工程力学实验大全集

工程力学实验大全集

班级：__________________

学号：__________________

姓名：__________________

§1试验机操作练习实验报告

一、实验目的

二'实验设备

三、思考题（见实验指导书必做）

2低碳钢和铸铁拉伸实验报告

一、实验目的

二、实验设备

三、试件形状简图

四'实验数据

表1实验前试件原始尺寸记录

标距直径do(mm)最小横截面

材料Lo横截面I横截面II横截面III面积

(mm)(1)⑵平均(1)(1)平均(1)(1)平均Ao(mm2)

低碳钢

铸铁

表2实验后低碳钢尺寸记录

材料标距Li(mm)断口直径di(mm)断口截面积Aimm2

低碳钢

表3测算低碳钢弹性弹性模量E的实验记录(从力一变形关系图上去查得)

载荷月引伸仪标距长变形量增量单项弹性模量(Gpa)

度内的变形量

E「皿。

(KN)

A/,(mm)(mm)川△/)小

i/i/ii

0000

11

121

22

242

33

363

44

484

55

5105

612666

AP=2KN引伸仪标距/o=50mm

表4测定屈服载荷和极限载荷的实验记录

材料屈服载荷P,（KN）极限载荷Pb（KN）

低碳钢

铸铁

五、低碳钢试件拉伸时主要力学性能的计算结果

1.弹性模量E」£E=_____________Gpa

nM

Ps

2.屈服极限a=—=___________________Mpa

sAo

Ph

3.强度极限o.=——=Mpa

bAo

4.延伸率5=八一3100%=_____________%

Lo

AA

5.截面收缩率v=°-'xlOO%=%

Ao

六、铸铁试件拉伸时主要力学性能的计算结果

强度极限ob=—=Mpa

七、思考题（见实验指导书必做）

§3低碳钢和铸铁压缩实验报告

一、实验目的

二、实验设备

三、试件形状简图

四'实验数据

试件几何尺寸及测定屈服和极限载荷的实验记录

试件几何尺寸屈月艮极限

材最小面高度载荷载荷

料

直径do(mm)积AohoPS(KN)Pb(KN)

(mm2)(mm)

低平II平III平

碳12均12均12均

钢

平平平\

IIIII

铸

12均12均12均

铁\

五、试件压缩时主要力学性能的计算结果

1.低碳钢屈服极限＜y=—=___________________________Mpa

sAo

p.

2.铸铁强度极限cb=—=_____________________________Mpa

Ao

六'思考题（见实验指导书必做）

§4低碳钢和铸铁扭转实验报告

一、实验目的

二、实验设备

三、试件形状简图

四'实验数据

表1试件几何尺寸

彳氐碳钢均值铸铁均值

11

截面截面

平均1平均1

22

直径

1直径1

截面2截面2

do22

d0

11

(mm)截面3(mm)截面3

22

最小平均直径d(mm)

最小平均直径d0(mm)0

横截面积A。(mm2)横截面积A。(mm;:)

33

抗扭截面系数Wnl(mm)抗扭截面系数W„2(mm)

表2测定屈服和极限扭矩的实验记录

材料屈服扭矩T.(N-m)极限扭矩T„(N•m)

低碳钢

铸铁

五、试件扭转时主要力学性能的计算结果

1.低碳钢剪切屈服极限八=32>=______________

______________Mpa

4%

2.低碳钢剪切强度极限外='台=_____________

Mpa

3.铸铁剪切强度极限/=二=________________

_______________Mpa

叫2

六、思考题（见实验指导书必做）

§5梁的纯弯曲实验报告

一、实验目的

二、实验设备名称及型号

三、测试装置的力学模型

四'实验记录数据

表1.试件尺寸及装置尺寸

加力器到支

试件弹性模量梁高度梁宽度梁跨度L惯性矩放大倍

座的距离a

材料E(GP“)h(cm)b(cm)(cm)Iy(cm')数K

(cm)

表2.试件测点位置

测点编号12345

测点坐标z/mm)

表3.测定应变£实验记录

测点1测点2测点3测点4测点5

P(N)△P(N)

€lA£I€2AE283A£3£4AE4£5A£5

XIO-6X106xio-6XIO6xio-6XIO-6XIO-XIO6XIO-6xio-6

10

20

30

40

50

A,=Ae2=

AP=(N)As,=AE4=As,=

xio6X106XIO6XIO^■XIO'6

-K\Pa

△M=

2

五'计算结果

1.各点正应力增量实，理论值△叫理及相对误差

测点编号12345

实验正应力增量△。改1头=E•底i

理论应力增量理="上

1丫

/

相对误差3=△叫里二瓯买*100%

△6理

2.用上表测点的Ab实和Ab理绘成没截面高度Z的变化曲线。

ACT

Z

六'思考题（见实验指导书必做）

实验一测定金属材料拉伸时的力学性能

实验日期年—月—日

指导教师同组成员____________________________________________

一、实验目的

二、实验设备（规格、型号）

三、实验记录及数据处理

低碳钢试件

试样尺寸实验数据

实验前：屈服载荷K=

标距/=kN

mm

最大载荷Fb=

直径d=kN

mm屈服应力cr=—=

sA

横截面面积A=

MPa

mm2

实验后：抗拉强度仆="=

bA

标距/,=

MPa

mm

伸长率s=±XxlOO%=

最小直径&=

mmA

断面收缩率w=一4X1OO%=

A

横截面面积4=mm2

试样草图拉伸图

实验前:Ff

实验后:

0

M

灰铸铁试件

试样尺寸实验数据

实验前：

最大载荷Fb=

直径d=kN

mm

一至一

抗拉强度%a―/一

横截面面积/=A

mm2MPa

试样草图拉伸图

实验前:

实验后:

0

四、实验结果分析讨论

实验二测定金属材料压缩时的力学性能

实验日期年—月—日

指导教师（签字）同组成员

一、实验目的

二、实验设备（规格、型号）

三、实验记录及数据处理

材

低碳钢灰铸铁

料

试

样d=mm,A=d=mm,A=

尺mm2mm2

寸

实验前实验后实验前实验后

试

样11

草

图d_d_

■A••

实屈服载荷久=最大载荷加=

验kNkN

数

屈服应力4=乙=抗压强度%=组=

据

sAbA

MPaMPa

FF1

压

缩

图

OMO

△/

四、实验结果分析讨论

实验三金属材料扭转破坏实验

实验日期年—月—日

指导教师（签字）同组成员

一、实验目的

二、实验设备（规格、型号）

三、实验记录及数据处理

材料低碳钢灰铸铁

试样

d=mm,Wn==cl=mm,=

P16P16

尺寸

mm3mm3

试

卜，，八j

—L；---21乡_------—“:-------d16---

样实验前：实验前：

草实验后：实验后：

图

屈服扭矩Ts=

N-m

最大扭矩T=

b最大扭矩

实Tb=

N-mN•m

验

屈服切应力八=二=

数

%抗切强度6="=MPa

据

MPa%

抗切强度Th=—=

%

MPa

T'T1

扪

转

图

0N(pON(p

四、实验结果分析讨论

实验四测定金属材料的弹性模量E

实验日期年—月—日

指导教师（签字）同组成员

一、实验目的

二、实验设备（规格、型号）

三、实验记录及数据处理

试样尺寸：厚h=mm,宽b=mm,横截面面积4=

mm2

载荷（N）应变读数（口£）

F读增量应变片R\读数应变片及读数增量/

增量/£]

数△F£1£2£2

增量均值赤=N增量均值或=

弹性模量E=B^xl()6=GPa

A•卜£

四、误差原因及分析

实验五矩形截面梁的纯弯曲正应力电测实验

实验日期年—月—日

指导教师（签字）同组成员

一、实验目的

二、实验设备（规格、型号）

三、实验记录及数据处理

4

试样尺寸及材料参数：a=mm,h=mm,h=mm,/z=mm,E=

GPa

、^测点应变

1点2点3点4•八占、、5点

y=y=y=y=y=

载荷（N?''、

mmmmmmmmmm

读数增量读数增量读数增量读数增量读数增量读数增量

△£［二

NA^2=Aj=NE4~A£5=

b实=EM(MPa

)

理(MPa)

A

误差（％）

四、误差原因及分析

一、拉伸实验报告标准答案

实验目的:

见教材。

实验仪器

见教材。

实验结果及数据处理:

例：（一）低碳钢试件

试验前试验后

最小平均直径d=10.14mm最小直径d=5.70mm

截面面积A=80.71mm2截面面积A尸25.50mm2

计算长度L=100mm计算长度L,=133.24mm

试验前草图试验后草图

11丁_______I_____________厂

1____1-------------------------------1____

强度指标:

Ps=22.1KN屈服应力。=P/A273.8MP.

PK=33.2KN强度极限。b=R/A411.3MP.

塑性指标:

A-A\

伸长率b=f±xlOO%=33.24%面积收缩率y=J^xlOO%=68.40%

A

低碳钢拉伸图:

（二）铸铁试件

试验前试验后

最小平均直径d=10.16mm最小直径d=10.15mm

截面面积A=81.03mm2截面面积A尸80.91mm2

计算长度L=100mm计算长度L产100mm

试验前草图试验后草图

11_______□□1

强度指标：

最大载荷R=14.4KN

强度极限。b=R/A=177.7MP.

问题讨论：

1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，材料相同而长短不同的试件延伸率是

否相同？

答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大

的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或

比例试件,这样其有关性质才具可比性.

材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截面面积与长度存在某种

特殊比例关系除外）.

2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.

答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服

现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，且有碧的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状

组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。.

教师签字:___________

B期:___________

二、压缩实验报告标准答案

实验目的:

见教材。

实验原理:

见教材。

实验数据记录及处理:

例：（一）试验记录及计算结果

材料低碳钢铸铁

直径d=75mm直径d=15mm

试件尺寸长度L=20mm长度L=20mm

面积A=176.63mm2面积A=176.63mm

试验前

试件形_______

状草图

试验后

屈服载荷

Ps=49KN

屈服应力o=277.4MP,

最大载荷P„=153KN

抗压强度

ob=866.2MP.

问题讨论：

1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.

第铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成4心~5&夹角,在断口位置剪应力已达到其抵

抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏。

2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同？结构工程中怎样合理使用这两类不同性质

的材料？

颦低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,

随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。

压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。

通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸

铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性

材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。

教师签字：—

日期：—

三、拉压弹性模量E测定试验报告

实验目的:

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理：

（-）碳钢试件尺寸

计算长度L=100mm

直径d=10mm

截面面积A=78.5mm2

（二）引伸仪测量记录：

左表右表

载荷P

读数读数差AAi读数人读数差AA2

(KN)读数A（格）

（格）（格）（格）

12

24

36

48

510

612

714

（三）数据处理结果

平均（AA）=平均（AAz）=

左右两表读数差平均值：（zu）=（—）；（"）=

平均伸长增量（AL）=mm

碳钢弹性模量E=MPa

（AL-A）

问题讨论：

1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么？

答:弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。

2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同？为什

么必须用逐级加载的方法测弹性模量？

答；逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用

逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以

保证实验结果的可靠性。

教师签字：—

日期:___________

四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案

实验目的:

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理:

（一）试验数据及计算结果

试件尺寸

材料直径mm标距长度Lo力臂长度L测臂长度R

碳钢10190mm150mm150mm

123456

扭矩AM,

相对扭转角

AM/o32AA//；£o

\(plp7id\\(p

（二）结果比较（u=O.3）

理论计算实验值误差%

E

G理=-----------=GPaG实=GPa

2(1+〃)

问题讨论:

1、试验过程中,有时候在加祛码时,百分表指针不动,这是为什么？应采取什么措施?

谷：检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。

2、测G时为什么必须要限定外加扭矩大小？

答：所测材料的G必须是材料处于弹性状态下所测取得,故必须控制外加扭矩大小。

教师签字：—

H期:_________

五、扭转破坏实验报告标准答案

实验目的:

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理:

(-)试验数据记录

试件材料

尺寸

碳钢铸铁

直径d(mm)1010

计算长度L(mm)100100

抗扭截面模量mm3

200200

Wp=——。0.2d3

16

屈服扭矩Ms3£5N•m

破坏扭矩Mb80.5N•m46.5N•m

(-)性能计算

1、碳钢:扭转屈服极限：Ts=—=177.3MPa

WP

扭转强度极限2=竺=402.4MPa

WP

2、铸铁:扭转强度极限：八=一=232.5MPa

WP

问题讨论：

1、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.

承碳钢扭转形变大,有屈服阶段,断口为横断面,为剪切破坏。

铸铁扭转形变小,没有屈服阶段,断口为和轴线成约45°的螺旋形曲面,为拉应力破坏。

2、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系?为什么？

答：有关系。

扭转方向改变后,最大拉应力方向随之改变,而铸铁破坏是拉应力破坏,所以铸铁断口

和扭转方向有关。

教师签字:

日期:

六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案

实验目的:

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理:

例:

1、原始数据记录:

试件材料弹性模量E载荷P距中性层试件尺寸

Y^lOmmb=20mmL=620mm

低碳钢213GPa4000N

Y2=15mmh=40mma=150mm

灵敏系数；2.27

2、梁布片图:

3、记录及计算结果

载荷WON

变（U

e）X£.£2£3平均值

测点\

1

2

3

4

5

6

7

4、结果比较:

应力（MPJ实验值理论值误差

0।0

02-28.13

0328.13

04-42.40

0542.40

06-56.25

0756.25

5、作出截面应力分布图：（理论分布）

-56.25MPa

56.25MPa

问题讨论：

实验时未考虑梁的自重,是否会引起测量结果误差?为什么？

普：施加的荷载和测试应变成线性关系。实验时,在加外载荷前,首先进行了测量电路的

平衡（或记录初读数）,然后加载进行测量,所测的数（或差值）是外载荷引起的,与梁

自重无关。

教师签字:一

日期：—

七、弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案

实验目的：

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理:

(-)原始数据记录

试件计算长度力臂长度载荷试件内径试件外径

材料E值泊松比

L.L2(N)dD

70GPa0.33300mm200mm36mm40mm

(二)弯扭组合试验台装置图

P

（三）实验数据记录表格

测点A或（C）2-45。£o°£45°

次数

一

——平均—、平均—*平均

载荷——

初始值000

150N114-1-111

250N190-2-184

350N265-2-257

450N342-3-331

测点B或⑻£-45°£o°£45。

次数

—■—•平均—•—*平均—■—*平均

载荷二二二

初始值000

150N165201-31

250N274336-52

350N383469-74

450N493604-95

（四）数据处理

求出A、B（或C'、D'）点主应力大小及方向.

利用公式：

E1+〃/—1-4r3J

"J2~（£-45。+*+45。）——~7T~V（£一45。~％。）+（%。-545。）

1—//[_Z72

2g。。­£45。-£-45°

A点或（C点）

\载

150N250N350N450N备注

计算结M

6.08/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPa

tg2a35.5238.6139.1539.58

B点或（D点）

\我

150N250N350N450N备注

计算结M

。「15.78/-1.7826.22/S.0336.64/-4.3647.17/-5.59MPa

tg2a-0.73-0.72-0.72-0.72

问题讨论：

1、画出指定A、B点的应力状态图.

答:

2、要测取弯曲正应力及扭转剪应力,应如何连接电桥电路?

测取弯曲正应力测取扭转剪应力

教师签字:

H期:________

八、压杆稳定实验报告标准答案

实验目的：

见教材。

实验仪器：

见教材。

实验数据记录及处理:

（-）原始数据记录

试件宽度b试件厚度t试件长度L弹性模量EK£o

20mm2mm396mm213GPa2.35fis/N

（二）实验数据记录表格:

£（最大）e（最大）

无支撑p“1/2支撑

-40@£-1750/18

应变

竖法”移££

（第3次）平均备注

（第1次）（第2次）

8（mm）

0.01-24

0.02-78

0.04-170

0.06-273

0.08-354

0.10-384

0.12-393

0.14-400

(三)数据结果处理

⑴绘制P-8曲线，由此曲线及公式尸=£'皿一£°确定吐168.5N

P-6曲线

(2)由连续加载测试结果确定无支撑P”及二分之一点支撑Pc,值.

无支撑时：P/168.5N；二分之一点支撑时：Pers=743.ON

兀旧

⑶计算理论临界力：理178.7N

实验值与理论值比较:

误差百分率='2"-x100%=6.7%

Rr理

问题讨论：

压杆稳定实验和压缩实验有什么不同？

答：不同点有:

1、目的不同:压杆稳定实验测临界力,压缩实验测破坏过程中的机械性能。2、试件尺寸

不同:压杆试件为大柔度杆,压缩试件为短粗件。

3、约束不同:压杆试件约束可变,压缩试件两端有摩擦力。

4、实验现象不同:压杆稳定实验试件出现侧向弯曲,压缩实验没有。

5、承载力不同:材料和截面尺寸相同的试件,压缩实验测得的承载力远大

于压杆稳实实验测得的。

6、实验后试件的结果不同:压杆稳定试件受力在弹性段,卸载后试件可以反复使用,而

压缩件已经破坏掉了,不能重复使用。

教师签字:—

日期：

实验一拉伸实验

一'实验目的

1.测定低碳钢(Q235)的屈服点4,强度极限外，延伸率5,断面收缩率

2.测定铸铁的强度极限分。

3.观察低碳钢拉伸过程中的各种现象(如屈服、强化、颈缩等)，并绘制拉伸曲线。

4.熟悉试验机和其它有关仪器的使用。

二、实验设备

1.液压式万能实验机；2.游标卡尺；3.试样刻线机。

三、万能试验机简介

具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万

能材料试验机一般都由两个基本部分组成；

1)加载部分，利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用,

即对试件加载。

2)测控部分，指示试件所受载荷大小及变形情况。

四、试验方法

1.低碳钢拉伸实验

(1)用画线器在低碳钢试件上画标距及10等分刻线，量试件直径，低碳钢试件标距。

(2)调整试验机，使下夹头处于适当的位置，把试件夹好。

(3)运行试验程序，加载，实时显示外力和变形的关系曲线。观察屈服现象。。

(4)打印外力和变形的关系曲线，记录屈服载荷£=22.5kN,最大载荷片=35kN。

(5)取下试件，观察试件断口:凸凹状，即韧性杯状断口。测量拉断后的标距长£”颈

碳钢的计算方法相同。

六、试验结果及数据处理

表1-2试验前试样尺寸

材料标距直径do/mm横截面