材料力学实验课件

《材料力学》实验力学性能试验一、拉伸试验二、压缩试验三、剪切试验四、扭转试验

应力分析实验电测法基本原理五、矩形截面梁的纯弯曲六、圆筒的弯扭组合变形1编辑版ppt一、试验目的1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；2．测定低碳钢拉伸力学性能(ss、sb、d、y)；3．测定灰铸铁抗拉强度sb。二、试验仪器1．万能材料试验机；2．引伸仪；3．游标卡尺。拉伸试验2编辑版ppt标点

l0标距d0三、试样1．材料类型

低碳钢：灰铸铁：2．标准试样：塑性材料的典型代表脆性材料的典型代表标距：等截面测试部分长度尺寸符合国标的试样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3编辑版ppt拉伸试验1)圆形截面2)矩形截面l0=10d0l0=5d0l0tb或4编辑版ppt四、试验原理1．低碳钢拉伸弹性模量EOFDlDF

l

F

Dl等量逐级加载法：DFd(Dl)1d(Dl)2拉伸试验5编辑版ppt2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb、d、y)O

FDlFeFpFsFb线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段屈服点：抗拉强度：冷作硬化伸长率：断面收缩率：拉伸试验6编辑版ppt低碳钢拉伸试验现象：低碳钢拉伸试验动画：屈服：颈缩：断裂：tmax引起拉伸试验7编辑版ppt3．测定灰铸铁抗拉强度

sbOFDl抗拉强度：Fb灰铸铁拉伸试验动画：拉伸试验8编辑版ppt一、试验目的1．测定低碳钢压缩屈服点ssc；2．测定灰铸铁抗压强度sbc。二、试验仪器万能材料试验机。三、试样标准试样：d0h0粗短圆柱体：h0=1~3d0压缩试验9编辑版ppt四、试验原理1．测定低碳钢压缩屈服点sscO

FDlFsc压缩屈服点：拉伸试验压缩试验10编辑版ppt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11编辑版ppt2．测定灰铸铁抗压强度sbcOFDl强度极限：拉伸试验Fbc灰铸铁压缩试验现象：tmax引起压缩试验12编辑版ppt一、试验目的1．测定低碳钢名义抗切强度tb；2．测定灰铸铁名义抗切强度tb。二、试验仪器1．万能材料试验机；三、试样试样：剪切试验2．剪切器。13编辑版ppt四、试验原理名义抗切强度：双剪：试件有两个剪切面Fb剪切试验14编辑版ppt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15编辑版ppt一、试验目的1．测定低碳钢切变模量G；2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb；3．测定灰铸铁抗切强度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16编辑版ppt三、试样1．测低碳钢G采用自制试样：dl2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试样：d0扭转试验17编辑版ppt四、试验原理1．低碳钢切变模量GOTjdbalFFDd等量逐级加载法：扭转试验18编辑版ppt2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tbO

TjTbTsT<TsrdrT=Ts屈服切应力：抗切强度：T=Tbtststbtb扭转试验19编辑版ppt低碳钢扭转试验现象：低碳钢扭转试验动画：屈服：tmax引起断裂：扭转试验20编辑版ppt3．测定灰铸铁抗切强度tb抗切强度：O

TjTb灰铸铁扭转试验现象：断裂：灰铸铁扭转试验动画：拉应力引起扭转试验21编辑版ppt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FFl+DlK——电阻应变片的

灵敏度系数应变片：将力学量(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22编辑版ppt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23编辑版ppt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24编辑版pptBADCER1R2R3R4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25编辑版pptFF1．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FFR1R2R1R2温度自补偿，测量电压得到有效放大：电测法基本原理26编辑版ppt2．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R1R245o45o沿已知主应力方向贴片，采用温度自补偿的半桥接法电测法基本原理27编辑版ppt3．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28编辑版ppt120o0o60o60o—3应变花：电测法基本原理29编辑版ppt2．CM—1A—10型静态数字电阻应变仪。一、实验目的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、实验仪器1．纯弯曲试验装置；矩形截面梁的纯弯曲30编辑版ppt三、试验原理1．结构示意图及理论值计算hbFF/2F/2aa+-FQF/2F/2mmm—m截面：——纯弯曲zy矩形截面梁的纯弯曲其中：M=a.F/231编辑版ppt2．布片示意图及试验值3322441155温度补偿片外接DF矩形截面梁的纯弯曲12345-σ+σ4’3’2’布片图应力分布图32编辑版ppt矩形截面梁的纯弯曲3．等量逐级加载法：对于本次实验根据各点应变值，计算最大应变点的应力，并画出该截面的理论和实验的应力分布曲线。要求取两遍地有效数据作为原始实验数据，两遍数据的不重复性不大于5%；误差分析及讨论,详见书P62。四、数据处理δ取绝对值绝对误差相对误差33编辑版ppt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。43五、电路示意图34编辑版ppt对臂测量（思考题）

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。35编辑版ppt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．测定圆管在弯扭组合变形作用下，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．静态数字电阻应变仪。圆筒的弯扭组合变形36编辑版ppt三、试验原理1．结构示意图alFIII-I截面dDI-I截面内力：圆筒的弯扭组合变形AB..37编辑版ppt2．布片示意图ABA、B两点各贴-45o、0o、45o应变花DR12R11R10CR9R8R7BR6R5R4AR3R2R1约定黄线应变片为45o，红线为0o，蓝线为-45o圆筒的弯扭组合变形38编辑版ppt主应力大小：主应力方向：a是主应力与圆管轴线的夹角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)实验值：圆筒的弯扭组合变形39编辑版ppt2)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分别与试验值比较圆筒的弯扭组合变形40编辑版ppt5．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对应的正应力测量BADCR5R11取圆筒上下(B、D)两点0o应变片接成半桥线路圆筒的弯扭组合变形41编辑版ppt3)扭矩T对应的切应变测量取圆筒前后(A、C)两点-45o、45o四个应变片接成全桥线路BADCR3R1R7R9R3R1AR7R9CFQTAC圆筒的弯扭组合变形42编辑版ppt由胡克定律得圆筒的弯扭组合变形43编辑版ppt4)剪力FQ对应的切应变的测量仍取A、C两点-45o