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1、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、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,一、低碳钢拉伸实验,1、实验目的,观察、比较低碳钢(Q235钢)和铸铁的拉伸过程及破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机械性能。,2、实验设备,1电子万能试验机 2游标卡尺 3刻线机,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,3、实验概述,拉伸速度： 5mm/mi
2、n,试验设备,电子试验机,刻线机,液压试验机,游标卡尺,引伸仪,试验原理：,安装试件,开始加载,F,l,低碳钢Q235拉伸时的拉伸图,颈缩现象,杯锥状,低碳钢拉伸破坏断口,4、实验结果分析,弹性极限或比例极限：,屈服极限,。,测定三类指标,(1) 强度指标,强度极限,（）弹性指标：,弹性模量；,（）塑性指标,延伸率：,工程中,称为塑性材料；,为脆性材料；,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。,断面收缩率：,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
3、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,二、铸铁拉伸时的力学性能（灰口铸铁）,拉伸速度： 0.2mm/min,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,返回目录,三、铸铁压缩实验,
4、1、实验目的,1观察和比较低碳钢（Q235钢）和铸铁压缩时的变形和破坏现象。 2测定压缩时低碳钢的屈服极限s和铸铁的强度极限b。,2、实验设备,1电子万能试验机 2游标卡尺,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：,、压缩强度极限,压缩强度极限,（）拉伸强度极限,、无明显的直线部分、,无屈服、无颈缩；,明显增大;,、断面：,由最大切应力引起破坏。,压缩破坏特点,、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，,屈服极限,大致相同；,故塑性材料的拉压强度相等。,说明：,、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
5、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s、扭转强度极限b和铸铁的扭转强度极限b。,2、实验设备,1WNJ1000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,WNJ1000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）
6、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。,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
7、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
8、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（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（桥）测量。,4,3,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。,4,3
9、,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P0Pn，每次载荷下记录各点的读数。纯弯曲情况实验23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
10、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
11、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；,测E,测G,1）测量试件直径，方法同上； 2）准确测量标距。测量时，注意固定杆的固定刀口在其杆宽的中间位置； 3）测量百分表的触头距试件轴线之距离b； 4）分五次加载，每加一次，记录下百分表的读数； 5）分析实验数据，并代入公式（2）求出剪切弹性模量G；,加砝码时要缓慢轻放。 实验完毕，应及时卸掉砝码。,
