验台说明书(标准新)

1、XL3418型材料力学多功能实验装置 使用说明书秦皇岛市协力科技开发有限公司电话：03354042712 4047154 Email:xielibdh目 录一、产品介绍1二、产品功能1三、技术参数1四、实验项目说明1概述.1实验一 纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验.2实验二 电阻应变片灵敏系数的标定.3实验三 材料弹性常数E、泊松比的测定4实验四 偏心拉伸实验.5实验五 弯扭组合实验.5实验六 等强度梁实验.6实验七 压杆稳定实验.7可增加实验项目.8实验一 组合梁弯曲正应力实验.8 实验二 切变模量G测定实验.9实验三 纯扭转实验.10实验四 悬臂梁实验.11五、实验装置使用注意事项.1

2、2六、实验台配套使用仪器说明.12七、联系方式.12八、装箱单.13一、 产品介绍1、用途 本产品主要用于理工科院校作材料力学电测实验用的装置，它是将多种材料力学实验集中到一个台上进行，使用时稍加变动，即可进行教学大纲规定内容的多项实验。2、特点 实验装置采用蜗杆机构以螺旋千斤进行加载，经传感器由力应变综合参数测试仪测力部分测出力的大小；各试件受力变形，通过应变片由力应变综合参数测试仪测应变部分显示应变值。该实验台整机结构紧凑，加载稳定、操作省力，实验效果好，易于学生自己动手。本设备还可根据需要增设其它实验，仪器配有计算机接口实验数据可由计算机处理。3、结构 本产品的框架设计采用封闭型钢及铸件

3、组成，表面经过细致处理，结构紧固耐用；每项实验均配有表面进行处理的试件和附件。二、 产品功能1. 纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验2. 电阻应变片灵敏系数的标定3. 材料弹性模量E，泊松比的测定4. 偏心拉伸实验5. 弯扭组合受力分析6. 等强度梁实验7. 压杆稳定实验增加实验项目1. 组合梁实验2. 切变模量G测定实验3. 纯扭转实验三、 技术参数1. 试件最大作用载荷 8kN2. 加载机构作用行程 50mm3. 手轮加载转矩 02.6Nm4. 加载速度 0.12mm/转（手轮）5. 本机重量 140kg6. 外形尺寸(mm) 850（长）700（宽）1100（高）四、 实验项目说明概述

4、本实验装置是用于高等工科院校作材料力学电测法实验的主机，配套使用的仪器设备还有：拉压力传感器(1000kg)、力应变综合测试仪(XL2118系列)、电阻应变片、连接导线等。力应变综合参数测试仪配有计算机接口，实验数据可由计算机进行处理。电测法的基本原理：用电阻应变片测定构件表面的线应变，再根据应变应力关系确定构件表面应力状态的一种应力分析实验方法。应力应变电阻法，不仅用于验证材料力学的基本理论，测量材料的机械性能，而且作为一种主要的工程测试手段，为解决工程实际问题及从事科学研究提供了良好的实验基础。学生通过动手操作掌握电测基本方法，不仅巩固了所学的材力知识，更重要的是增强了日后工作中解决实际问

5、题的能力。1、纯弯曲梁横截面上的正应力的分布规律实验其装置如图1（a）所示，该装置附有弯曲梁一根用于纯弯曲梁正应力分布规律实验和应变片灵敏系数标定实验，见图1（b）。力应变综合参数测试仪1.弯曲梁 2.支座 3.加载杆 4.手轮 5.实验台后片架 6.可调节底盘7.承力下梁 8.压头 9.传感器 10.蜗杆升降机构 11.定位标尺（a） 350 40 20 600 700 （b）图1 纯弯曲梁实验弯曲变形是材料力学课程中重要的环节，材料力学中纯弯曲正应力分布规律实验，很多教学单位在万能材料实验机上进行，实验很不方便，利用我们这套设备，可以很方便正确的测定纯弯曲梁的正应力分布规律。根据材料力学中

6、弯曲梁的平面假设，沿着梁横截面高度的正应力分布规律应当是直线，为了验证这一假设，我们在梁的纯弯曲段内粘贴5个电阻应变片，见图1（c） 注：1# 5# 在梁的上下表面图1（c）应变片在梁中的位置3#片在中性层处，1#，2#，4#，5#片离中性层的距离见图1（d）所示，加载时由应变仪测出读数即可知道沿着横截面高度的正应力分布规律。本实验载荷范围：04kN 试件参数：试件长度L700mm，载荷距离a125mm，试件宽度b20mm，试件高度h40mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 = 0.26利用该装置，支块上放置叠梁（如钢和铝），还可进行组合梁实验。2、 电阻应变片灵敏系数的标定（1）实验项目电

7、阻应变片灵敏系数K值的标定（2）实验装置实验装置使用实验台上等强度梁部件，在梁的上下表面轴向粘贴被测应变片，上面安装三点挠度仪支架，支架中间孔中装上百分表，用它来确定等强度梁的真实应变，等强度梁上下表面的轴向应变（即所粘贴应变片承受的应变）可用挠度计上千分表在测量时所得读数而由下式计算求得： 其中f为千分表读数，h为等强度梁厚度，a为挠度计跨度，此公式由材料力学推得。电阻应变片的相对电阻变化由电阻应变仪测出指标应变仪和应变仪所设定的灵敏度系数值k仪，用下式计算可得： 综合起来下式可求出应变片的灵敏系数： 本实验载荷范围：050N 试件参数：试件厚度h9.3mm，三点挠度仪跨度a200mm，弹性

8、模量E=206GPa，泊松比 = 0.26 3、材料弹性常数E， 的测定（1） 实验目的a. 测定碳钢的弹性模量E和泊松比b. 验证虎克定律（2） 实验方法 电测法测定弹性模量E、泊松比（3） 实验装置a. 将组装好的拉伸试件安装在试验台前面下方的框架中，如图3所示。b. 本实验载荷范围：05000N 试件参数：试件宽度b30mm，试件厚度h5mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 = 0.261.实验台前片架 2.蜗杆升降机构 3.拉伸上铰座4.拉伸下铰座 5.试件 6.拉压力传感器 7.手轮图3 弹性模量E、泊松比 测定4、偏心拉伸实验（1） 实验目的a. 分别测量偏心拉伸试样中由拉力和弯

9、矩所产生的应力b. 测定最大正应力c. 测定偏心距d. 熟悉电阻应变仪的电桥接法，及其测量组合变形试样中某一种内力素的一般方法 （2）实验装置 同“材料弹性模量E、泊松比 的测定”试件参数：试件宽度b30mm，试件厚度h4.8mm，偏心孔距离e10mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 = 0.265、弯扭组合实验 （1）实验目的a. 用电测法测定主应力的大小和方向b. 在弯扭组合作用下，单独测出弯矩和扭矩（2）实验装置该实验装置所用的试件采用无缝钢管制成一空心轴，外径D=40mm，内径d=31.8mm，扇形臂长度a=248mm，计算长度l240mm，E=206GPa， =0.26，实验装置如

10、图4（a），根据设计要求初载Pmin100N，终载Pmax700N 试验前将扇形加力臂上的钢丝绳与传感器上绳座相联接。电阻应变片在管的m-m处布片方案如图4（b）。 45 y c(a) 0 b(b) m x m a(c) -45图4（b） 测点应变花布置图在待测截面的上表面m点及下表面m点处分别粘贴直角应变花，电阻按顺时针排列（下表面测点m电阻应变片顺序由下往上看），Ra（Ra）为第一片；Rb（Rb）为第二片；Rc（Rc）为第三片。（3）实验方法 测主应力的大小和方向时，将各应变片与公共补偿片组成半桥。 弯矩M的测量（消除扭转因素），Rb与Rb组成半桥接入。 扭矩T的测量（消除弯矩因素），利用

11、Ra、Ra、Rc、Rc四片电阻应变片组成全桥接入。本实验载荷范围：0700N试件参数：试件外径D=40mm，试件内径d=31.8mm，扇形臂长度a=248mm，应变花计算长度l240mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.26 6、等强度梁实验（1） 实验目的测定等强度梁弯曲正应力。（1） 实验装置 在试验台前片架右边有一等强度梁座，将梁的任意端装在支座上，紧固后便可进行实验，如图5所示。梁在弯曲时，同一截面上表面纤维产生压应变，下表面产生拉应变，但拉压的绝对值相等。 （1） 等强度梁的动应力测定当R1、R2接入动态应变仪，用光线示波器进行记录，以敲击法，可记录下其振动波形。并与理论计算

12、进行比较。本实验载荷范围：050N 试件参数：试件厚度h=9.3mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.267、压杆稳定实验（1） 实验目的a. 观察压杆丧失稳定现象。b. 用实验方法测定两端铰支压杆临界载荷PK并与理论值进行比较。（2） 实验装置a. 将组装好的压杆稳定试验装置，安装在试验台前片架内框正中，如图6所示。b. 加载方法，该装置仍采用蜗杆及蜗旋千斤机构，通过传感器由力应变综合参数测试仪测力部分读出力的大小。 本实验采用矩形截面长试件，试件由比例极限较高的弹性钢制成，放在上下铰支V形槽中，相当与两端铰支，转动手轮进行加载。由电阻应变片确定临界载荷时，在试件中段的截面左右各贴一

13、片应变片，进行应变测量，应变值由力应变综合参数测试仪测应变部分读出。由挠度确定临界载荷时，因事先不知道加载后试件弯曲方向，所以再试件中央的左右各置一百分表，试件挠度朝向哪一边，就以哪个百分表的读数作为依据。两端铰接受到有轴向压力P的压杆，当P很小时则承受简单压缩，假如人为地在试件任一侧面扰动让试件稍微弯曲，扰动力去掉后试件会自动弹回恢复原状，即试件轴线仍保持直线，说明此时试件处于稳定状态。假如逐渐给试件加载，当达到某一Pk值时，虽然扰动力去掉，但试件轴线不再恢复直线，此时试件即丧失了稳定性，载荷PK即为临界值： 式中：Imin压杆截面最小惯性矩； E压杆弹性模量； L压杆长度； u压杆长度系数

14、；该实验装置用户稍加改装还可作测定一端固定，一端铰支状态下压杆稳定试验。试件参数：试件铰支长度l=318mm，试件宽度b=20mm，试件厚度h=1.9mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.26可增加实验项目1、组合梁弯曲正应力实验（1）实验项目 用电测法测定组合梁横截面上的应变、应力分布情况；通过本实验提高学生建立力学模型，推导不同材料梁弯曲正应力等综合能力。（2）实验装置梁的某一横截面沿梁的高度分布8个电阻应变片，贴片位置见图7 图7复合梁贴片示意图电阻应变片纵向方向与梁的轴线方向一致；梁受载荷作用时，梁产生弯曲变形，实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载采用增量法，即每增

15、加等量的载荷P，测出各点的应变增量，然后分别取各点应变增量的平均值实i，依次求出各点的应变增量，利用胡克定律 求出各测点的应力值。本实验载荷范围：02000N试件参数：铝梁：7002020（mm） 钢梁：7002020（mm） E1=206GPa， =0.26，E2 = 70GPa，2 = 0.332、切变模量G测定实验（1）实验项目 金属材料切变模量G测定。（2）实验装置该实验装置所用的试件采用无缝钢管制成一空心轴，外径D=40mm，内径d=31.8mm，E=206GPa， =0.26，根据设计要求初载Pmin100N，终载Pmax700N 在剪切比例极限内，切应力与切应变成正比，这就是材料

16、的剪切胡克定律，其表达式为 式中，比例常数G即为材料的切变模量。由上式可得 上式中的和均可通过实验测得，其测试方法如下。a、的测定 试件贴应变片处为空心圆管，横截面上的内力如图8所示，试件粘贴应变片处的切应力为 式中， T扭矩，TPa a扇形臂长度WT空心圆筒的抗扭截面系数。 450 T 450 T 图 8b、的测定 使用弯扭试件上与轴线成45方向的两片应变片，组成半桥形式接到应变仪上，从应变仪上读出应变值r。根据电桥特性可知 另一方面，圆轴表面上任一点为纯剪切应力状态；根据广义胡克定律有 因此，有，综合上述各式有 本实验载荷范围：0700N 试件参数：试件外径D=40mm，试件内径d=31.

17、8mm，扇臂长度a240mm，应变花计算长度l240mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.26。 3、纯扭转实验（1）实验项目纯扭转变形时剪应力测定。（2）实验装置该实验装置所用的试件采用无缝钢管制成一空心轴，外径D=40mm，内径d=32mm，E=210GPa，根据设计要求初载Pmin100N，终载Pmax700N薄壁圆筒受纯扭转作用时，使圆筒发生扭转变形，圆筒的m点处于平面应力状态如图9所示。在m点单元体上作用有由扭矩引起的剪应力n，剪应力n可按下式计算 式中 Mn 扭矩，Mn = Pa WT 抗扭截面模量，对空心圆筒：本实验装置采用的是450直角应变花，在m、m点各贴一组应变花如

18、图10所示），应变花上三个应变片的角分别为-450、00、450，1133 L m n A B m m n a P 图9 圆筒m点应力状态 y 45 c(a ) m b(b) x m 0 a(c ) -45图10测点应变花布置当薄壁圆筒受纯扭转时，m和m两点45方向和-45方向的应变片都是沿主应力方向。扭转时主应力和剪应力相等。则可得到截面m-m的扭矩产生的剪应力实验值为 本实验载荷范围：0700N 试件参数：试件外径D=40mm，试件内径d=31.8mm，扇臂长度a240mm，应变花计算长度l240mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.26。 4、悬臂梁实验(1) 实验目的 测定悬臂梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。(2) 实验装置 在试验台前片架右边有一悬臂梁座，将梁的任意端装在支座上，紧固后便可进行实验，如图5所示。梁在弯曲时，同一截面上表面纤维产生压应变，下表面产生拉应变，但拉压的绝对值相等。试件参数：试件宽度b=40mm，试件厚度h=10mm，弹性模量E=206GPa，泊松比 =0.26五、试验装置使用注意事项实验台初次使用时，应调节实验台下面四只底盘上的螺杆，将支撑