材料力学实验多媒体

1、会计学1材料力学实验多媒体材料力学实验多媒体测测E测测G 电测电测 拉压拉压 扭转扭转一、低碳钢拉伸试验一、低碳钢拉伸试验二、低碳钢拉伸试验二、低碳钢拉伸试验三、铸铁压缩试验三、铸铁压缩试验总目录总目录一、低碳钢拉伸实验一、低碳钢拉伸实验1、实验目的、实验目的 观察、比较低碳钢观察、比较低碳钢(Q235钢钢)和铸铁的拉伸过程及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，并比较其机破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机械性能。械性能。 2、实验设备、实验设备 1电子万能试验机电子万能试验机 2游标卡尺游标卡尺 3刻线机刻线机低碳钢：低碳钢：含碳量在含碳量在0.25%以下的碳素钢

2、。以下的碳素钢。试件试件: :圆截面标准试件：圆截面标准试件：l=10d 或或 l=5d试验条件试验条件: :常温常温、静载静载10d5d3、实验概述、实验概述拉伸速度：拉伸速度： 5mm/min 试验设备试验设备电子试验机电子试验机刻线机液压试验机液压试验机游标卡尺引伸仪试验原理试验原理：FAll 安装试件安装试件开始加载开始加载Fl低碳钢低碳钢Q235拉伸时的拉伸图拉伸时的拉伸图颈缩现象颈缩现象杯锥状杯锥状低碳钢拉伸破坏断口低碳钢拉伸破坏断口4、实验结果分析、实验结果分析弹性极限或比例极限：弹性极限或比例极限：S屈服极限屈服极限。测定测定三类指标三类指标(1) 强度指标强度指标b强度极限强

3、度极限p（）弹性指标：（）弹性指标：弹性模量弹性模量；（）塑性指标（）塑性指标001100lll延伸率延伸率：%5%5工程中工程中称为塑性材料；称为塑性材料；为脆性材料；为脆性材料；断后标距的确定方法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断裂后试件标距间的长度即得l1 1。 %1001AAA断面收缩率断面收缩率：试件直径的确定方法试件直径的确定方法 初始直径初始直径d d0 0 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

4、相垂直方向各测量一次并取处的直径，并在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次并取平均值，用三个平均值中最小的值作为试件的初始直径平均值，用三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d d0 0 。断后直径断后直径d d1 1 将断裂的试件的断口紧对在一起，在断口（细颈）断面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。 返回目录返回目录二、铸铁拉伸时的力学性能（灰口铸铁）二、铸铁拉伸时的力学性能（灰口铸铁） 拉伸速度：拉伸速度： 0.2mm/min典型断口比较典型断口比较铸铁铸铁低碳钢低碳钢铸铸 铁铁

5、低碳钢低碳钢铸铁拉伸破坏特点铸铁拉伸破坏特点应力应变曲线为一段微弯曲线应力应变曲线为一段微弯曲线;无明显的直线部分，无明显的直线部分，无屈服、无屈服、 无颈缩现象无颈缩现象;在较小的应力下被拉断；在较小的应力下被拉断；拉断前的变形小，拉断前的变形小，(1)(2)延伸率很小，延伸率很小， 是典型的是典型的脆性材料脆性材料；脆性材料只有唯一的强度指标脆性材料只有唯一的强度指标b(3)强度极限强度极限试件拉断时所能承受的最大应力；试件拉断时所能承受的最大应力；(4) 测定指标测定指标b强度极限强度极限强度极限强度极限 返回目录返回目录三、铸铁压缩实验三、铸铁压缩实验1、实验目的、实验目的 1观察和比

6、较低碳钢（观察和比较低碳钢（Q235钢）和铸铁压缩时的钢）和铸铁压缩时的变形和破坏现象。变形和破坏现象。 2测定压缩时低碳钢的屈服极限测定压缩时低碳钢的屈服极限s和铸铁的强度和铸铁的强度极限极限b。2、实验设备、实验设备 1电子万能试验机电子万能试验机 2游标卡尺游标卡尺试件：试件：短圆柱短圆柱: :以免被压弯；以免被压弯；3、实验概述、实验概述实验设备：实验设备：放置试件实验结果：实验结果：bc、压缩强度极限、压缩强度极限压缩强度极限压缩强度极限bt（）拉伸强度极限（）拉伸强度极限位于位于05545度角的斜面上度角的斜面上;、无明显的直线部分、无明显的直线部分、无屈服、无颈缩；无屈服、无颈缩

7、；明显增大明显增大;Cb、断面：、断面：由由最大切应力最大切应力引起破坏。引起破坏。压缩破坏特点压缩破坏特点、屈服阶段以前，、屈服阶段以前，S低碳钢的压缩曲线低碳钢的压缩曲线拉压曲线大致重合，拉压曲线大致重合，拉压时的弹性模量，拉压时的弹性模量，屈服极限屈服极限大致相同；大致相同；故塑性材料的故塑性材料的拉压强度相等拉压强度相等。说明：说明：、屈服阶段以后：、屈服阶段以后：FF低碳钢试件越压越扁，低碳钢试件越压越扁，横截面不断增大，横截面不断增大，抗压能力继续提高，抗压能力继续提高，得不到压缩时的得不到压缩时的强强度极限度极限 返回目录返回目录总目录总目录一、低碳钢扭转试验一、低碳钢扭转试验二

8、、铸铁扭转试验二、铸铁扭转试验1、实验目的、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、扭转强度极限扭转强度极限b和铸铁的扭转强度极限和铸铁的扭转强度极限b。2、实验设备、实验设备 1WNJ1000扭转试验机扭转试验机 2低碳钢试件、铸铁试件低碳钢试件、铸铁试件 3、实验概述、实验概述试件试件实验设备实验设备WNJ1000扭转实验机扭转实验机 实验步骤实验步骤 1、试件的准备：在试件的轴线方向用油漆画一条直线以、试件的准备：在试件的轴线方向用油漆画一条直线以

9、便观察受扭时的变形情况。便观察受扭时的变形情况。 2、选择合适的加载速率。、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、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。断裂，并观察断口形状。实验结果实验结果（b）铸铁 ( a ) 低碳钢 低碳钢破坏断面 铸铁破坏断面 总目录总目录1、实验目的、实验目的 验证梁发生纯弯曲变形条件下，横截面正应力线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。性分布规律的正确性。 2、实验设备、实验设备1矩形截面梁弯曲实验装置矩形截面梁弯曲实验装置2电阻应变仪电阻应变仪 3、实验概述、实验概述弯曲装

10、置示意图 弯曲应力分布图 实验设备实验设备CLDS-2000型材料力学多功能实验台型材料力学多功能实验台正应力测试梁正应力测试梁 电测法的基本原理电测法的基本原理： 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。电量转换成电量进行测量的一种实验方法。被测构件被测构件电阻片电阻片电电 量量光、电、机械光、电、机械传感器传感器测量仪器测量仪器数据采集与处理数据采集与处理预预 测测 量量物理参量物理参量力学参量

11、力学参量机械参量机械参量生物参量生物参量电电 压压电电 流流电阻片的构造电阻片的构造电阻片的工作原理电阻片的工作原理金属丝的电阻应变效应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电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的。理学原理工作的。由物理学可知，导线电阻由物理学可知，导线电阻 的表达式：的表达式：slRKKllRR片 我们将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸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。由实验可阻

12、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：线性关系。即：应变仪电桥的工作原理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。采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四四臂电桥如图所示：臂电桥如图所示：ERRRRRRUDB434211ERRRRRRRRRRRRUUBDBD434344221111 当在小应变、等桥臂（当在小应变、等桥臂（R1= R2= R3 = R4 ）、相同的灵敏）、相同的灵敏系数时，上式简化成下式：系数时，上式简化成下式： 若电桥的四个臂均与粘贴于

13、构件上的电阻片相连，当构件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：变形时，桥臂上的阻值分别变为： R1+ R1 、R2+ R2、 R3+ R3、 R4+ R4。此时此时BD点的输出电压为：点的输出电压为：可以证明输出电压与桥臂阻值的关系：可以证明输出电压与桥臂阻值的关系：）（443322114RRRRRRRREUDB43214EKUBD4321读11144EKERRUBD121221124)44EKEKERRRRUBD21313311444EKEKERRRRUBD41432144EKEKUBD几种常用的组桥方式：几种常用的组桥方式：1. 单臂测量单臂测量

14、：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为：出的桥压为：2.半桥测量半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变：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：形。输出的桥压为：3. 对臂测量对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为：。输出的桥压为：4.全桥测量全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为：。输出的桥压为：温度补偿片温度补偿片（桥测量或称单点测量）桥测量或称单点测量） 引起电阻片的阻值改变的因素：引起电阻片的阻

15、值改变的因素：1.机械变形；机械变形；2.温度变温度变化。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。即加减特性，通过温度补偿片来消除。即单臂（单臂（桥）测量桥）测量。11144EKERRUBD43半桥测量半桥测量21331144EKERRRRUBD在在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。43对臂测量对臂测量31331144EKERRRRUBD 在在AB，CD两个臂上接工作片，两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片接温度补偿片。四个臂的电阻同处

16、一个温度场，温度影响相互抵消。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。全桥测量全桥测量41432144EKEKUBD 电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处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。一个温度场，温度影响相互抵消。实验步骤实验步骤 1测量梁的横截面尺寸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。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，按半桥线路桥线路连接，然后，开启电源，预热仪器，并将灵敏系数连接，然后，开启电源，预

17、热仪器，并将灵敏系数K钮钮旋旋到所需刻度（或相应的标定数）。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。从按给定的载荷加载实验。从P0Pn，每次载荷下记，每次载荷下记录各点的读数。纯弯曲情况实验录各点的读数。纯弯曲情况实验23次。次。 5整理数据，经教师检查通过后，结束实验，整理仪整理数据，经教师检查通过后，结束实验，整理仪器用具。器用具。一、弹性模量一、弹性模量E 的测定的测定二、剪切弹性模量二、剪切弹性模量G的测定的测定总目录总目录1、实验目的、实验目的 1学会用引伸仪（主要是千分表）测定材料的学会用引伸仪（主要是千分表）测定材料的拉伸弹性模量拉伸弹性模量E； 2验证虎克定

18、律；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学会使用扭转仪，学会用逐级加载法测定材料的剪切模量料的剪切模量G。2、实验设备、实验设备引伸仪、测引伸仪、测E实验台、测实验台、测G仪、游标卡尺、卷尺仪、游标卡尺、卷尺 测测E测测G测测E测测G 千分表千分表是通过齿轮或杠杆将一般的直线位移（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。上进行读数的长度测量仪器。指示值短针的指示值长针的指示值指示值短针的指示值长针的指示值3、实验概述、实验概述（1）弹性模量）弹性模量E 材料在比例极限

19、内服从虎克定律，其荷载与变材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形的关系为：形的关系为：EAPLL 若已知荷载若已知荷载P及试件尺寸，只要测得试件伸长及试件尺寸，只要测得试件伸长L即可得出弹性模量即可得出弹性模量EALPLE均LALPE0（2）剪切模量）剪切模量G采用“逐级加载 ()pnILMG均=4、实验步骤、实验步骤 1) 1) 测量试件直径，在标距范围内取三处，每处互相垂直测量试件直径，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。均作为计算直径。 2) 2) 调节千分表至调节千分表至“0 0”； 3 3）分五次加载，每加一次，记录