材料力学实验报告标准答案汇总

1、 力 学 实 验 报 告 标 准 答 案 长安大学力学实验教学中心 目 录 一、 拉伸实验2 二、 压缩实验4 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、 压杆稳定实验18 1 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 5.7010.14 mm d= d= 最小平均直径最小直径 mm 2 225.5080.71 mm 截面面积 mmA= 截面面积A= 1133.24100 m

2、m mm = 计算长度L= 计算长度L1试验后草图 试验前草图 : 强度指标22.1273.8_MP/A _ = PP=_屈服应力_KN ass s 33.2_411.3_MP = P/A _P =_强度极限_KN ab b b 塑性指标: L-LA?A11? 68.40 % 33.24 % ?100%面积收缩率?100%伸长率? LA低碳钢拉伸图: 2 （二）铸铁试件 10.110.1 mm最小平均直d=最小直 mmd= 280.981.0 m= 截面面截面面A= m1010 mm mm 计算长计算长L= 试验后草试验前草 : 强度指标14.4 P=_ KN最大载荷b 177.7 = P/

3、A = _ M P强度极限ab b 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0的剪切且有45铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的

4、杯锥状,碳钢具有屈服现象,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:_ _ 3 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 材低碳铸 151_mm d =_直 d =直_mm 22_mm_mm L =_长试件尺 L =_长176.6176.6A =_A =_ _m _m面面试验 试件形 状草图 试验后 49_KN = _P屈服载荷 s 277.4_MP= _屈服应力 a s153_ _KN P= _ _最大载荷 b 866.2 = _ _抗压强度 _MPab

5、问题讨论： 1、分析铸铁试件压缩破坏的原因. 答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成4550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。 4 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。 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

6、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:_ 5 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： （一）碳钢试件尺寸 100_mm L =_ 计算长度 10_mm d =_ 径 直 278.5 A =_mm 截面面积 （二）引伸仪测量记录: 左 表 P 载荷 右 表 读数读数差(KN) 读数A 读数差A A ) (格读数A1(格 221(格) 格) ) ( 2 1 4 2 6 3 8 4 10 5 12 6 7 14 （三）数据处理结果 平均(A)= 平均(A)= 21(?)?(?A

7、)21 左右两表读数差平均值:(?A)? 2平均伸长增量(L)=_mm ?P?L?碳钢弹性模量 E? MPa (?L?A) 6 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:_ 7 四、低碳钢剪切

8、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 钢碳 径mm 标距长度L力臂长度0 10 190mm 150mm L 测臂长R150mm 扭矩相对扭转角 M?n 3 2 1 4 65 ?ML32?ML00nn?G? 4?I?dP (二)结果比较(=0.3) ?G理2(1 理论计算E?)?a 实验值 GPaG= GPa 实a 误% 8 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。

9、 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:_ 日 期:_ 9 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： (一) 试验数据记录 试 件 材 料 寸尺碳 钢 铸 铁 10 10 d(mm) 直径100 100 L(mm) 计算长度3 抗扭截面模量mm200 200 3?d3d?0.2?Wp 1635.5 M屈服扭矩Nm s 46.580.5 N Nm 破坏扭矩Mm b 性能计算)(二 M?s? 177.3 MPa: : 扭转屈服极限1、碳钢s WpM?n?

10、 402.4 ?MPa 扭转强度极限b WpM?b? 232.5 MPa: :2、铸铁 扭转强度极限b Wp 10 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。 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:_ 11 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

11、仪器： 见教材。 实验数据记录及处理： 例：: 、原始数据记录1 距中性层 试件尺寸 弹性模量E 载荷P 试件材料b= 20mm L= 620mm Y=10mm 14000N 213GPa 低碳钢 Y=15mm h= 40mm a=150mm 2灵敏系数 ；2.27 2、梁布片图: FF 6 4 2 2 y 1 y h1 2 3 y 1 5 7 b 12 3、记录及计算结果 4000载荷 ) (应变 平均值 测点31 2 1 2 3 4 5 6 7 : 4、结果比较 ?理?实 误差 实验值理论值 (MP) 应力%a?理0 1-28.13 228.13 3-42.40 442.40 5-56.2

12、5 656.25 7（理论分布） 5、作出截面应力分布图:-56.25MPa 56.25MPa 13 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? 答：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 :_ 日期 14 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： (一) 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 泊松比材料E值L1 B L-74 383 4

13、69 350N -95 604 493 450N 四(?1?B B B? AC? 20mm 2mm 396mm 213 GP 2.35 /N -4（最大） （最大） 无支撑P 1/2支撑cr-400 -1750 应变 (第3次) 平均 备注 ) 次第2(第1次) (mm)竖向位移-24 0.01 -78 0.02 -170 0.04 -273 0.06 -354 0.08 70 GPa 数据处理) 0 L1 300mm 0.33 D? 0 L 2200mm (N) 45?45a d D 36mm 40mm (二) 弯扭组合试验台装置图 A C d D D L 2 P 15 (三) 实验数据记录

14、表格 测点A或(C) -45450 次数 平均三一 一 二 三 平均二 一 二 三 平均P 载荷0 0 0 初始值 -111 -1 114 150N -184 190 -2 250N -257 265 -2 350N -331 342 -3 450N 或(D) B测点450-45 次数 二 平均 平均一 三 一三 平均 一二 二 三 P 载荷0 0 0 初始值 -31 165 201 150N -52 274 336 250N . 点主应力大小及方向、D)B(求出A、或C : 利用公式 ?E1? 212?)?()?(?(? ? ?45?45?45?0?03?45?2?21?2? ?45?45?

15、tg2 ?2?4545?0?) (C点或点A 载荷 450N 备注150N 250N 350N 计算结果1 MPa 18.29/-17.14 6.08/-5.77 10.08/-9.56 14.16/-13.32 3 tg239.58 38.61 39.15 35.52 ) (D点B点或 载荷 备注250N 350N 450N 150N 计算结果1 MPa 47.17/-5.59 36.64/-4.36 15.78/-1.78 26.22/-3.03 3 tg2-0.72 -0.72 -0.73 -0.72 16 问题讨论：. B点的应力状态图A1、 画出指定、 答： 点 BA点 xx ? 要

16、测取弯曲正应力及扭转剪应力,应如何连接电桥电路2、 A A C C U UDB DBA?C?RR 4545?D D E E 测取弯曲正应力 测取扭转剪应力 教师签字:_ 日 期:_ 17 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： (一) 原始数据记录 K 试件宽度b 试件厚度t 试件长度L 弹性模量E 0 实验数据记录表格: ) (二 -384 0.10 -393 0.12 -400 0.14 18 (三) 数据结果处理 ?o168.5Nmax = 确定(1) 绘制p-曲线,由此曲线及公式P?Pcr KP B B C B A A Pcr 0 曲线P-. (2)P值由连续加载测试结果确定无支撑P及二分之一点支撑crcrN；168.5N 二分之一点支撑时：无支撑时：P=743.0?P理crcr2?EI178.7 NP?:(3)计算理论临界力 理cr 2?)L(实验值与理论值比较: P?Pcr理cr实?100%?误差百分率?6.1 % Pcr理问题讨论： 压杆稳定实验