材料力学实验复习课课件

材料力学实验

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12015秋季《材料力学实验》实验安排周数实验项目实验地点W53.1金属材料的拉伸压缩实验专业实验中心（2）副楼101W73.2扭转实验W93.4桥路连接变换实验机械工程学院

324室W113.5弹性模量和泊松比的测定W133.6纯弯曲梁的正应力测定W153.7薄壁圆管主应力的测定W17复习课W19考试（参见第17周的考试分组安排）开课

时间单周一（8、9）单周三（8、9)单周五（6、7）2015秋季《材料力学实验》实验安排周数实验项目实验地点W521、“金属材料拉伸实验”可以测定材料的哪些性能指标？

强度：刚度：弹性模量和泊松比（借助引伸计）等常数1、“金属材料拉伸实验”可以测定材料的哪些性能指标？

强度：32、请描述低碳钢在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：低碳钢在拉伸试验中，横截面拉应力最大，45°斜截面切应力最大，而低碳钢的剪切强度小于抗拉强度；颈缩阶段某一截面突然变细，致使颈索截面附近外圈产生较大的塑性变形，导致塑性断裂，而中心处脆性断裂，因此形成杯锥状的断口。杯锥状断口塑性断裂脆性断裂2、请描述低碳钢在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因4

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COS=

COSCOS=COS2

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sin2)/2NPPPPN=P,σ==NPA0PpPKKKKA0=COS=COS52、请描述铸铁在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：铸铁在拉伸试验中，横截面拉应力最大，45°斜截面切应力最大，而铸铁的抗拉强度小于剪切强度；铸铁在拉伸试验的整个过程中，近似弹性变形，标距内各横截面均匀变细，所以为平断断口。平断断口沿横截面脆性断裂2、请描述铸铁在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？63、请描述铸铁在压缩实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：铸铁在压缩试验中，横截面压应力最大且剪应力为0，而45°斜截面切应力最大且与压应力大小相等度；铸铁在压缩试验的过程中，近似弹性变形，先压成鼓形，中间鼓起来，当45°斜截面上的切应力超过抗剪切强度极限时，横截面的正应力还未达到抗压强度极限，导致其最终被剪断。

3、请描述铸铁在压缩实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？74、绘制低碳钢的(σ—ε)曲线，标明并叙述其在拉伸过程中的四个变形阶段。OA：弹性变形。应力与应变成正比，可以测量弹性模量和泊松比。AC：屈服阶段。应力时增时减，但是应变一直增大，暂时失去抵抗变形的能力。CE：强化阶段。标距范围内均匀变细，试件上发热。EF：颈缩阶段。当名义应力开始降低，某截面突然变细，颈缩处断裂，断口非常烫。σεσsσpσb4、绘制低碳钢的(σ—ε)曲线，标明并叙述其在拉伸过程中的四85、比较低碳钢和铸铁在扭转试验的断口形式，并解释破坏的原因。(应力+性能2方面分析）圆形截面纯剪应力状态对于低碳钢：沿横截面剪断的=-45012

对于铸铁：沿45°螺旋面拉断的5、比较低碳钢和铸铁在扭转试验的断口形式，并解释破坏的原因。96、根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁材料的机械性质（强度和刚度）。抗拉强度：铸铁<低碳钢抗剪强度：铸铁<低碳钢抗压强度：铸铁<低碳钢由于低碳钢是典型塑性材料，而铸铁是典型的脆性材料，所以三种实验结束后，低碳钢的变形都比铸铁大低碳钢：铸铁：6、根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁材107、电阻应变测量中，共有哪几种接桥方式？各有什么特点？半桥外补偿接线简单，对布片无要求测量效率高不可实现单一内力测量桥路灵敏度1，精度低半桥自补偿接线相对复杂不需要外接温度补偿片及但需要合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度2，精度较高全桥外补偿接线相对复杂需要外接温度补偿片及合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度2，精度较高全桥自补偿接线最复杂不需要外接温度补偿片及但需要合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度4，精度最高7、电阻应变测量中，共有哪几种接桥方式？各有什么特点？半桥外118、电阻应变测量中，如果实现半桥公共（用）外补偿？半桥公共外补偿有何特点？半桥公共外补偿的实现：将公共补偿片接在任一测量通道的第2桥臂，即BC桥臂，并用短接片连接所有的接线柱C，并旋紧它。半桥公共外补偿特点：多通道公用一个补偿片，节省补偿片的数量；多通道同时测量，可以提高测量效率；精度低；不可实现单一内力的测量。8、电阻应变测量中，如果实现半桥公共（用）外补偿？半桥公共外129、惠斯顿电桥平衡的条件是什么？惠斯顿电桥的特性是什么？惠斯顿电桥的基本关系式是什么？如图所示的惠斯顿电桥，其平衡的条件是基本关系式：UACUBDCDBR1R2R3R4I1I2A惠斯顿电桥R1R3=R2R4电桥特性：邻臂相减，对臂相加9、惠斯顿电桥平衡的条件是什么？惠斯顿电桥的特性是什么？惠斯1310、电测中，引起温度误差的原因有哪些？如何消除温度误差？

引起温度误差原因：1、应变片本身热胀冷缩2、应变片与被测材料热胀冷缩不同步消除温度误差的方式：外补偿：用贴在和被测试件同材料上的应变片做温度补偿片，消除温度误差，要求温度补偿块和被测试件同材料、同温度场；温度补偿片上只有温度应变。自补偿：用贴在被测试件上的应变片做温度补偿片；自补偿片除了有温度应变还有载荷引起的应变，对布片方案有要求。10、电测中，引起温度误差的原因有哪些？如何消除温度误差？1411、测量金属弹性模量E的方法有哪些？机测法借用万能试验机和引伸计通过做拉伸实验，在弹性变形阶段测得；电测法：如右图通过实验测出P、ε即可计算出E。拉伸试件及其贴片情况P补偿块11、测量金属弹性模量E的方法有哪些？机测法借用万能试验机和1512、金属弹性模量E和泊松比的测定试验中为什么使用全桥外补偿？由于泊松比为待测值，不知道横向应变和纵向应变的关系，所以不能用自补偿；薄板试件通常有初始翘曲，即被测点除了待测的应变，还有温度应变以及初始翘曲产生的应变；半桥外补偿不能测单一内力引起的应变；R1和R2组成全桥外补偿，分别接到1、3桥臂，可以消除初始翘曲产生的应变；而温度应变通过2、4桥臂的温度补偿片消除。初始翘曲12、金属弹性模量E和泊松比的测定试验中为什么使用全桥外补偿1613、如何验证某一测点是否为单向应力状态？在该点贴一个直角应变花使相互垂直的2个敏感栅丝分别和横向应变和纵向应变方向一致通过测量横、纵向应变，并求其比值，即泊松比；若所求泊松比与理论值相等，则其为单向应力状态。13、如何验证某一测点是否为单向应力状态？在该点贴一个直角应1714、如图所示，试分析测量纵向应变时，加载孔的打孔位置和贴片位置对本实验的影响。当打孔位置正确时，贴片位置对实验结果无影响，原因如下：轴向拉伸时弹性变形阶段，P在同一截面产生的应力相同，纵向应变也相同，不受贴片位置影响当打孔位置不正确时，贴片位置对实验结果有影响

偏心拉伸，P在同一截面不同测点产生的应力不同，虽为单向应力状态，但是应力包括拉应力与弯矩产生的正应力。14、如图所示，试分析测量纵向应变时，加载孔的打孔位置和贴片1815、电测中，平面应力状态主应力的测定采用哪种形式的应变片？应变花：将多个敏感栅丝按不同的角度排列贴在同一张基地上所形成的应变片称应变花，可以测平面应力状态的主应力大小和方向15、电测中，平面应力状态主应力的测定采用哪种形式的应变片？1916、请描述平面应力状态下主应力的测定流程。测量同一测点多个方向应变贴应变花接桥测量求主应变和主方向计算公式由应变花的形式决定求主应力广义胡克定理测试流程16、请描述平面应力状态下主应力的测定流程。测量同一测点多个2017、薄壁圆管主应力测定实验中，为什么选用半桥外补偿接桥？因为其他3种接桥方式对布片方案有要求，需要测点各方向或者各测点上应力（应变）关系已知，而平面应力状态中，同一测点各个方向上的应变关系未知，所以采用半桥外补偿的接桥方式。贴片情况17、薄壁圆管主应力测定实验中，为什么选用半桥外补偿接桥？因2118、在纯弯曲梁的正应力测定中，除了半桥公共外补偿还可使用其他的桥路么？若可以，请举例说明。1、8测点还可使用全桥外补偿，如图1；其他测点每种桥路均可，以测点2为例：半桥自补偿(R2,R3);全桥外补偿(R2,Rt,R2’,Rt);全桥自补偿(R2,R3,R2’,R3’);xyzACDBUBDUACR1RtR1’Rt18、在纯弯曲梁的正应力测定中，除了半桥公共外补偿还可使用其2219、本学期所做的材料力学实验用到的基本测量方法有几种？各有什么特点？破坏性试验用标准件可测材料的任意变形阶段的机械性能指标非破坏性试验必须是在弹性阶段进行测量只能测试件表面各点的应力应变非破坏性试验直观性强，可测全局范围内的应力、应变本学期未讲述。机测法电测法光测法19、本学期所做的材料力学实验用到的基本测量方法有几种？各有23材料力学实验

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242015秋季《材料力学实验》实验安排周数实验项目实验地点W53.1金属材料的拉伸压缩实验专业实验中心（2）副楼101W73.2扭转实验W93.4桥路连接变换实验机械工程学院

324室W113.5弹性模量和泊松比的测定W133.6纯弯曲梁的正应力测定W153.7薄壁圆管主应力的测定W17复习课W19考试（参见第17周的考试分组安排）开课

时间单周一（8、9）单周三（8、9)单周五（6、7）2015秋季《材料力学实验》实验安排周数实验项目实验地点W5251、“金属材料拉伸实验”可以测定材料的哪些性能指标？

强度：刚度：弹性模量和泊松比（借助引伸计）等常数1、“金属材料拉伸实验”可以测定材料的哪些性能指标？

强度：262、请描述低碳钢在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：低碳钢在拉伸试验中，横截面拉应力最大，45°斜截面切应力最大，而低碳钢的剪切强度小于抗拉强度；颈缩阶段某一截面突然变细，致使颈索截面附近外圈产生较大的塑性变形，导致塑性断裂，而中心处脆性断裂，因此形成杯锥状的断口。杯锥状断口塑性断裂脆性断裂2、请描述低碳钢在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因27

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sin2)/2NPPPPN=P,σ==NPA0PpPKKKKA0=COS=COS282、请描述铸铁在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：铸铁在拉伸试验中，横截面拉应力最大，45°斜截面切应力最大，而铸铁的抗拉强度小于剪切强度；铸铁在拉伸试验的整个过程中，近似弹性变形，标距内各横截面均匀变细，所以为平断断口。平断断口沿横截面脆性断裂2、请描述铸铁在拉伸实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？293、请描述铸铁在压缩实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？原因（应力分析+机械性能分析）：铸铁在压缩试验中，横截面压应力最大且剪应力为0，而45°斜截面切应力最大且与压应力大小相等度；铸铁在压缩试验的过程中，近似弹性变形，先压成鼓形，中间鼓起来，当45°斜截面上的切应力超过抗剪切强度极限时，横截面的正应力还未达到抗压强度极限，导致其最终被剪断。

3、请描述铸铁在压缩实验实验中的断口形式，并解释其形成原因？304、绘制低碳钢的(σ—ε)曲线，标明并叙述其在拉伸过程中的四个变形阶段。OA：弹性变形。应力与应变成正比，可以测量弹性模量和泊松比。AC：屈服阶段。应力时增时减，但是应变一直增大，暂时失去抵抗变形的能力。CE：强化阶段。标距范围内均匀变细，试件上发热。EF：颈缩阶段。当名义应力开始降低，某截面突然变细，颈缩处断裂，断口非常烫。σεσsσpσb4、绘制低碳钢的(σ—ε)曲线，标明并叙述其在拉伸过程中的四315、比较低碳钢和铸铁在扭转试验的断口形式，并解释破坏的原因。(应力+性能2方面分析）圆形截面纯剪应力状态对于低碳钢：沿横截面剪断的=-45012

对于铸铁：沿45°螺旋面拉断的5、比较低碳钢和铸铁在扭转试验的断口形式，并解释破坏的原因。326、根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁材料的机械性质（强度和刚度）。抗拉强度：铸铁<低碳钢抗剪强度：铸铁<低碳钢抗压强度：铸铁<低碳钢由于低碳钢是典型塑性材料，而铸铁是典型的脆性材料，所以三种实验结束后，低碳钢的变形都比铸铁大低碳钢：铸铁：6、根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁材337、电阻应变测量中，共有哪几种接桥方式？各有什么特点？半桥外补偿接线简单，对布片无要求测量效率高不可实现单一内力测量桥路灵敏度1，精度低半桥自补偿接线相对复杂不需要外接温度补偿片及但需要合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度2，精度较高全桥外补偿接线相对复杂需要外接温度补偿片及合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度2，精度较高全桥自补偿接线最复杂不需要外接温度补偿片及但需要合理布片可实现单一内力测量桥路灵敏度4，精度最高7、电阻应变测量中，共有哪几种接桥方式？各有什么特点？半桥外348、电阻应变测量中，如果实现半桥公共（用）外补偿？半桥公共外补偿有何特点？半桥公共外补偿的实现：将公共补偿片接在任一测量通道的第2桥臂，即BC桥臂，并用短接片连接所有的接线柱C，并旋紧它。半桥公共外补偿特点：多通道公用一个补偿片，节省补偿片的数量；多通道同时测量，可以提高测量效率；精度低；不可实现单一内力的测量。8、电阻应变测量中，如果实现半桥公共（用）外补偿？半桥公共外359、惠斯顿电桥平衡的条件是什么？惠斯顿电桥的特性是什么？惠斯顿电桥的基本关系式是什么？如图所示的惠斯顿电桥，其平衡的条件是基本关系式：UACUBDCDBR1R2R3R4I1I2A惠斯顿电桥R1R3=R2R4电桥特性：邻臂相减，对臂相加9、惠斯顿电桥平衡的条件是什么？惠斯顿电桥的特性是什么？惠斯3610、电测中，引起温度误差的原因有哪些？如何消除温度误差？

引起温度误差原因：1、应变片本身热胀冷缩2、应变片与被测材料热胀冷缩不同步消除温度误差的方式：外补偿：用贴在和被测试件同材料上的应变片做温度补偿片，消除温度误差，要求温度补偿块和被测试件同材料、同温度场；温度补偿片上只有温度应变。自补偿：用贴在被测试件上的应变片做温度补偿片；自补偿片除了有温度应变还有载荷引起的应变，对布片方案有要求。10、电测中，引起温度误差的原因有哪些？如何消除温度误差？3711、测量金属弹性模量E的方法有哪些？机测法借用万能试验机和引伸计通过做拉伸实验，在弹性变形阶段测得；电测法：如右图通过实验测出P、ε即可计算出E。拉伸试件及其贴片情况P补偿块11、测量金属弹性模量E的方法有哪些？机测法借用万能试验机和3812、金属弹性模量E和泊松比的测定试验中为什么使用全桥外补偿？由于泊松比为待测值，不知道横向应变和纵向应变的关系，所以不能用自补偿；薄板试件通常有初始翘曲，即被测点除了待测的应变，还有温度应变以及初始翘曲产生的应变；半桥外补偿不能测单一内力引起的应变；R1和R2组成全桥外补偿，分别接到1、3桥臂，可以消除初始翘曲产生的应变；而温度应变通过2、4桥臂的温度补偿片消除。初始翘曲12、金属弹性模量E和泊松比的测定试验中为什么使用全桥外补偿3913、如何验证某一测点是否为单向应力状态？在该点贴一个直角应变花使相互垂直的2个敏感栅丝分别和横向应变和纵向应变方向一致通过测量横、纵向应变，并求其比值，即泊松比；若所求泊松比与理论值相等，则其为单向应力状态。13、如何验证某一测点是否为单向应力状态？在该点贴一个直角应4014、如图所示，试分析测量纵向应变时，加载孔的打孔位置和贴片位置对本实验的影响。当打孔位置正确时，贴片位置对实验结果无影响，原因如下：轴向拉伸时弹性变形阶段，P在同一截面产生的应力相同，纵向应变也相同，不受贴片位置影响当打孔位置不正确时，贴片位置对实验结果有影响

偏心拉伸，P在同一截面不同测点产生的应力不同，虽为单向应力