材料力学试验

浙江大学城市学院实验报告纸实验一实验绪论一、材料力学实验室实验仪器1、大型仪器：100kN(10T)微机控制电子万能试验机；200kN(20T)微机控制电子万能试验机；WEW-300C微机屏显式液压万能试验机；WAW-600C微机控制电液伺服万能试验机2、小型仪器：弯曲测试系统；静态数字应变仪二、应变电桥的工作原理映桥压Ei模数转J数显表法映桥压Ei模数转J数显表法电椅电压变拱器1 |电海三、材料力学实验与材料力学的关系材料力学,实强验证材料力学理诒应力，应受分析理说构件用性技计®度校楂材料力学,实强验证材料力学理诒应力，应受分析理说构件用性技计®度校楂枇件零样和动感加变(:禽变会】应力文希零件废时没讣校校构件动意强度设计校核构件牌强度，刚度、制定性犍计、懂住四、材料力学实验的要求1、课前预习2、独立完成3、性能实验结果表达执行修约规定4、曲线图一律用方格纸描述，并用平滑曲线连接5、应力分析保留小数后一到二位

浙江大学城市学院实验报告纸实验二轴向压缩实验一、实验预习1、实验目的I、 测定低碳钢压缩屈服点II、II、^bc测定灰铸铁抗压强度2、实验原理及方法金属的压缩试样一般制成很短的圆柱，以免被压弯。圆柱高度约为直径的1.5倍〜3倍。混凝土、石料等则制成立方形的试块。低碳钢压缩时的曲线如图所示。实验表明：低碳钢压缩时的弹性模量E和屈服极限。£，都与拉伸时大致相同。进入屈服阶段以后，试样越压越扁，横截面面积不断增大，试样抗压能力也继续增强，因而得不到压缩时的强度极限。3、实验步骤放试样计算机程序清零III、开始加载IV、取试样，记录数据二、轴向压缩实验原始数据试样之称试验加样点往dO(mE)原始怫做由3H枳〃]<EE)N阅月艮救荷最大我神KJ)做碳钢110.00210,0010.0025?r24.15铸铁110.00210.00平-均10.0054.36指导老师签名：徐

浙江大学城市学院实验报告纸三、轴向压缩数据处理测试的压缩力学性能汇总材料力学屈服强度抗压强度%(MPq)试验后低碳钢试样变形示意图试验后铸铁试样破坏(裂纹)示意图低碳钢30600Q©铸铁690强度确定的计算过程：浙江大学城市学院实验报告纸实验三轴向拉伸实验一、实验预习1、实验目的(1)、用引伸计测定低碳钢材料的弹性模量E；(2)、测定低碳钢的屈服强度，抗拉强度。断后伸长率6和断面收缩率；(3)、测定铸铁的抗拉强度，比较两种材料的拉伸力学性能和断口特征。2、实验原理及方法2、实验原理及方法I•弹性模量E及强度指标的测定。(见图)低碳钢拉伸曲线 铸铁拉伸曲线(1)测弹性模量用等增量加载方法：Fo=(10%〜20%)Fs，Fn=(70%〜80%)Fs加载方案为：F0=5，F1=8，F2=11，F3=14，F4=17，F5=20(单位：kN)数据处理方法：E=AF'10 (GPa,取三位有效数)(1)(2)平均增量法 Aom5(A1)m(1)(2)(£F)2-n£F2 1()E= i i——,-GPa)线性拟合法讣Pl-呼△LAmlo-原始标距Aom-原始标距范围内横截面面积的平均值6(A1)="R+i——-(i=0-n—1)m n —引伸计伸长增量的平均值；(2)、强度指标屈服强度FO屈服强度FO=—s-sA0(N/mm2或MPa)FOFO二-b

bA

抗拉强度0(N/mm2或MPa)6、vII、塑性指标 的测定:浙江大学城市学院实验报告纸6=-t—L*100%+l断后伸长率 ov=4—A义too%A断面收缩率 011—拉断后的标距长度 A0一原始横截面积的最小值。A1一颈缩处的最小横截面积。2、通过预习回答下列问题如何测定试样的原始横截面面积 游标卡尺低碳钢的屈服强度通常取屈服阶段的哪个载荷进行计算下屈服阶段对低碳钢试样拉断后的标距测量什么情况可以直接对接测量？什么情况要求用断口移中法测量？(要仔细阅读标距测量断口移中法) 1/3*10内，否则且测量结果不合格的时候可采用断口移中法测量。二、实验原始数据试样直径诙横截面面积&(,低碳钢上部中部下部79.48mma19.9g19.9219,94210,C029.9429.92铸铁9.909.9210.027833mm2

浙江大学城市学院实验报告纸三、数据处理（一）低碳钢拉伸弹性模量后的测定引伸仪标距Le=50m =都忖载荷［kN）伸反变地（第一次）伸长受盘［第二次）读数5(mm)6⑷)tmm)诵:数5(rrin)5U£)(mm)初栽%=4Q03430.00850.03&S0„00B4鸟)7a04180.04730.00520.0089员=1。a05200.0562。田口950.0094尸3小0.0615fl.06560,00520.0094后=160.07070.07500.00930.0M2&=190.08000.0fi42（二）E值弹性模最平均法湍;一：黑黑工。-户23GPa3X103X50X10-37^48x10-6x0.00905x10-3二208.5非GPa3X103X103X50X10-37^48x10-6x0.00905x10-3二208.5非GPa3X103XSOX10-379.4Rx1LxO,0094Sx1L=199.711GPaE43x103x50x10-379-43x10-6x00093x10-3=202.932GPa3x103x50x10-379.48X10-6X0.00925X10-3=204,029GPaE=*+"+*/%+*=207.711GPa浙江大学城市学院实验报告纸(三)强度指标和塑性指标的测定材料的阳性指标从中《修的材料的阳性指标从中《修的币值》材料名称斯后仲长率断面收缩率中(%)试验后试样破坏(断口)示意图低碳钢24.6%59%1.铸铁口二强度和断面收缩率确定的计算过程：试样裁荷记录试样上屈服载荷下屈服载荷F也(kN)屈服强度最大载荷瑁(KN)抗拉强度%(MPaJ低碳钢26.9021.50270.5034.39432.69铸铁——― 16.52210.90指导老师签名：徐拉断后试样尺寸记录低碳钢缩颈处直径du(mm)缩颈处横截回面积4u(mm)2标距段长度£i(eit)99.8164232.56直接测量得：124.36mm26.46或N-n为奇数测得平均6.44或N-n为偶数测得低碳钢：/J-70.5MPW 狐二(亍沟二变.56⑴中斤热 -I 12436-99.6(7b=、32.69MPa汽=x100%=———-——x100%=24.6%铸铁:岳=y^21090MPa审__'一"】x100%=”.一32.56乂_59%旧0 A 79.48思考题1、测定E时为何要加初载荷F0，限制最高载荷Fn？采用分级加载的目的是什么？为了减小误差。分级加载目的是使测得的弹性模量E减小误差，同时验证材料是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。

浙江大学城市学院实验报告纸实验四扭转破坏实验一、实验预习I、实验目的1、掌握扭转诚验机操作、2、低碳钢的剪切屈服极限TS九低碳钢和铸铁的剪切弭3度极限T.4■,观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形度其破坏形式，并对试件断口形貌进行分柝.II、实验原理及方法1碳钢材料初转时载荷浅形曲级期图上所刁'图1.低碳钢材料的扭转图=蔑，抗扭强度八图：L铸铁材料的扭转图图1.低碳钢材料的扭转图=蔑，抗扭强度八图：L铸铁材料的扭转图铸铁试件受那机在艰小的变形卜就会发生破坏,其扭转图如图3所小口浙江大学城市学院实验报告纸a) b)图1,低碳泗和保队的拉区端口形状低碳钢实验步骤：1、测量试样；2、检查设备线路，并打开设备电源以及配套软件操作界面；3、安装扭角测试装置，将一个定位环夹盒套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧，再将另一个定位环夹套在试样的另一端，装上另一^卡盘；根据不同的试样标距要求，将试样搁放在相应的V形块上，使卡盘和V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直，以确保标距准确，将卡盘上的螺母拧紧；4、将试验机两端夹头对正，装夹试件，进行保护，清零；5、记录实验数据；6、实验结束后，取下试件，观察试样破坏断口形貌，打印实验结果，关闭软件，关闭电源。铸铁实验步骤：与低碳钢扭转实验步骤相同。铸铁是脆性材料，只需记录试件的最大扭矩无需安装扭角测量装置。二、实验原始数据试样名称试验前试样直径doSwi)抗扭截面橙量mm3下屈服扭矩T式Mm)最大扭矩T虱N.m)低碳钢10.00196.35375496.25铸铁10,001963558,88指导老师签名：徐三、数据处理测试的压缩力学性能汇总材料名称剪切屈服强度底(MPn)抗扭强度亏(Mpa)低碳钢试样试验后破坏〔断口)水意图铸铁试样试验后破坏(断口)示意图低碳钢143.39367,65—△—铸铁224.90—

浙江大学城市学院实验报告纸强度确定的计算过程：低碳钢:铸铁：==5b4Wi_低碳钢:铸铁：==5b4Wi_3.丁匕_b-Wi-3Mm7.S44x196.35x10-^3X96.254x196.35x10-°3X58.884x196.35x10-9=14339M加=367.65MPa=224.90MPa四、思考题1、低碳钢扭转时圆周线和纵向线如何变化？这一现象说明什么？2、比较低碳钢和铸铁两种材料的T-①曲线，观察两种材料的扭转破坏断口，分析各自的破坏原因1、低碳钢试件沿圆周方向出现滑移线，此后经历大量塑性变形并沿横截面断裂，纵向线扭转了一定角度，圆周线和纵向线都偏移了一定角度，但圆筒沿轴线及周线的长度都没有变化。说明了扭转平面假设的正确性。2、低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别。低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。浙江大学城市学院实验报告纸实验五低碳钢切变模量6的测定一、实验预习I、实验目的1、测定低碳钢扭转时的剪切弹性模量G；2、了解扭角仪的原理。II、实验原理及方法机测法电测法人'G=工yjG，二工纯剪切 G， 丫丫刖图(b)818+8 |e—e y]\= ±|( )2+()2GI 。Ip， pLo（标矩）=100mm，$（表分表读数）1/100mmb，Ip——极惯性矩平均增量法G-AT,L0 AT——扭矩增量IJ△巾m ,A«m 平均扭转角注意：每加一级祛码需轻敲击一下加力杆以克服变形传递时的机械间隙。8J 2 1 2 28=£=0 y=28图“)半桥接法‘R1 'R21应变仪读数8厂—281「AT ATG= = Ar-WtWt-A8平均增量法 r

浙江大学城市学院实验报告纸本次实验应变仪选用半桥组桥方式，画出相应的电路原理图。III本次实验应变仪选用半桥组桥方式，画出相应的电路原理图。III、二、实验原始数据1、切变模量G试验试样尺寸及有关参数试样直径d/mm招标距加力杆力臂长度a/mm扭角指不器中心高度b/mm应变计灵敏系数k10.00100500602.142、切变模量G试样结果施加扭更拉角指示器白分表读般l/lOOrnm应变电测法应变仪读数所T(N.m)读数Q｛格）力加=G+i—G读数身伽公=身十1一4T[=9,8x0.53636301299“=2x9.8x0.57260073=3x9.8x0.51093790330374=4x9.8x0.514536120330075=5x9.8x0,5181361502299平均增帝A7T=4.9母。犷誉=3。025作G(GPa)机测法G卷尸三曲电测法G石念;一&型PQG取三位有效数字。

浙江大学城市学院实验报告纸三、数据处理=乙=—=9^18x10-lom4上=喘=L96X10”嘿出。。6G二旦匕二

，pA9G二旦匕二

，pA9nt4.9X100X10-3c—v

- =83.2GPa9.8x10-10x0,0069.8X0.5「ATG= 1.96X10-7X300.25X10-683.3GPa四、讨论1四、讨论1、比较机测法和电测法测G的结果，对两种方法的优缺点、精度、可靠性进行讨论。电测法的灵敏度高，精确度也比较高，可以实测，遥测。高温，高压，动态等特殊工作条件都可以使用，而缺点是不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应变分部的急剧变化。而机测法操作简单但是精度不高。浙江大学城市学院实验报告纸实验六纯弯曲梁的正应力实验一、实验预习I实验目的1、初步掌握电测方法和多点测量技术；2、测定梁在纯弯和横力弯曲下的弯曲正应力及其分布规律。II实验设备1、电子万能试验机或简易加载设备；2、电阻应变仪及预调平衡箱；3、进行截面钢梁。III实验原理理论上两个不同截面贴片位.置受到的弯矩和应力分别为：纯弯曲：M=加；〜皿=土笔'即〃=士霁横力弯曲：M1=\F{a-cy-olmax=+「噌"=+股实验时，只要测得载荷下各待测应变片的应变“即可由胡克定律算出各测点实测应力b=Ee从而和理论值进行比较。实验采用等增量加载法，取最大载荷/歌=5000N(产生的应力小于材料的屈服极限)，分五级加载(n=5),则载荷增量为AF=1。口。吐邛本次实验应变仪选用1/4组桥方式，画出相应的外接应变片接线图和电路原理图V根据梁的尺寸和载荷，用纯弯曲梁横截面上的正应力公式分别计算在F=1kN时，横截面上、下边缘及距离中性层h/4处的应力，并用胡克定律估算梁上应变片在F=1kN时的应变值=詈=瞽=而岛而=q375M股

IN /g=舄 横戳面上下边勒5=£=雪丽%=科W，丁/y_2"彳,_75MPa皿4=二心的乂乂型=*9MPa^ bE€5=£△%泌=先占K1旷杼X215=17.5MM

浙江大学城市学院实验报告纸二、实验数据钢梁几何尺寸bhLaCkE20mm40mm600mm200mm30mm2.19215GPa应变读数£及应变读数增量加汇总表测点号122f33r44'5应变位通道号12345G7a载荷EAea.iEArEE白EEAeEAfE4eOKN0-92□-410□-L509a25D52□671KN占之遇1-2115,?255267-as-44"■S4-Li103.0S4S£2KNT阅-B5■75-27L955IKL5Z-8.6-36-61■111.0-翌54SO3KN-121TN29ST1W2i2-S6-3i:-72-10112354S54KNa5工-218-4840120214317■M-35血-362649755KN-436-195=279-5646154Z&339ZOKNQ用5口-35口即g-120110丸05b0851KN书号-35-96-12113156s5即・M5购专S箱5MB42KN-173-70-164-J11963109IK-57・m1。52S43KN4Q4TO2998161axT5=42用751S54KN■345-14Q-3B韭1:M2212J39-86-99口S；-&53549何5KN-431-179-3114L167251423应变读会地献的¥均侑Af-86.747.706541.8581.5组别号：方婕陈宇超宣哲何恺杰 指导老师签名：徐三、数据处理1、横截面上、下边缘及距离中性层h/4处在载荷增量为1KN时的实测应力增量。浙江大学城市学院实验报告纸横截面上边缘是1测点号，下边缘是5测点号。离中性层（Tniel=EA%廿1=86,7x10-6x215=18.6MPqbmes=EA417s=81.5xIO-6x215=17.5MPacrme2= =47.7xIO-6x215=10.2MPa2、误差计算（中性层的应力计算绝对误差，其他为相对误差）*/4=詈=荤=d。加焉6=9375MPa横截面上下边缘~1/2=詈=聋=0.000：00106=1&8MPQ12<jme4- =41.85x10-6x215=8.9MPa=81.5x10-6x215=17,5MPao-oe=thmeX100%ooth测点号12345相对误差％（绝对误差）1%8%0.655%7%四、思考题分析你的原始数据记录，总结你这次测量数据的偏差情况。从处理的数据来看，上边缘的误差最小，其他误差也较小，因此本次测量数据的偏差不大，二次在相同AF下测量的结果△£也较为相近。整理实验数据时，对中间几个测点，应取前后两枚应变片应变的平均值。试问在实测中这一平均值可用什么方法直接得到？怎么组桥？请画出测量桥的电路原理图。

浙江大学城市学院实验报告纸在实测中前后2枚应变片是没办法直接测得平均值的，因为如果将前后2枚应变片组成半桥测量的话，其应变值刚好互相抵消了。只有上下2枚应变片是可以组成半桥来直接测量的，一个受拉，一个受压，更改下方式或系数就可以直接得到其平均值。实验七弯扭组合变形的主应力测定一、实验预习I实验目的1、测定圆管在扭弯组合变形下一点处的主应力；2、测定圆管在扭弯组合变形下的弯矩和扭矩。II实验原理1、弯矩M测定。在贴片情况下，应弯矩引起X方向的应变，利用半桥接法可以得到加载时应变仪读数rbb'b，温度影响不用考虑，此外，E8T- 一•Wt4(1E8T- 一•Wt4(1+日)工=O- - 1—— r1wt(i+m4(i+m浙江大学城市学院实验报告纸+45°/-45°应变片组成全桥，可以测得扭矩。兀 一+45°/-45°应变片组成全桥，可以测得扭矩。兀 一Wt= (D4-d4)16DIII理论计算载荷为9.8N时圆管各测量点（有2点）的主应力大小及方向（要求画出主单元体，明确X轴的方位）A:

浙江大学城市学院实验报告纸(JMF1D9,8x0,4x0.03484 二-二畋-2伊—d4■厂^(0.034844-0,034*)(J染MPaFaD9.8x0.5x0,03404辆-d丁（艰。34047.03的=634MPa田二泊(？2+rM3Wa，庄3。7岫B:FID9.Bx0.4x0.034B4刍出4-M染MPaFaD9.8x0.5x0,03404辆-d丁（艰。34047.03的=634MPa田二泊(？2+rM3Wa，庄3。7岫B:FID9.Bx0.4x0.034B4刍出4-M一#曲03俐4一0总3代FaD9.ftKdSmO03484z=3.07MPaz=-13,O7MPatan2劭=L26BulOMPil三丽二^亏一^<0.034844-0.0344)=5-34MPgIV本实验所用应变花的布片示意图和简要说明（要求设定的乂轴与上述“3”的设定一致）。1A、B两点各贴W，0：45°应变花.J约定1、4为45，.2、5为T“3.6为祗口浙江大学城市学院实验报告纸二、实验原始数据试样尺寸及相关常数壁编薄筒号外径D(mm)内径d(mrri)矩臂mm弯力Un扭矩力臂日(mm)性*EGp弹模<a)泊松比世变巩系K应力敏数N0.14434,8434,004005002020.282.14应变更为及应变波数增昂汇总发t及巾显殳位散增枇均收整敝优口测点编号400245。应变的故EE屣f第次F=O0-17056063F=9,8N5863F=19.6N-39-22109S212461FWMN-61-22164S4187€3F=39.2N-83-222175324760第F=00-24032061F=9.8N=245261FE9.6N-46-22102511216DF=29,dN-69-23LSES318160F=39.2N92-232085224362应变读数增量T•均值-225361测点编号氏扁变读数FE£Ae第*IF=O0-510-45D24F田另N-51-4524F=19.6N-103-90回54723F=29.4N-15S-51-135-457124F-39.2N-205-50-179-459522第次F=O0-520-48021F=9.8N-52-4821F=19.6N-105S3-92-444524F=29b4N-158-53-137-456722F=39.2N-210-52-1B5-489023及变使敌赠量平均值-52-4623三、数据处理根据你的实测应变增量值，计算载荷为9.8N时圆管测量点的主应力大小及方向(要求画

浙江大学城市学院实验报告纸出主单元体，明确X轴的方位）El62-20.5±牛xj(62—54>El62-20.5±牛xj(62—54>+(2).5+54)?，%=73.73〃】】修=-32.23叩i202X104%二1-0,28之202x104x(73.73x10-&+0.28x(-32.23xIO-6))=i4.18A/Pf?x(028x73.73xIO-6+(-32.23))=-2.54MPQ——L24—gcq——256°f3±f3±yX7C-52+45p-+(23+45)2=£i=33.84/jm[*=-62.8小矶202x104202x1046=1—D】酸_202X104%=1-0J87x(33.84x10-6+0.28x(—62.84x10-6))=3.56MP口x((-62,84xIO-6)+0.28x(33.84x10-6))=-11.70MPatan2a0=-1,23n劭=-25.4浙江大学城市学院实验报告纸实验八压杆稳定实验一、实验预习I实验目的1、观察压杆的失稳2、测定两端铰支压杆的临界压力3、观察改变支座约束对压杆临界压力的影响II设备及装置1、带有力传感和显示器的简易加载装置或万能电子试验机2、数字应变仪3、大量程百分表及支架4、游标卡尺及卷尺5、试样，压杆试样为由弹簧钢制成的细长杆，截面为矩形，两端加工成带有小圆弧的刀刃，在试样中点的左右两端各贴一枚应变片。6、支座，支座为浅V性压杆变形时两端可以绕着Z轴转动，故可作为铰支架。III实验原理及方法浙江大学城市学院实验报告纸对于轴向受压的理想细长杆件，按小变形理论,其临界载荷可以按照欧邦公式计算：一7V-EI应该注意，压杆的弯曲是在其弯曲刚度最小的平面内发生，因此欧拉公式中的烟为截面的最小形心主惯性矩，即*j-r 十⑷士1、加载时，应变仪读数不可超过2500，以防产生塑性变形。2,实一时:实际压杆难免有初弯曲,材料不均匀和压力偏心等缺陷,XF这此缺陷.f：P远小」-巳小；1川•已经门现弯曲：■J5,j很1、明显，低缓配如图亡的UCD段。随着P逐步接近Rr，4将急剧增大.只有弹性.很好的细K杆才可以承受大挠度，压力才可能略微超过1一次测时,在压杆两伊J各贴一应变片，测定P-总曲线1对前后应变£取增量A£r当A€大上上个时As的2便时即认为此时的出力为临界压力：3、股我分两个阶段.在叫您值P「T的加%*0沱;前，川采取火等皴加载,载荷超过R「的SO%111：-.载祜增量应取得小些。花整个空验过程中,加载要保林均包、平稳、缓慢。

浙江大学城市学院实验报告纸二、实验原始数据编号b(rnm)hfmrn)kE(Gpa)L(mm)M0.0229,82工5。2.19210500载荷(N)应变仪读数仅10-