工程力学实验报告(全).doc

工程力学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 南昌大学工程力学实验中心目 录实验一 金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 2实验二 金属材料的压缩试验 6实验三 复合材料拉伸实验 9实验四 金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定12实验五 电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验16实验六 弯曲正应力电测实验19实验七 叠（组）合梁弯曲的应力分析实验23实验八 弯扭组合变形的主应力测定32实验九 偏心拉伸实验37实验十 偏心压缩实验41实验十二 金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验45实验十三 冲击实验47实验十四 压杆稳定实验49实验十五 组合压杆的稳定性分析实验53实验十六 光弹性实验59实验十七 单转子动力学实验62实验十八 单自由度系统固有频率和阻尼比实验65实验一 金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理引伸仪标距l = mm实验前材料标 距l0(mm)直径d0(mm)平均横截面积（mm2）最小横截面积A0（mm2）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳钢铸 铁低碳钢弹性模量测定载荷F (kN)变形l (mm)变形增量 (mm)F0 =F1 =F2 =F3 =F4 =F5 =F = = = 实验后材 料标距l1(mm)断裂处直径d1(mm)断裂处横截面积A1（mm2）12平均低碳钢铸 铁屈服载荷和强度极限载荷材 料上屈服载荷下屈服载荷最大载荷断口形状Fsu(kN)l(mm)Fsl(kN)l(mm)Fb(kN)l(mm)低碳钢铸 铁载荷变形曲线(Fl曲线)及结果材 料低碳钢铸 铁Fl曲线断口形状实验结果上屈服极限下屈服极限强度极限延伸率断面收缩率强度极限延伸率四、问题讨论（1）比较低碳钢与铸铁在拉伸时的力学性能；（2）试从不同的断口特征说明金属的两种基本破坏形式。金属材料的拉伸及弹性模量测定原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验二 金属材料的压缩试验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理材 料直径d0(mm)高度l(mm)截面积A0（mm2）屈服载荷Fs(kN)最大载荷Fb(kN)12平均低碳钢铸 铁载荷变形曲线(Fl曲线)及结果材 料低碳钢铸 铁Fl曲线断口形状实验结果屈服极限强度极限四、问题讨论（1）观察铸铁试样的破坏断口，分析破坏原因；（2）分析比较两种材料拉伸和压缩性质的异同。金属材料的压缩试验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验三 复合材料拉伸实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理试件尺寸试件编号宽度b(mm)平均宽度（mm）厚度h(mm)平均厚度(mm)平均面积（mm2）123123123电阻应变片数据电 阻 值（）电阻片应变仪灵敏系数K仪载荷和应变加载次数载 荷P（N）载荷增量P（N）电阻应变仪读数（）测点1测点2测点3应变（）增量应变（）增量应变（）增量123456平 均实验结果纵向弹性模量E1=（MPa）泊松比四、问题讨论复合材料拉伸实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验四 金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理弹性模量 E= 泊松比 = 实验前材 料标距l0(mm)直径d0(mm)平均极惯性矩（mm4）最小抗扭截面模量WT（mm3）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳钢铸 铁低碳钢剪切弹性模量测定扭矩T (Nm)扭转角 ( o )扭转角增量 ( o )T0 =T1 =T2 =T3 =T4 =T5 =T = = ( o )= ( rad )=理论值= ；相对误差（%）=载荷变形曲线(Fl曲线)及结果材 料低碳钢铸 铁T曲线断口形状实验记录屈服扭矩Ts=破坏扭矩Tb=破坏扭矩Tb=实验结果屈服极限=强度极限=强度极限=四、问题讨论（1）为什么低碳钢试样扭转破坏断面与横截面重合，而铸铁试样是与试样轴线成45o螺旋断裂面？（2）根据低碳钢和铸铁拉伸、压缩、扭转试验的强度指标和断口形貌，分析总结两类材料的抗拉、抗压、抗剪能力。金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验五 电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理试件尺寸：L= mm； b= mm； h= mm。电阻应变片：阻值R= ； 灵敏系数k= 。1/4桥路接线法：AB= 、 、 、 ；BC= 。电阻应变片P1= NP2= NP3= NP4= NP5= N读数平均读数平均读数平均读数平均1/2桥路接线法(工作片+温度片)：AB= ； BC= 。电阻应变片P1= NP2= NP3= NP4= NP5= N读数平均1/2桥路接线法(工作片+工作片)：AB= ； BC= 。电阻应变片P1= NP2= NP3= NP4= NP5= N读数平均全桥路接线法(工作片+温度片)：AB= ； BC= ； CD= ； DA= 。电阻应变片P1= NP2= NP3= NP4= NP5= N读数平均全桥路接线法(工作片+工作片)：AB= ； BC= ； CD= ； DA= 。电阻应变片P1= NP2= NP3= NP4= NP5= N读数平均四、问题讨论（1）简要叙述在电阻应变片粘贴注意事项。（2）找出各种桥路中的电阻应变仪读数与电阻应变片的实际值的关系（3）在桥路变换中有什么规律。电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验六 弯曲正应力电测实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理数据记录梁 高H= mm截面惯性矩Iz= m4梁 宽B= mm拉压弹性模量E= MPa支座与垫架支点间距离a= mm应变片电阻值R= 各测点到中性轴的距离（中性轴以上取“-”，以下取“+”）y1= mmy2= mmy3= mmy4= mmy5= mm电阻片灵敏系数K=应变片灵敏系数K仪=载荷和应变次 数载荷P(N)载荷增量P(N)电阻应变仪读数（）测点测点测点测点测点应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量12345678实验应力增量值（MPa）理论应力增量值（MPa）相对误差（%）横截面上应力分布比较（用实线代表实验值，用虚线代表理论值） O y四、问题讨论沿梁截面高度，应变怎样分布？随载荷逐级增加，应变分布按什么规律变化？中性轴在横截面的什么位置？弯曲正应力电测实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验七 叠（组）合梁弯曲的应力分析实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理数据记录弹性模量 E= 应变片电阻值 = 电阻片灵敏系数K= 应变片灵敏系数 K仪=试件梁高(mm)梁宽(mm)支座与压头支点间距离(mm)截面惯性矩(m4)各电阻片位置到中性层的距离（中性轴以上取“-”，以下取“+”）(mm)叠 梁h1=h2=b=a=Iz=y1= mm y5= mmy2= mm y6= mmy3= mm y7= mmy4= mm y8= mm楔块梁h1=h2=b=a=Iz=y1= mm y5= mmy2= mm y6= mmy3= mm y7= mmy4= mm y8= mm整 梁H=b=a=Iz=y1= mm y6= mmy2= mm y7= mmy3= mm y8= mmy4= mm y9= mmy5= mm23载荷和应变(1) 叠梁次数载荷F(kN)载荷增量F(kN)测点测点测点测点测点测点测点测点应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平 均测点测点测点测点测点测点测点测点实验应力增量值（MPa）理论应力增量值（MPa）相对误差（%）(2) 楔块梁次 数载荷F(kN)载荷增量F(kN)测点测点测点测点测点测点测点测点应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平 均测点测点测点测点测点测点测点测点实验应力增量值（MPa）理论应力增量值（MPa）相对误差（%）(3) 整梁次 数载荷F(kN)载荷增量F(kN)测点测点测点测点测点测点测点测点测点应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平 均测点测点测点测点测点测点测点测点测点实验应力增量值（MPa）理论应力增量值（MPa）相对误差（%）66画出应力沿梁高度的分布规律(1) 叠梁(2) 楔块梁(3) 整梁四、问题讨论（1）分析整梁(矩形截面H2h，Bb)，同种材料叠梁、不同材料叠梁在相同支撑和加载条件下承载能力的大小。（2）楔块梁的应力分布有什么特点，它与叠梁有何不同，内力性质有何变化？（3）根据测试结果如何判断各种梁是否有轴向力作用及轴向力产生的原因。叠（组）合梁弯曲的应力分析实验原始试验数据记录验指导教师： 20 年 月 日实验八 弯扭组合变形的主应力测定 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1数据记录试件计算长度L= mm试件材料泊松比=内 径d= mm试件材料弹性模量E= MPa外 径D= mm应变片电阻值R= 加力杆长度a= mm电阻片灵敏系数K=应变片灵敏系数K仪=2布片展开图： 截面单元体应力状态图：3荷载及应变载荷（N）电阻应变仪读数（）A 点B 点C 点D 点PP-45000450-45000450-45000450-45000450应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变增量均值4根据实测数据计算A，B，C，D各点主应力大小及方向和剪应力的大小。5计算各点主应力大小及方向、剪应力的大小。6值和理论值的相对误差。四、问题讨论分析形成误差的主要因素。弯扭组合变形的主应力测定原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验九 偏心拉伸实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据：材 料截面尺寸(mm)平均横截面积（mm2）截面I截面II截面IIIhb面积hb面积hb面积低碳钢2、载荷及应变：载荷F (kN)总应变1总应变2应变N应变MF0 =F1 =F2 =F3 =F4 =F =3、弹性模量计算：4、偏心距计算：5、正应力实验值计算：6、正应力理论值计算（应用叠加原理）：7、误差分析：实验九 偏心拉伸实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验十 偏心压缩实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据截面尺寸(mm)截面IB1=b1=H1=h1=截面IIB2=b2=H2=h2=截面IIIB3=b3=H3=H3=平 均B=b=H=h=2、载荷及应变载荷F (kN)总应变1总应变2应变N应变MF0 =F1 =F2 =F3 =F4 =F =3、弹性模量计算：4、偏心距计算：5、正应力实验值计算：6、正应力理论值计算（应用叠加原理）：7、误差分析：实验十 偏心压缩实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验十二 金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理四、问题讨论1什么是“金属疲劳”，疲劳破坏的机理是什么？2疲劳断口有什么特点？3在应变疲劳试验中，材料的循环应力一应变曲线是如何测绘的？实验十二 金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验十三 冲击实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理材 料厚度h(mm)宽度b(mm)截面积A(mm2)冲击功W(J)室 温冲击韧性K=W/A=四、问题讨论（1）分析比较低碳钢与铸铁在冲击载荷作用下所表现的力学性能及破坏特性。（2）试解释缺口附近产生脆性破坏的原因。实验十三 冲击实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验十四 压杆稳定实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据：截面尺寸(mm)截面IB1=b1=L1=截面IIB2=b2=L2=截面IIIB3=b3=L3=平 均B=b=L=弹性模量E长度系数2、载荷和应变（或挠度）：次数载荷P(N)电阻应变仪读数（）或千分表读数次数载荷P(N)电阻应变仪读数（）或千分表读数测点测点测点测点1162173184195206217228239241025112612271328142915303、F或F曲线4、临界压力Fcr实验值和理论值计算和误差分析：实验十四 压杆稳定实验原始试验数据记录实验指导教师： 20 年 月 日实验十五 组合压杆的稳定性分析实验 实验时间： 设备编号： 温度： 湿度： 一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据：截面尺寸(mm)截面IB1=b1=L1=截面IIB2=b2=L2=截面IIIB3=b3=L3=平 均B=b=L=弹性模量E长度系数2、结构形式一条件下的载荷和应变（或挠度）：次数载荷P(N)电阻应变仪读数（）或千分表读数次数载荷P(N)电阻应变仪读数（）或千分表读数测点1测点2测点3测点4测点1测点2测点3测点41162173184195206217228239241025112612271328142915303、F或F曲线4、临界压力Fcr实验值和理论值计算和误差分析：5、结构形式二条件下的载荷和应变（或挠度）：次数