《材料力学实验报告标准-修订编选》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料力学实验报告标准-修订编选（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、力力 学学 实实 验验 报报 告告 标 准 答 案 长安大学力学实验教学中心 1 目目 录录 一、一、拉伸实 验 2 二、二、压缩实 验 4 三、三、拉压弹性模量E 测定实 验6 四、 低碳钢剪切弹性模量G 测定实 验8 五、 扭转破坏实 验10 六、 纯弯曲梁正应力实 验12 七 、 弯 扭 组 合 变 形 时 的 主 应 力 测 定 实 验15 八、 压杆稳定实 2 验18 一、拉伸实验报告标准答案一、拉伸实验报告标准答案 实验目的：实验目的： 见教材。 实验仪器实验仪器 见教材。 实验结果及数据处理实验结果及数据处理： 例:例:(一)低碳钢试件 试 验 前试 验 后 最小平均直径 d=
2、10.1410.14 mm最小直径 d= 5.705.70 mm 截面面积 A= 80.7180.71 mm2截面面积 A1= 25.5025.50 mm2 计算长度 L= 100100 mm计算长度 L1= 133.24133.24 mm 试验前草图试验后草图 3 强度指标: Ps =_22.122.1_KN 屈服应力 s= Ps/A _273.8273.8_MPa P b =_33.2_33.2_KN 强度极限 b= Pb /A _411.3411.3_MPa 塑性指标: 33.24 % 68.40 % 1L -L 100% L 伸长率 1 100% AA A 面积收缩率 低碳钢拉伸图:
3、（二）铸铁试件 试 验 前试 验 后 最小平均直径 d= 10.1610.16 mm最小直径 d= 10.1510.15 mm 截面面积 A= 81.0381.03 mm2截面面积 A1= 80.9180.91 mm2 计算长度 L= 100100 mm计算长度 L1 100100 mm 试验前草图试验后草图 强度指标: 最大载荷 Pb =_14.414.4_ KN 4 强度极限b= Pb / A = _177.7177.7_ M Pa 问题讨论：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
4、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. 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). 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
5、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 45 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 450 0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。. 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:_ _ 日 期:_ _ 二、压缩实验报告标准答案二、压缩实验报告标准答案 实验目的：实验目的： 见教材。 实验原理：实验原理：
6、 见教材。 实验数据记录及处理：实验数据记录及处理： 例：例：(一)试验记录及计算结果 材料低碳钢铸铁 试件尺寸 直径 d =_1515_mm 长度 L =_2020_mm 面积 A =_176.63176.63 _mm2 直径 d =_15_15_mm 长度 L =_2020_mm 面积 A =_176.63176.63 _mm2 5 试验前 试件形 状草图 试验后 屈服载荷 屈服应力 Ps = _4949_KN s= _277.4277.4_MPa 最大载荷 抗压强度 Pb = _ _153153_ _KN b= _ _866.2866.2_MPa 问题讨论：问题讨论： 1、分析铸铁试件压
7、缩破坏的原因. 答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成 45答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成 455050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。 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? 答：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。
8、答：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。 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
9、受压状态， 比如车床机座。 6 教师签字:_ 日 期:_ 三、拉压弹性模量 E 测定试验报告三、拉压弹性模量 E 测定试验报告 实验目的：实验目的： 见教材。 实验仪器：实验仪器： 见教材。 实验数据记录及处理：实验数据记录及处理： （一）碳钢试件尺寸 计算长度 L =_100_100_mm 直 径 d =_1010_mm 截面面积 A =_78.578.5_mm2 （二）引伸仪测量记录: 7 左 表右 表 读数 载荷 P (KN) 读数 A1 (格) 读数差A1 (格) 读数 A2 (格) 读数差A2 (格) 12 24 36 48 510 612 714 （三）数据处理结果 平均(A1)=
10、 平均(A2)= 12()() :() 2 A A A 左右两表读数差平均值 平均伸长增量(L)=_mm MPa () P L E L A 碳钢弹性模量 问题讨论：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。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
11、材 料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。 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。 8 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：实验目的： 见教材。 实验仪器：实验仪器： 见教材。 实验数据记录及处理：实验数据记录及处理： (一)试验数据及计算结果 9 试 件 尺 寸 材 料直 径 mm标距长度 L0力臂长度 L测臂长度 R 碳 钢10 10 1
12、90mm190mm150mm150mm150mm150mm 123456 扭矩nM 相对扭转角 00 4 32nn P M LM L G Id (二)结果比较(=0.3) 理论计算实验值误差% GPa 2(1) E G 理 G实= GPa 问题讨论： 问题讨论： 1、 试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么 措施? 答：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。 答：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
13、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。 10 教师签字:_ 日 期:_ 五、扭转破坏实验报告标准答案五、扭转破坏实验报告标准答案 实验目的：实验目的： 见教材。 实验仪器：实验仪器： 见教材。 实验数据记录及处理：实验数据记录及处理： 11 (一)试验数据记录 试 件 材 料 尺 寸 碳 钢铸 铁 直径 d(mm)10101010 计算长度 L(mm)100100100100 抗扭截面模量 mm3 3 3 0.2 16 d Wpd 200200200200 屈服扭矩 Ms35.5 35.5 Nm 破坏扭矩 Mb80.580.5 Nm46.
14、546.5 Nm (二)性能计算 1、碳钢:扭转屈服极限: 177.3 s s p M MPa W 扭转强度极限 402.4 n b p M MPa W 2、铸铁:扭转强度极限: 232.5 MPa b b p M W 问题讨论：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. 答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。答：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。 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。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。 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。 12 教师签字:_ 日 期:_ 六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案 实验目的：实验目的： 见教材。 实验仪器：实验仪器： 见教材
