材料力学实验指导书

1、连星耀编西北农林科技大学水利与建筑工程学院2008.9 WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机一、概述WEW-600B/1000B 微机控制液压万能试验机如图一所示。该试验机具有准确的加力速度和测力系统，通过与微机连接，可直接显示并打印出拉伸图。测量精度高，操作方便、可靠，所能开出的实验项目有：1.低碳钢拉伸试验；2.铸铁压缩试验；3.测定材料弹性模量 E 与波桑比试验 。图一WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机二、组成1 试验机主机；2 油压机控制箱；3 微型计算机与打印机；三、实验指导书1.实验目的测定低碳钢的屈服极限 ，强度极限 ，伸长率 ，断面收缩率 。sb2

2、.实验装置和仪器1)WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机；2) 3) 图二 低碳钢拉伸试件图三 测量试件直径与标距工具3.实验原理和方法试验前，首先测量试件的原始直径 d和标距 l.然后加持试件，开机并拉断试件。数据采集系统会直接得到下屈服力 F 最大拉力F 。测量拉断试件的断后sb标距 和断口直径 ，ld11sb伸长率 ，断面收缩率 。FsAsFbAbl l1ld2d2100%1d24 注意事项l）WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机操作规程（见后）2）不要在工作台上涂写或刻划。5 思考题1、颈缩过程中，颈缩截面上的实际应力是增加还是减少？2、为什么把试件的伸长率

3、不能称作试件的轴向塑性线应变？附：WEW-600B/1000B微机控制液压万能试验机操作规程一. 试验前打开 HLTEST软件，然后再打开主机电源和控制箱电源。如打开顺序不对，则必须重启计算机，关闭主机和控制箱电源。然后按照开机顺序打开即可。1. 检查各连接线是否连接，无松，掉。2. 正确选择试验类型，试样尺寸，以及是否选用引伸计。3. 将油缸上升 5mm 然后夹持上夹头，并对负荷清零，此步骤只是在第一次做试验的时候执行,相同尺寸试样不在清零，如果试样改变才要重新清零。4. 移动中横梁调整到下夹头能很好的夹持试样为止，并夹好试样。 横梁的钳口部位倦边损坏。5. 如选用引伸计，则夹好引伸计，并对

4、变形清零。6. 如果用引伸计则曲线类型选为应力应变。二. 试验开始打开送油阀，关闭回油阀，然后点击软件上试验开始，位移自动清零，在软件界面上选取正确的曲线显示坐标（负荷位移，负荷变形，负荷-验时通过软件上的速率显示，调整送油阀的开口大小。注：1. 送油阀不能开得太大，开得太大会使试样很快拉断，影响试验结果的准确性。2. 如果使用引伸计，则要在试验过程中（拉伸过程进入强化段以后）三. 试验结束1. 试样拉断后，关闭送油阀，取下拉断的试样，打开回油阀。注：如在试样拉断后直接打开回油阀，会造成钳口损坏。2. 如未在试验以前输入试样尺寸和试样类型，试验结束后也可以输入。3. 量出断后标距输入后，可在软

5、件上点击 全部计算。4. 选择所要打印的试验数据，打印即可。5. 箱电源和主机电源。 NPU-1622 剪切弹性模量测定实验装置一、概述NPU-1622 剪切弹性模量测定实验装置是西北工业大学在“国家基础力学教测定材料的剪切弹性模量，结构精巧实用，测量精度高，操作方便、可靠，所能开出的实验项目有：1 用电测法测定材料的剪切弹性模量 G ；2 用引伸计百分表法测定材料的剪切弹性模量 G 。二、组成1 2 引伸计百分表；3 荷载祛码： 1000g；4 防护处理的应变片；5 . JDY-2型数字式静态电阻应变仪；6 钢木结构工作台图 1 NPU 一 1622 剪切弹性模量测定实验装置三、实验指导书1

6、.实验目的用引伸计百分表法测定低碳钢的剪切弹性模量 G 。2.实验装置和仪器1)实验台架；2) 百分表；3) 游标卡尺。3.实验原理和方法由材料力学可知，在材料剪切比例极限内，圆轴扭转角的计算公式为：P由上式可得：(1)G IP在图 1 所示的剪切弹性模量测定实验装置中，圆截面试件一端固定，另一端可绕其轴线自由转动。转角仪固定在标距为 L的 A 、B 二个截面上。当祛码盘上施加重量为 F 的祛码时， 圆轴横截面便产生 T = FL 的扭矩。图 2从图 2 可以看出，固定在 A 截面上的刚性臂由初始位 OA 转到 OA 位置，1固定在 B 截面上的刚性臂由初始位置 OB转到 OB 位置。A 、

7、B 两截面间的相1对扭转角，在小变形条件下，等于二个刚性臂端头间的相对位移（此值可以 R ，即(2)R实验时，采用等量逐级加载法，测出与每级载荷相对应的扭转角 。由(1)i式算出 G 。在按算术平均值i1nG Gnii1作为材料的剪切弹性模量 G 。上式中 n 为加载级数。这种数据处理方法，实质上是端直法。当二个物理量（此处是 T 与 ）的线性关系很好时，用端直法比最小二乘法简便，而结果相差无几。4 实验步骤l）测量试件直径 d，百分表触头到试件轴线间距离 R 以及力臂长度 L ；2）用手轻按砝码盘，检查转角仪及百分表是否正常工作；3）用砝码逐级加载。对应着每级载荷 F ，记录相应的百分表读数

8、 r ,ii 2）得到 。实验重复三次。ii5 .实验结果处理从三组试验数据中，挑选较好的一组，处理数据表格见试验报告。6 注意事项l）祛码要轻拿轻放，不要冲击加载。不要在加力臂或祛码盘上用手施加过大力气。2）不要拆卸或转动百分表，保证表杆与刚性臂间稳定、良好地接触。3）注意爱护贴在试件上的电阻应变片和导线。7 思考题l AB两个截面间的相对扭转角时为什么要有小变形的限制？2）对于本实验所采用的试件，初载荷、终载荷多大合适？实验分几级加载比较合适？附注：本实验装置相关尺寸为 L=24Omm , d=10mm , l=100mm , R100mm 。 NPU 1625 组合叠梁纯弯曲实验装置一、

9、 概述NPU 1625 组合叠梁弯曲实验装置是西北工业大学“国家基础力学教学支架上同时安装有 3 组梁，梁的种类和叠合形式实验时可选；每种梁上贴有两组应变片，供学生分组实验；采用丝杠手轮加力，传感器测力，数字式测力仪显示力值；此外还将电测法测定材料弹性模量 E 和泊松比 的实验综合到该实验装置中。这不仅扩大了实验组数，而且实验安全、方便、准确；所能开出的实验项目有：1 用应变电测法分别测定 3种不同形式组合叠梁横截面上纯弯曲段沿梁高度方向上的应力分布；2用应变电测法分别测定上述各种梁的曲率半径；3用电测法测定材料弹性模量 E 和泊松比 。二、组成图一 NPU1625 组合叠梁弯曲实验装置图二

10、实验装置主体部分1实验台架： 3 -钢 LY12CZ )；用于测材料弹性模量 E 和泊松比的试件；台座；丝杠手轮加力装置；2力传感器；3. SCLY II 数字式测力仪；4防护处理的应变片；5. JDY III型静态电阻应变仪（2 6钢木结构工作台。组合叠梁弯曲正应力实验指导书1.实验目的1）学习使用电阻应变仪，掌握测试技能。2）测量纯弯曲梁上应变随高度的分布规律，验证平面假设的正确性。3）用应变电测法测定三种不同形式组合叠梁横截面上的应力分布情况。下面以钢-钢叠梁为例说明。2实验设备与仪器实验台架；力传感器；SCLY II 数字式测力仪；JDY III型静态电阻应变仪（2 如图 1 所示，从

11、上至下依次为钢-铝叠梁、钢-钢叠梁、钢-钢楔块叠梁。3实验原理和方法图2 在梁的某一横截面沿梁的高度分布 8 2所示。电阻片长向与梁的轴线方向一致。梁受力时，测出每个测点的应变值3 ，然后利用胡克定律 (iiEii求出各测点的应力值。4实验步骤1)测量梁的有关尺寸 h 、 b 、 a 、L；2)卸掉钢-铝叠梁、钢-钢楔块叠梁加力板上的插销，使所加力仅作用在钢-钢叠梁上；3）接通应变仪和测力仪电源，按照使用说明书分别校正和调零；4）搞清各测点应变片引线颜色，把测点 18 的应变片和任一根不受力变仪零点；5）预加荷载 F，记下8个测点初始应变值 ( 3；i0i06）按照一定的加载梯度加载至 F ，

12、切换转换开关，记下各测点的应变值13 ； ( 1i17）按照同样的加载梯度加载至 F ，切换转换开关，记下各测点的应变值n3； (i8）按以上同样方法，可对其余二组梁进行测试；9）卸去载荷，检查数据，恢复仪器。5试验结果处理1）用电阻应变仪上读出的线应变读数，通过虎克定律： =E求出纯弯梁各测点正应力的试验值。2）再按纯弯梁横截面上的正应力分布式：M yIZ求出纯弯梁各测点正应力的理论值。3）最后对试验值与理论值进行误差分析。6注意事项1）检查叠梁叠放是否整齐；2）不得用力拉扯应变片引线，不得触摸应变片；3) 测点位置通过引线的颜色辨认；4）初载荷 F 和终载荷 F 的值要适当；建议初始载荷

13、200N，最大载荷n02200N ，载荷递增梯度：5OON。5）应变片灵敏度系数 K=2.13。7思考题l）如何建立钢-铝叠梁、钢-钢叠梁和钢-钢楔块叠梁横截面上正应力的理2）估计那种梁试验误差要大些，误差大的主要原因是什么？附注：本实验装置相关尺寸为 a=200mm ,L600mm , b =10mm , h=25mm,钢和铝的弹性模量 E ， E =70GPa。stal附：JDYS静态电阻应变仪使用说明书一、概述JDYSII 型静态电阻应变仪是在 JDYII 应变仪基础上新开发研制的新型应变仪，具有稳定性好、精度高、灵敏度系数方便可调等特点；校正桥能对仪器应变就是被测点的真实应变，不需修正

14、。抗干扰能力强，使用方便，是高等院校和科研部门进行力学量测试所必备的理想测试仪器。二、主要技术指标1. 量程范围： 199992. 示值误差： 0.2%1 个字3. 零点漂移： 3/6 小时（仪器预热 10分钟且电桥上接 120 标准电阻）4. 灵敏系数： K值任意连续可调5. 测量点数： 单点6. 平衡范围： 50007. 分 辨 率： 18. 供桥电压： 直流 2V9. 应变片阻值：6070010. 面板显示： 4位半 7段 LED数码11. 电12. 环境温度： 040三、 结构及原理源： AC 220V10%JDYS型静态电阻应变仪的工作原理与结构框图如图 1。主要由测量电桥，校正桥，

15、测量校正开关，直流放大器，有源滤波，A/D转换，数码显示等。比，即RlK 为应变片的灵敏系数。把应变片组成电桥，当应变片KKRlE阻值变化时，电桥就有相应的电压输出，即UK （E 4BD有放大图1 电桥输出电压经放大，滤波，调整，A/D转换后用数码管显示，最后，数码管显示的数字就是被测点的真实应变值。数码管显示的数字即应变仪读数记作 。r四、面板功能及使用方法1. 面板功能2. 测量电桥的连接方式仪器的测量电桥如图 2 所示。B（1 R 为测量应变片，R 为温度补偿12片，R R （R R 为仪器自带，分别连接在C3434A后面板 CC 及 A A 11134 电阻时，为 桥或单臂桥。即4。D

16、r1+ -（2）当R R R R1234E为 两 个 固 定 电 阻 时 ， 称 为 半 桥 。 即图2 前面板后面板AOBCoo3K Oo开关 年4月 。r12（3）当 R 、R R 、R 为两个温度补偿片时，称为对桥。1324反之亦然。即 或 )。r13r24（4 R R R R 。1234r12343. 使用方法（1）先将仪器前面板上“校正测量”开关打到校正位置，再打开电源开关，数码管就有数字出现，进入工作状态。（2）根据测量应变片的受力特点及个数选择相应的桥路连接方式。（3）应变片 K 值的调节注意，K 值调节前一定要在桥路连接后进行，即接好测量桥。应变片 K 值 10000K 来计算

17、。具体方法为，先将前面板上“校正测量”开关打到校正位置，由公式 10000K 计算出校正值，用螺丝刀调节“K 值调节”电位器，使数码管显 K=2.00时，100002.00=5000，调节“K 值调节” 电位器，使仪器显示为 5000 即可（允许有 3-5 K 值调节方式同上。（4）应变测量把“校正测量”开关打到测量，调节电阻平衡电位器的粗调，使表头读数减小，大约剩几数个字时再用细调让数字为 0000。加载之前，记录初始值。加载后，数码管的数值为被测点应变值（五、注意事项1仪器的使用顺序应该是接桥，K 值调接，测量。2“K 值调节”是用螺丝刀来旋转可变电位器，当旋转到头时请不要再用力去拧。调节

18、时，用螺丝刀轻轻地向左或右转动，更不能用力向里推，以免损坏电位器。如果遇到 K 值太大或太小时，K 值调节调不到设定值，此时可按K=2.00即 5000 来调，然后用公式 K =K 来换算。仪仪片片3仪器长期不用时，应定期通电，通电时无须接桥，只需将“校正测量”开关打到校正位置即可，否则仪器会出现零闪烁现象。4测量时，不要晃动引线。附：JDYIII型静态电阻应变仪使用说明书一、简介JDYIII 型静态电阻应变仪是在 JDYII 型静态电阻应变仪的基础上经测试所必备的理想测试仪器。二、主要技术指标1量程范围：19999 2示值误差： 0.21个字33 6 10 分钟且电桥上接 1200 标准电阻

19、）4灵敏系数： K值任意连续可调5 测量点数： 10点6平衡范围： 5000 7分辨率： l 8供桥电压：直流 2V9应变片阻值： 60 -70010面板显示： 4位半 7段 LED 数码11电 源： AC220V10 %12环境温度： O -40 三、结构及原理JDY-III 型静态电阻应变仪的工作原理与结构框图如图 1 A/D转换、数码显示等组成。根据电桥原理，当贴在构件上的应变片受力作用而产生变形时，其阻值也Rl正比，即 K K ,K为应变片的灵敏系数。把应变片组成电桥，当应变RlEU K (E4BD电桥输出电压经放大，滤波，调整， A/D 转换后用数码管显示，最后，数码管,记作 。r图

20、 1 JDY-III 型静态电阻应变仪的工作原理与结构框图四、面板功能及使用方法1.面板功能前后面板图片2测量电桥仪器的测量电桥如图 2 所示。图 2 惠斯登电桥（1）当 R 为测量应变片，R 为温度补偿片， R3 ,R4 为固定电阻时，211称为 桥或单臂桥。4（2 R,R 都为测量应变片，R,R3124（3）当 R R,R,R 都为测量应变片时，称为全桥。41， 233使用方法(1)数码管就有数字出现，进入工作状态。1（a 桥连接方式4把仪器后面板上的“连接器”插头插好，在零号桥 AB 之间接上补偿片，110 个测量桥 AB 之间接测量应变片即可。此时应变读数 r1(b)半桥连接方式把仪器

21、后面板上的“连接器”插头拔掉，用短接片将零号桥 B 、 C 、 D 三点短接， 110 个测量桥 AB,BC 之间分别接测量应变片即可。此时应变读数 r12(c)全桥连接方式把仪器后面板上的“连接器”插头拔掉，零号桥 A 、 B 、 C 、 D 之间什么都不接， 110 个测量桥 AB , BC , AD , CD之间分别接测量应变片即可。此时应变读数 r1234(2)应变片 K 值的调节应变片 K 值是按公式 10000 / K 来计算。具体方法为，先将前面板上“校正测量”开 10000/K K 值调节”电位器，使数码管显示相应的数值。例如 K=2.00时，10000 / 2.00 = 50

22、00 ，调节“ K 值调节”电位器，使仪器显示为 5000 即可，对其它 K 值调节方式同上。注意， K 值调节一定要在桥路连结后进行。(3)应变测量把“校正测量”开关打到测量，前面板“测点转换”开关110 个位置及调零电位器和 110 个小红灯与后面板上 110 个测量桥一一对应。调节各电位器，使各点的表头读数改变。加载之前，记录下各点的初始值，加载后，转动“测点转换”开关，读取并记录下各点的读数（ 五、注意事项1仪器的使用顺序应该是接桥， K值调接，测量。2仪器的“测点转换”采用波段开关， 1和 10为两个左右极端，当达到 1或 10时，千万不要再用力去拧，以免损坏开关。3.“ K 值调节

23、”和平衡调节都是用螺丝刀转可变电位器，当转到头时请不要再用力去拧。调节时，用螺丝刀轻轻地向左或右转动，更不能用力向里推，以免损坏电位器。4仪器长期不用时，应定期通电，通电时无须接桥，只需将“校正测量”开关打到校正位置即可，否则仪器会出现零闪烁现象。5测量时，不要晃动引线。NPU-1626 弯扭组合实验装置一、概述NPU-1626 弯扭组合实验装置是西北工业大学在“国家基础力学教学基地”建设项目中自行研制和开发的 15种类型力学实验教学装置之一。在复杂受载情测量精度高，操作方便、可靠，所能开出的实验项目有：1.测定薄壁圆筒四个指定点上的主应力大小和主方向，并与理论值比较；2.测定材料的弹性常数 E 、 G 、。(选作)二、组成图 1 NPU 一 1626 弯扭组合实验装置1. 实验台架：薄壁圆筒；台座；丝杠手轮加力装置；2.力传感器；3.SCLY- 数字式测力仪；4.防护处理的应变片；5.两台 JDY-型静态电阻应变仪；6.钢木结构工作台。三、实验指导书1 实验目的测定薄壁圆筒四个指定点上的主应力大小和主方向，并与理论值比较；