北大材料力学-试验课件

《材料力学》试验一、拉伸试验二、压缩试验四、组合变形试验三、纯弯曲试验2022/11/22材料力学《材料力学》试验一、拉伸试验四、组合变形试验三、纯弯曲试验21一、试验目的：1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb

、d、y)；3．测定灰铸铁拉伸强度sb；二、试验仪器：1．万能材料试验机；2．杠杆引伸仪；3．游标卡尺；拉伸试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；2．测定低碳钢拉2标点L0标距d0三、试件：1．材料类型：

低碳钢：

灰铸铁：2．标准试件：塑性材料的典型代表；脆性材料的典型代表；标距：用于测试的等截面部分长度；尺寸符合国标的试件；圆截面试件标距：L0=10d0或5d0试验机读数表盘主动指针：反映载荷瞬时大小；被动指针：反映最大载荷；拉伸试验2022/11/22材料力学标点L0标距d0三、试件：1．材料类型：2．标准试件：塑性材3四、试验原理：1．低碳钢拉伸弹性模量E：OPDLDPLPDL等量逐级加载法：DPd(DL)1d(DL)2拉伸试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．低碳钢拉伸弹性模量E：OPDLDPLP42．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb

、d、y)；OPDLPePpPsPb线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段屈服极限：强度极限：冷作硬化延伸率：断面收缩率：拉伸试验2022/11/22材料力学2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb、d、y)5低碳钢拉伸试验现象：屈服：颈缩：断裂：tmax引起拉伸试验2022/11/22材料力学低碳钢拉伸试验现象：屈服：颈缩：断裂：tmax引起拉伸63．测定灰铸铁拉伸机械性能

sb；OPDL强度极限：Pb拉伸试验2022/11/22材料力学3．测定灰铸铁拉伸机械性能sb；OPDL强度极限：Pb7一、试验目的：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；2．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；二、试验仪器：

万能材料试验机；三、试件：标准试件：d0h0粗短圆柱体：h0=1~3d0压缩试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；2．测定灰铸8四、试验原理：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；OPDLPs-屈服极限：拉伸试验压缩试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；OPDLP9低碳钢压缩试验现象：低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。压缩试验2022/11/22材料力学低碳钢压缩试验现象：低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力102．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；OPDL强度极限：拉伸试验Pb-灰铸铁压缩试验现象：tmax引起压缩试验2022/11/22材料力学2．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；OPDL强度极限：拉伸试11一、试验目的：1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；2．测定灰铸铁名义剪切强度极限tb；二、试验仪器：

万能材料试验机、剪切器；三、试件：试件：剪切试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；2．测定灰12四、试验原理：名义剪切强度极限：双剪：试件有两个剪切面；Pb剪切试验2022/11/22材料力学四、试验原理：名义剪切双剪：试件有两个剪切面；Pb剪切13低碳钢剪切试验现象：灰铸铁剪切试验现象：剪切、挤压、弯曲引起弯曲拉应力引起剪切试验2022/11/22材料力学低碳钢剪切试验现象：灰铸铁剪切试验现象：剪切、挤压、弯曲引起14一、试验目的：1．测定低碳钢剪切弹性模量G；2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；二、试验仪器：1．扭转试验机；2．扭角仪；4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况；扭转试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢剪切弹性模量G；2．测定低碳钢剪15三、试件：1．测低碳钢G采用自制试件：dl2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试件：d0扭转试验2022/11/22材料力学三、试件：1．测低碳钢G采用自制试件：dl2．测低碳钢ts、16四、试验原理：1．低碳钢剪切弹性模量G：OMnjdbalPPDd等量逐级加载法：扭转试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．低碳钢剪切弹性模量G：OMnjdbalPP172．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；OMnjMbMsMn<MsrdrMn=Ms剪切屈服极限：剪切强度极限：Mn=Mbtststbtb扭转试验2022/11/22材料力学2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；OMnjM18低碳钢扭转试验现象：屈服：tmax引起断裂：扭转试验2022/11/22材料力学低碳钢扭转试验现象：屈服：tmax引起断裂：扭转试193．测定灰铸铁剪切强度极限tb；剪切强度极限：OMnjMb灰铸铁扭转试验现象：断裂：拉应力引起扭转试验2022/11/22材料力学3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；剪切强度极限：OMnjMb灰20一、电阻应变片：引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：L应变片PPL+DLk：电阻应变片的灵敏度系数应变片：将机械量(应变)转换为电量(电阻)的传感器电阻应变片种类：丝式(绕线式)、箔式、半导体式电测法基本原理2022/11/22材料力学一、电阻应变片：引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：L应变片21二、电阻应变仪：应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到应变。BADCER1R2R3R4电桥平衡(UBD=0)：若R1~R4为四个阻值相同应变片，受力后，BD间电压改变为：电测法基本原理2022/11/22材料力学二、电阻应变仪：应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，BA22两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。1．电桥接法：由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。三、电桥接法及温度补偿：2．温度补偿：全桥接法(四个电阻均为应变片)；半桥接法(R1、R2为应变片，

R3、R4为固定电阻)电测法基本原理2022/11/22材料力学两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变23BADCER1R2R3R4工作片温度补偿片固定电阻相同应变片R1、R2，R1贴在构件受力处，R2贴在附近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相同，为DRT，则电测法基本原理2022/11/22材料力学BADCER1R2R3R4工作片温度补偿片固定电阻相同应变片24PP1．单向应力状态：四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算：轴向拉压、纯弯曲，横力弯曲上下缘PPR1R2R1R2温度自补偿，测量电压得到有效放大：电测法基本原理2022/11/22材料力学PP1．单向应力状态：四、几种常见应力状态下的布片方式及应力252．已知主应力方向的二向应力状态：扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒R2R1aR1b45o45o沿已知主应力方向贴片，还采用半桥接法，工作片通过转换开关轮流接入电桥测量，温度补偿只需一片电测法基本原理2022/11/22材料力学2．已知主应力方向的二向应力状态：扭转、横力弯曲的中性轴、均263．不知主应力方向的二向应力状态：45o—3应变花：90o0o45o电测法基本原理2022/11/22材料力学3．不知主应力方向的二向应力状态：45o—3应变花：90o027120o0o60o60o—3应变花：电测法基本原理2022/11/22材料力学120o0o60o60o—3应变花：电测法基本原理2022/282．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；一、试验目的：1．测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的分布规律，并与理论值比较；2．熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用；二、试验仪器：1．纯弯曲试验装置；矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学2．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；一、试验目的：29三、试验原理：1．结构示意图及理论值计算：hbPP/2P/2aa+-QP/2P/2MPa/2+mmm—m截面：—纯弯曲zy矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学三、试验原理：1．结构示意图及理论值计算：hbPP/2P/2302．布片示意图及试验值：00111'1'222'2'温度补偿片DP3．等量逐级加载法：矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学2．布片示意图及试验值：00111'1'222'2'温度补偿31一、试验目的：1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的大小及方向；2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力；二、试验仪器：1．弯扭组合试验装置；2．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；薄壁圆管弯扭组合变形2022/11/22材料力学一、试验目的：1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的2．32三、试验原理：1．结构示意图：alPIII—I截面dD薄壁圆管弯扭组合变形I—I截面内力：2022/11/22材料力学三、试验原理：1．结构示意图：alPIII—I截面dD薄壁圆332．布片示意图：ABCDA、B、C、D四点各贴-45o、0o、45o应变花薄壁圆管弯扭组合变形DR12R11R10CR9R8R7BR6R5R4AR3R2R1约定蓝线应变片为-45o，白线为0o，绿线为45o2022/11/22材料力学2．布片示意图：ABCDA、B、C、D四点各贴-45o、0o34主应力大小：主应力方向：a是主应力与圆管轴线的夹角薄壁圆管弯扭组合变形3．等量逐级加载法：4．指定点(B、D)的主应力大小及方向：共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水平下分别测B、D两点6个应变片的应变值1)试验值：2022/11/22材料力学主应力大小：主应力方向：a是主应力与圆管轴线的夹角薄壁圆管弯35薄壁圆管弯扭组合变形2)理论值(以B点为例)：Bsstt内力应力按平面应力状态分析得到：s1、s2、s3、a0分别与试验值比较2022/11/22材料力学薄壁圆管弯扭组合变形2)理论值(以B点为例)：Bsstt内力36薄壁圆管弯扭组合变形5．弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量：1)由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片：2)弯矩M引起正应力的测量：BADCR5R11取圆筒上下(B、D)两点0o应变片接成半桥线路2022/11/22材料力学薄壁圆管弯扭组合变形5．弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量：37薄壁圆管弯扭组合变形3)扭矩Tn引起剪应变的测量：取圆筒前后(A、C)两点-45o、45o四个应变片接成全桥线路BADCR3R1R7R9R3R1AR7R9CQTnAC2022/11/22材料力学薄壁圆管弯扭组合变形3)扭矩Tn引起剪应变的测量：取圆筒前后38薄壁圆管弯扭组合变形由虎克定律得2022/11/22材料力学薄壁圆管弯扭组合变形由虎克定律得2022/11/21材料力学39薄壁圆管弯扭组合变形4)剪力Q引起剪应变的测量：仍取A、C两点-45o、45o四个应变片接成全桥线路，与3)不同在于R9、R7换位BADCR3R1R9R7R3R1AR7R9CQTn2022/11/22材料力学薄壁圆管弯扭组合变形4)剪力Q引起剪应变的测量：仍取A、C两401)I—I截面内力增量：薄壁圆管弯扭组合变形6．相关理论值计算：2)I—I截面应力增量：3)应变增量：2022/11/22材料力学1)I—I截面内力增量：薄壁圆管弯扭组合变形6．相关理论值计41aa6．纯剪切应力状态g与e1关系的另一推导：薄壁圆管弯扭组合变形gxDl2022/11/22材料力学aa6．纯剪切应力状态g与e1关系的另一推导：薄壁圆管弯42《材料力学》试验一、拉伸试验二、压缩试验四、组合变形试验三、纯弯曲试验2022/11/22材料力学《材料力学》试验一、拉伸试验四、组合变形试验三、纯弯曲试验243一、试验目的：1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb

、d、y)；3．测定灰铸铁拉伸强度sb；二、试验仪器：1．万能材料试验机；2．杠杆引伸仪；3．游标卡尺；拉伸试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；2．测定低碳钢拉44标点L0标距d0三、试件：1．材料类型：

低碳钢：

灰铸铁：2．标准试件：塑性材料的典型代表；脆性材料的典型代表；标距：用于测试的等截面部分长度；尺寸符合国标的试件；圆截面试件标距：L0=10d0或5d0试验机读数表盘主动指针：反映载荷瞬时大小；被动指针：反映最大载荷；拉伸试验2022/11/22材料力学标点L0标距d0三、试件：1．材料类型：2．标准试件：塑性材45四、试验原理：1．低碳钢拉伸弹性模量E：OPDLDPLPDL等量逐级加载法：DPd(DL)1d(DL)2拉伸试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．低碳钢拉伸弹性模量E：OPDLDPLP462．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb

、d、y)；OPDLPePpPsPb线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段屈服极限：强度极限：冷作硬化延伸率：断面收缩率：拉伸试验2022/11/22材料力学2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb、d、y)47低碳钢拉伸试验现象：屈服：颈缩：断裂：tmax引起拉伸试验2022/11/22材料力学低碳钢拉伸试验现象：屈服：颈缩：断裂：tmax引起拉伸483．测定灰铸铁拉伸机械性能

sb；OPDL强度极限：Pb拉伸试验2022/11/22材料力学3．测定灰铸铁拉伸机械性能sb；OPDL强度极限：Pb49一、试验目的：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；2．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；二、试验仪器：

万能材料试验机；三、试件：标准试件：d0h0粗短圆柱体：h0=1~3d0压缩试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；2．测定灰铸50四、试验原理：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；OPDLPs-屈服极限：拉伸试验压缩试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．测定低碳钢压缩屈服极限ss-；OPDLP51低碳钢压缩试验现象：低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。压缩试验2022/11/22材料力学低碳钢压缩试验现象：低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力522．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；OPDL强度极限：拉伸试验Pb-灰铸铁压缩试验现象：tmax引起压缩试验2022/11/22材料力学2．测定灰铸铁压缩强度极限sb-；OPDL强度极限：拉伸试53一、试验目的：1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；2．测定灰铸铁名义剪切强度极限tb；二、试验仪器：

万能材料试验机、剪切器；三、试件：试件：剪切试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢名义剪切强度极限tb；2．测定灰54四、试验原理：名义剪切强度极限：双剪：试件有两个剪切面；Pb剪切试验2022/11/22材料力学四、试验原理：名义剪切双剪：试件有两个剪切面；Pb剪切55低碳钢剪切试验现象：灰铸铁剪切试验现象：剪切、挤压、弯曲引起弯曲拉应力引起剪切试验2022/11/22材料力学低碳钢剪切试验现象：灰铸铁剪切试验现象：剪切、挤压、弯曲引起56一、试验目的：1．测定低碳钢剪切弹性模量G；2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；二、试验仪器：1．扭转试验机；2．扭角仪；4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况；扭转试验2022/11/22材料力学一、试验目的：1．测定低碳钢剪切弹性模量G；2．测定低碳钢剪57三、试件：1．测低碳钢G采用自制试件：dl2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试件：d0扭转试验2022/11/22材料力学三、试件：1．测低碳钢G采用自制试件：dl2．测低碳钢ts、58四、试验原理：1．低碳钢剪切弹性模量G：OMnjdbalPPDd等量逐级加载法：扭转试验2022/11/22材料力学四、试验原理：1．低碳钢剪切弹性模量G：OMnjdbalPP592．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；OMnjMbMsMn<MsrdrMn=Ms剪切屈服极限：剪切强度极限：Mn=Mbtststbtb扭转试验2022/11/22材料力学2．测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；OMnjM60低碳钢扭转试验现象：屈服：tmax引起断裂：扭转试验2022/11/22材料力学低碳钢扭转试验现象：屈服：tmax引起断裂：扭转试613．测定灰铸铁剪切强度极限tb；剪切强度极限：OMnjMb灰铸铁扭转试验现象：断裂：拉应力引起扭转试验2022/11/22材料力学3．测定灰铸铁剪切强度极限tb；剪切强度极限：OMnjMb灰62一、电阻应变片：引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：L应变片PPL+DLk：电阻应变片的灵敏度系数应变片：将机械量(应变)转换为电量(电阻)的传感器电阻应变片种类：丝式(绕线式)、箔式、半导体式电测法基本原理2022/11/22材料力学一、电阻应变片：引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：L应变片63二、电阻应变仪：应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到应变。BADCER1R2R3R4电桥平衡(UBD=0)：若R1~R4为四个阻值相同应变片，受力后，BD间电压改变为：电测法基本原理2022/11/22材料力学二、电阻应变仪：应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，BA64两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。1．电桥接法：由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。三、电桥接法及温度补偿：2．温度补偿：全桥接法(四个电阻均为应变片)；半桥接法(R1、R2为应变片，

R3、R4为固定电阻)电测法基本原理2022/11/22材料力学两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变65BADCER1R2R3R4工作片温度补偿片固定电阻相同应变片R1、R2，R1贴在构件受力处，R2贴在附近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相同，为DRT，则电测法基本原理2022/11/22材料力学BADCER1R2R3R4工作片温度补偿片固定电阻相同应变片66PP1．单向应力状态：四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算：轴向拉压、纯弯曲，横力弯曲上下缘PPR1R2R1R2温度自补偿，测量电压得到有效放大：电测法基本原理2022/11/22材料力学PP1．单向应力状态：四、几种常见应力状态下的布片方式及应力672．已知主应力方向的二向应力状态：扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒R2R1aR1b45o45o沿已知主应力方向贴片，还采用半桥接法，工作片通过转换开关轮流接入电桥测量，温度补偿只需一片电测法基本原理2022/11/22材料力学2．已知主应力方向的二向应力状态：扭转、横力弯曲的中性轴、均683．不知主应力方向的二向应力状态：45o—3应变花：90o0o45o电测法基本原理2022/11/22材料力学3．不知主应力方向的二向应力状态：45o—3应变花：90o069120o0o60o60o—3应变花：电测法基本原理2022/11/22材料力学120o0o60o60o—3应变花：电测法基本原理2022/702．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；一、试验目的：1．测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的分布规律，并与理论值比较；2．熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用；二、试验仪器：1．纯弯曲试验装置；矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学2．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；一、试验目的：71三、试验原理：1．结构示意图及理论值计算：hbPP/2P/2aa+-QP/2P/2MPa/2+mmm—m截面：—纯弯曲zy矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学三、试验原理：1．结构示意图及理论值计算：hbPP/2P/2722．布片示意图及试验值：00111'1'222'2'温度补偿片DP3．等量逐级加载法：矩形截面梁的纯弯曲2022/11/22材料力学2．布片示意图及试验值：00111'1'222'2'温度补偿73一、试验目的：1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的大小及方向；2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力；二、试验仪器：1．弯扭组合试验装置；2．YJ28A—PIOR型静态数字电阻应变仪；薄壁圆管弯扭组合变形2022/11/22材料力学一、试验目的：1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的2．74三、试验原理：1．结构示意图：alPIII—I截面dD薄壁圆管弯扭组合变形I—I截面内力：2022/11/22材料力学三、试验原理：1．结构示意图：alPIII—I截面dD薄壁圆752．布片示意图：ABCDA、B、C、D四点各贴-45o、0o、45o应变花薄壁圆管弯扭组合变形DR12R11R10CR9R8R7BR6R5