材料力学实验多媒体教学课件

材料力学实验测E测G电测拉压扭转材料力学实验拉伸、压缩实验扭转实验电测纯弯曲正应力综合实验材料常数E、μ测定实验

测E测G电测拉压扭转实验一、拉伸、压缩实验一、低碳钢拉伸试验二、低碳钢拉伸试验三、铸铁压缩试验总目录低碳钢：含碳量在0.25%以下的碳素钢。试件:圆截面标准试件：l=10d或l=5d试验条件:常温、静载10d5d3、实验概述拉伸速度：5mm/min

试验设备电子试验机刻线机液压试验机游标卡尺引伸仪安装试件开始加载F△l低碳钢Q235拉伸时的拉伸图杯锥状低碳钢拉伸破坏断口4、实验结果分析①弹性极限或比例极限：②屈服极限。测定三类指标(1)强度指标③强度极限断后标距的确定方法将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度即得l1。

②断面收缩率ψ：试件直径的确定方法初始直径d0

用游标卡尺测量试件中间等直段两端及中间这三个横截面处的直径，并在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次并取平均值，用三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d0。断后直径d1

将断裂的试件的断口紧对在一起，在断口（细颈）断面两个相互垂直的方向上量取并取最小值作为断后直径d1。

返回目录典型断口比较铸铁低碳钢铸铁低碳钢铸铁拉伸破坏特点应力－应变曲线为一段微弯曲线;无明显的直线部分，无屈服、无颈缩现象;在较小的应力下被拉断；拉断前的变形小，(1)(2)延伸率很小，是典型的脆性材料；脆性材料只有唯一的强度指标(3)强度极限试件拉断时所能承受的最大应力；(4)测定指标强度极限强度极限δ

返回目录试件：短圆柱:以免被压弯；3、实验概述实验设备：放置试件实验结果：①、屈服阶段以前，低碳钢的压缩曲线拉压曲线大致重合，拉压时的弹性模量Ｅ，屈服极限大致相同；故塑性材料的拉压强度相等。说明：②、屈服阶段以后：低碳钢试件越压越扁，横截面不断增大，抗压能力继续提高，得不到压缩时的强度极限指标可由拉伸实验得到

返回目录实验二、扭转实验总目录一、低碳钢扭转试验二、铸铁扭转试验1、实验目的通过实验了解扭转的变形特点和塑性材料与脆性材料断口的区别，并测定低碳钢的扭转屈服极限τs、扭转强度极限τb和铸铁的扭转强度极限τb。2、实验设备1．WNJ—1000扭转试验机

2．低碳钢试件、铸铁试件

3、实验概述试件实验设备WNJ—1000扭转实验机

实验步骤1、试件的准备：在试件的轴线方向用油漆画一条直线以便观察受扭时的变形情况。2、选择合适的加载速率。

3、加载并观察扭转变形（油漆直线的变化情况）。直到断裂，并观察断口形状。实验结果（b）铸铁(a)低碳钢低碳钢破坏断面铸铁破坏断面实验三、电测纯弯曲正应力综合实验

总目录1、实验目的验证梁发生纯弯曲变形条件下，横截面正应力线性分布规律的正确性。2、实验设备1．矩形截面梁弯曲实验装置2．电阻应变仪3、实验概述弯曲装置示意图

弯曲应力分布图

实验设备CLDS-2000型材料力学多功能实验台正应力测试梁电测法的基本原理：电阻应变测量（简称电测法）原理是用电阻应变片作为传感元件，将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。被测构件电阻片电量光、电、机械传感器测量仪器数据采集与处理预测量物理参量力学参量机械参量生物参量电压电流电阻片的构造电阻片的工作原理金属丝的电阻应变效应电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的。由物理学可知，导线电阻的表达式：我们将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸时金属丝将被伸长电阻值随之增加，同理受到压缩时电阻值将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即：应变仪电桥的工作原理采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。四臂电桥如图所示：当在小应变、等桥臂（R1=

R2=

R3=R4）、相同的灵敏系数时，上式简化成下式：若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连，当构件变形时，桥臂上的阻值分别变为：R1+R1、R2+R2、R3+R3、R4+R4。此时BD点的输出电压为：可以证明输出电压与桥臂阻值的关系：几种常用的组桥方式：1.单臂测量：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为：2.半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为：3.对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为：4.全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为：温度补偿片（¼桥测量或称单点测量）

引起电阻片的阻值改变的因素：1.机械变形；2.温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性，通过温度补偿片来消除。即单臂（¼桥）测量。43半桥测量在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。43对臂测量

在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。全桥测量

电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消。实验步骤1．测量梁的横截面尺寸b、h。2．按指定的、长度架设梁，并仔细调整使之平稳。3．将各点电阻片导线接在应变仪的预调平衡箱上，按半桥线路连接，然后，开启电源，预热仪器，并将灵敏系数K钮旋旋到所需刻度（或相应的标定数）。4．按给定的载荷加载实验。从P0～Pn，每次载荷下记录各点的读数。纯弯曲情况实验2～3次。5．整理数据，经教师检查通过后，结束实验，整理仪器用具。实验四、测E、测G实验一、弹性模量E的测定二、剪切弹性模量G的测定总目录1、实验目的1．学会用引伸仪（主要是千分表）测定材料的拉伸弹性模量E；2．验证虎克定律；3．学会使用扭转仪，学会用逐级加载法测定材料的剪切模量G。2、实验设备引伸仪、测E实验台、测G仪、游标卡尺、卷尺

测E测G测E测G

千分表是通过齿轮或杠杆将一般的直线位移（直线运动）转换成指针的旋转运动，然后在刻度盘上进行读数的长度测量仪器。读取方法指示值＝短针的指示值＋长针的指示值注意：指示值一定要从正对面读取3、实验概述（1）弹性模量E材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形的关系为：若已知荷载P及试件尺寸，只要测得试件伸长△L即可得出弹性模量E（2）剪切模量G采用“增量法“逐级加载4、实验步骤1)测量试件直径，在标距范围内取三处，每处互相垂直测得的两直径的平均值为该处直径，再取三个平均直径的再平均作为计算直径。2)调节千分表至“0”；3）分五次加载，每加一次，记录下百分表的读数；4)计算增量△P作用下，试件所产生的变形增量5)计算变形增量的平均值，代入公式即得材料的弹性模量E；

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