材料力学-材力实验

材料力学实验(一)低碳钢、铸铁轴向拉伸实验力学基础教学实验中心1、测定低碳钢的弹性模量

E，验证虎克定律。一、实验目的：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、观察试样在拉伸过程中的各种现象，比较低碳钢和铸铁的力学性能。延伸率。二、实验材料和试样:标距

l0d0拉伸采用板式试样标距为：低碳钢、铸铁拉伸采用圆形试样：或三、实验设备和仪器:1.CMT5105电子式万能试验机2.SCDY-1型双侧电子引伸计3.0.02mm游标卡尺双侧电子引伸计4、试样标距打点器。四、实验原理：低碳钢拉伸曲线O

FDlFsFb卸载线KO

F铸铁拉伸曲线Fb△l3、铸铁强度指标：4、铸铁塑性指标：1、低碳钢强度指标：2、低碳钢塑性指标：%100010´×-=AAAy0bbAF=s%100001×-=llld五、弹性模量E的测定：材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系：上式中l0

采用引伸计刀口间距离：l0

＝50mm双侧电子引伸计O

FDl△F△l在变形图上测Ead六、实验步骤：2、安装试样，启动计算机，点击拉伸软件，进行加载。测量材料的弹性模量E屈服载荷Fs、最大抗拉载荷Fb。4．观察并描述试样破坏后断口特征。1．测量试样原始尺寸：直径，标距。3．测量试样断后尺寸:直径

，长度

。七、实验原始数据：1、低碳钢材料：试样原始和断后尺寸屈服载荷及最大载荷两点法测量弹性模量E2、铸铁材料：试样原始和断后尺寸最大载荷八、实验计算结果：1、低碳钢材料：2、铸铁材料：九、实验报告要求：1．计算材料强度指标及塑性指标，低碳钢弹性模量E(GPa)。4．描述断口特征。3．比较两种材料拉伸力学性能。2．强度指标以MPa为单位并保留3位有效数字。5、实验结果分析。手动控制盒楔形夹具电源开关移动横梁电子万能材料试验机材料力学实验(二)低碳钢、铸铁压缩及扭转实验力学基础教学实验中心一、实验目的：1．测定低碳钢压缩屈服点；铸铁的抗压强度3．测定灰铸铁扭转强度极限。5．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况。2．测定低碳钢扭转屈服强度；强度极限

4、测定低碳钢的剪切弹性模量G。二、实验材料和试样:1、低碳钢、铸铁扭转试样：d0dl2、低碳钢、铸铁压缩试样：d0h0h0=1~3d03、低碳钢测G试样：三、实验设备:1、WES-2数显式万能材料试验机；2、CTT微机控制扭转试验机；

3、0.02mm游标卡尺。4、扭角仪。四、实验原理：1、低碳钢压缩实验铸铁压缩实验压缩屈服极限O

F△lFs拉伸实验压缩强度极限：OF△l拉伸实验Fbtmax引起2、扭转实验：a.测定低碳钢屈服强度ts、强度极限tbOMjMbMs屈服强度：强度极限：M<MsrdrM=MsM=Mbtststbtbb.测定灰铸铁强度极限tb强度极限：O

MjMb灰铸铁扭转试验现象：拉应力拉断低碳钢扭转破坏现象：剪应力剪断二向应力状态：扭角仪原理：dlc.剪切弹性模量G的测定：四、实验步骤:1、测定试样的原始直径d0；标距l0；高度h02、装夹试样，进行加载，测定压缩试样的屈服载荷Fs；4、取下试样，观察断口破坏特征。强度载荷Fb;扭转试样的屈服扭矩Ms;最大扭矩Mb。3、测定低碳钢的剪切弹性模量G。五、实验数据及结果分析：1、压缩：低碳钢屈服极限铸铁强度极限2、扭转：低碳钢屈服极限、强度极限；铸铁强度极限3、剪切模量G：2、综合分析比较两种材料在拉伸、压缩、扭转的机械性能。1、描述断口特征，分析两种断口形成原因；3、强度指标以MPa为单位并保留3位有效数字。六、实验报告要求材料力学实验(三)单、叠梁电测综合实验力学基础教学实验中心概述：电测盲孔法测试大型焊接件的残余应力电测轧钢机的轧制力1.电测法基本原理:将构件表面微小的机械变形，通过传感元件转换为电量来进行测量。机械变形△L/L=εε电阻应变片ΔR/RA/D转换计算机ΔR电阻应变仪ΔRΔU（με）2、电阻应变效应电阻应变片电阻丝(丝栅)基底引出线应变片：将力学量转换为电量的传感元件△R/R∝△L/L△R/R=KεK—电阻应变片的灵敏系数R+△RLFFL+△LR电阻丝3、应变测量原理：若R1—R4为四个阻值相同应变片，构件受F力后，BD间电压改变为：利用电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到被测构件表面的应变。构件应变片R2R3R4FFR1ABDCER1R2R3R4UBD电桥平衡条(UBD=0)：4、温度补偿：

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引起的阻值变化同为△RTFFR1R2构件T温度补偿片固定电阻工作片BADCER1R2R3R4由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性即可以消除5、三点弯曲梁置示意图及理论值计算梁的材料：钢a=120mmb=h=24mml=10mmE=200GPaMF(a-l)/2+F/2-FQF/2+xlhbFzyammam—m截面：zIyM·=max理sFQ6、布片示意图及实验值计算等量逐级加载法：ïîïíìD=D=··essEIyMz实理每一枚应变片间距为:h/4DFm3344225511m中性层lmDF3344221188556677aamla7、接线示意图：按键导线接线住1点2点3点4点1ABCD2345电阻应变仪678BC导线9选择位移修改设置/退出平衡自动手动读取5点工作片温度补偿片（公共）

8、实验数据表：矩形截面梁的材料：钢

梁的惯性矩：IZ=梁的弹性模量E=1μ=1×10ε=ΔL/Lε-6矩形截面梁：第1点及第5点至中性层的距离：y=h/210002000300040005000

应变增量平均值ε实测应力σ实（MPa）理论应力σ理（MPa）误差σ理-σ实/σ理×100%载荷（N）读数增量读数增量读数增量读数增量读数增量读数增量1000100010001000p测点1(με)2(με)3(με)4(με)5(με)材料力学实验（四）载荷识别力学基础教学实验中心A、B点的内力和应力：载荷识别实验布片方位：AB实验装置：IIDdABaFabABX轴管轴线方向

测点A测点B电桥的加减特性:BADCVR1R2R3R4△u桥臂系数:1、测量弯矩引起的应变：由材料力学理论知：¼桥测量弯曲应变τABCDΔu温度补偿片半桥测量弯曲应变其中：1/4桥A=1，半桥A=2ABCDΔuR0BAτB2、测量扭矩引起的应变：半桥测扭矩引起的应变ABCDΔu其中：由广义虎克定律：由扭转理论：由材料力学理论：其中：半桥A=2，全桥A=4测点A的应力状态图利用电桥的加减特性消除弯矩产生的应变全桥的组桥方式与半桥类同在DC上接在AD上接τA3、半桥间接测量扭矩引起的剪应变：τA角平分线上的剪应变γ由扭转理论知：由弹性理论知：由材料力学理论知：其中A=2外载荷：A4、组桥对照图1/4桥连接测弯矩应变测点A测点B半桥连接测扭矩应变ABCD全桥连接测扭矩应变ABCD半桥连接测弯矩应变ABCD管轴线方向ABCD温度补偿片固定电阻D＝42mml

＝350mma＝195mm弹性模量E＝200GPa泊松比μ＝0.28almm'LABC五、有关计算参数：d＝37mmdDm-m'截面F=？AB布片方位：A、B点的内力和应力：实验装置：IIDdABFabAB载荷识别实验B测点R6R5R4R3R2R1A测点管轴线方向X轴惠斯顿电桥的加减特性:BADCVR1R2R3R4△u桥臂系数:FFR1R2FFR1R3测量弯曲变形引起的应变：利用电桥的加减特性消除扭矩产生的应变桥臂系数A=2外载荷：其中：στR5AR2στBR5R2ABCDΔu由材料力学理论知：组桥方式测量扭转变形引起的应变：利用电桥的加减特性消除弯矩产生的应变R4R6ABCDΔuR1R3στAR4R6BR1R3σττσ3σ1R6R4σ1τσ3R3R1桥臂系数A=4组桥方式根据广义虎克定律：其中：由扭转理论知：外载荷：由材料力学理论知：其中：半桥间接测量剪应变：στAAσ1σ3θ1θ2角平分线上的剪应变γ由扭转理论知：由弹性理论知：由材料力学理论知：其中A=2外载荷：组桥对照图BR5R2ACDΔ