《非常经典的工程力学实验指导书题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非常经典的工程力学实验指导书题（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程力学实验指导书主编：2011 年 11 月目录实验一拉伸和压缩实验3实验二梁弯曲正应力实验8实验三金属材料扭转实验 122实验一拉伸和压缩实验拉伸实验一、实验目的1观察与分析低碳钢、灰铸铁在拉伸过程中的力学现象并绘制拉伸图。2测定低碳钢的s、b、和灰铸铁的b。3比较低碳钢与灰铸铁的机械性能。二、实验内容1低碳钢拉伸实验材料的机械性能指标s、 b、和由常温、静载下的轴向拉伸破坏试验测定。整个试验过程中， 力与变形的关系可由拉伸图表示，被测材料试件的拉伸图由试验机自动记录显示。低碳钢的拉伸图比较典型，可分为四个阶段：直线阶段 OA 此阶段拉力与变形成正比，所以也称为线弹性变形阶段，A 点对应的
2、载荷为比例极限载荷Fp；屈服阶段 BC曲线常呈锯齿形，此阶段拉力的变化不大，但变形迅速增加，此段内曲线上的最高点称为上屈服点B，最低点称为下屈服点B，因下屈服点 B 比较稳定，工程上一般以B 点对应的力值作为屈服载荷Fs；强化阶段 CD 此阶段拉力增加变形也继续增加， 但它们不再是线性关系，其最高点 D 对应的力值为最大载荷Fb；颈缩阶段 DE过了 D 点，试件开始出现局部收缩（颈缩） ，直至试件被拉断。图 1-1 为低碳钢拉伸图。FFDB CAEBF bFpF sF bLL0图 1-1图 1-232灰铸铁拉伸实验对于灰铸铁，由于拉伸时的塑性变形极小， 在变形很小时就达到最大载荷而突然断裂，没
3、有明显的屈服和颈缩现象， 其强度极限即为试件断裂时的名义应力。图 1-2 为铸铁拉伸图。三、实验仪器、设备1600KN 微机屏显式液压万能试验机；2游标卡尺。四、实验原理1根据低碳钢拉伸载荷Fs、Fb 计算屈服极限 s和强度极限 b。2根据测得的灰铸铁拉伸最大载荷Fb 计算强度极限 b。FsFbd02sbA04A0A03根据拉断前后的试件标距长度和横截面面积，计算低碳钢的延伸率 和截面收缩率 。L1 L0100%A0A1 100%L0A0五、实验步骤（一）实验准备1打开计算机，双击计算机桌面上的TestExpert图标，试验软件启动。2打开控制系统电源，系统进行自检后自动进入PC-CONTRO
4、L 状态。3软件联机并启动控制系统：（1）点击“联机”按钮 .出现联机窗口，当此窗口消失证明联机成功。（2）按下启动按钮，控制系统“ON”灯亮后，软件操作按钮有效。4测量并记录试件的尺寸：在刻线长度内的两端和中部测量三个截面的直径 d0，取直径最小者为计算直径，并量取标距长度L0。5调节横梁位置并安装试样。（二）进行实验1设置试验条件。2开始试验：（1）按下“试验”按钮，试验机开始按试验程序对试件进行拉伸。仔细观4察试件和计算机屏幕上的拉伸曲线在拉伸过程中的对应情况， 特别注意观察屈服阶段的特点、颈缩阶段的发生和发展，直至试件拉断，取下试件并观察断口。（2）对灰铸铁试件，则装夹后按下“试验”按
5、钮，试验机开始按试验程序对试件进行拉伸，仔细观察试件和计算机屏幕上的拉伸曲线在拉伸过程中的对应情况，直至拉断，取下试件并观察断口。3浏览拉伸曲线，记录屈服载荷Fs 和最大载荷 Fb，或打印试验报告。（三）断后延伸率 和截面收缩率 的测定（1）试件拉断后，将其断裂试件紧密对接在一起，在断口（颈缩）处沿两个互相垂直方向各测量一次直径， 取其平均值为 d1，用来计算断口处横截面面积 A1 。（2）将断裂试件的两段紧密对接在一起，尽量使其轴线位于一直线上，若断口到邻近标距端点的距离大于L 0/3，则用游标卡尺测量断裂后两端刻线之间的标距长度即为 L 1。（3）若断口到邻近标距端点的距离小于或等于L0
6、/3，要求用断口移中法计算 L 1 的长度。则应按下述方法来测量拉断后试件标距部分的长度L1。利用在试验前将试件标距部分等分成 10 个小格，即以断口 O（图 1-3a）为起点，在长段上量取基本等于短段的格数得 B 点。当长段所余格数为偶数时，则由所L1AOOB2BC余格数的一半得C 点，将 BC 段长度移到标距的左端，则移位后的L1 为：如果在长段取 B 点后所余下的格数为奇数（图1-3b），则取所余格数加1 之半得C1 点，减 1 之半得 C 点，则移中（即将BC1 或 BC 移到试件左侧）后的L 1 为：L1AOOBBCBC1AOBCD移移L0（ 实际的）L（ 移位后的）1图 1- 3a
7、AOBCC1D移移L （ 实际的）05L（ 移位后的）1图 1-3 b六、实验报告要求1实验报告应包括：试验名称、目的、仪器设备名称、规格、量程、实验记录及结果。2完成以下要求（1）根据测得的低碳钢拉伸载荷Fs、 Fb 计算屈服极限 s和强度极限 b。（2）根据测得的灰铸铁拉伸最大载荷Fb 计算强度极限 b。（3）根据测得拉断前后的试件标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率 和截面收缩率 ；由于灰铸铁拉伸塑性变形量很小，断后延伸率和截面收缩率一般就不必测定。（4）绘制两种材料的拉抻图（F-L 图）。（5）绘图表示两种材料的断口形状。七、实验注意事项1实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操
8、作规程，严禁开“快速”档加载。开动万能试验机后， 操作者不得离开工作岗位，实验中如发生故障应立即停机。2 加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。八、思考题1低碳钢和铸铁在常温静载拉伸时的力学性能和破坏形式有何异同？2测定材料的力学性能有何实用价值？3你认为产生试验结果误差的因素有哪些？应如何避免或减小影响？压缩实验一、实验目的1. 观察与分析低碳钢、灰铸铁在压缩过程中的力学现象并绘制压缩图。2. 测定压缩时低碳钢的的s，灰铸铁的 b 。3. 比较低碳钢与灰铸铁的机械性能。二、实验内容1低碳钢压缩实验6低碳钢受压时与受拉时一样有比例极限和屈服极限，但不象拉伸时那样有明显的屈服现象。因此，测定压缩的屈服
9、载荷Fs 时要特别细心观察。在缓慢匀速加载下，试验机的测力指针会突然停留、或倒退、或指针转速突然减慢。如果指针停留，则以指针所指载荷作为屈服载荷Fs；如果指针倒退， 则以指针所指最低载荷作为屈服载荷Fs； 如果指针转速突然减慢，此时主动指针所指载荷即作为屈服载荷 Fs。过了屈服点，塑性变形迅速增加，试件横截面面积也随之增大。而增大的面积能承受更大的载荷，因此，压缩曲线迅速上升， 见自动绘图仪绘出低碳钢压缩图（图 2-1）。低碳钢试件最后可压成饼状而不破坏，所以无法测定最大载荷 Fb。FFFbFsLL图 2-1图 2-22灰铸铁压缩实验灰铸铁试件受压缩时，在达到最大载荷Fb 前会出现较大的弹性变
10、形才发生破裂，此时测力指针迅速倒退，由随动指针可读出最大载荷Fb，自动绘图仪绘出铸铁压缩图（图2-2）。灰铸铁试件最后被压成腰鼓形，表面出现与试件轴线大约成45左右的倾斜裂纹。三、实验仪器、设备1600KN 微机屏显式液压万能试验机；2游标卡尺。四、实验原理1根据低碳钢的压缩屈服载荷Fs 计算压缩屈服极限s。2根据铸铁的压缩最大载荷Fb 计算压缩强度极限b。bFbsFsA0A07五、实验步骤1测量并记录试件高度及横截面直径。2根据估计的最大载荷选择测力盘刻度档，配以相应摆锤，调整指针使对准零点，调整绘图装置。3将试件两端涂上润滑剂，然后放在试验机活动台支承垫中心处。4开动试验机，使活动台上升，
11、当试件与上支承垫接近时应把油门关小减慢活动台上升速度， 以免上升速度太快引起冲击载荷。当试件与上支承垫接触受力后，要控制加载速度， 使载荷缓慢均匀增加， 注意观察测力指针和绘图装置所绘的压缩曲线， 从而判断试件是否已达屈服阶段，及时记录屈服载荷Fs，超过屈服载荷后，继续加载，低碳钢试件被压成腰鼓形即可停止。5.铸铁试件加压至试件破坏为止，记录最大载荷Fb。六、实验报告要求1实验报告应包括：试验名称、目的、仪器设备名称、规格、量程、实验记录及结果。2完成以下计算（1）根据测量的低碳钢的压缩屈服载荷Fs 计算压缩屈服极限s。（2）根据测量的铸铁的压缩最大载荷Fb 计算压缩强度极限b。七、实验注意事项1实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操作规程，严禁开“快速”档加载。开动万能试验机后， 操作者不得离开工作岗位，实验中如发生故障应立即停机。2加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。八、思考题1比较低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时所测得的s 和b 的数值有何差别？
