河北工程大学材料力学实验

精品文档---下载后可任意编辑 材料力学实验 赵亚军 王二成 刘俊生 许杨健 编 河 北 工 程 大 学 教 务 处 2024年3月 前 言 材料力学实验是材料力学课程教学的一个重要环节,材料力学中的结论、定理和材料的机械性质，都需要通过试验来验证或测定.实际工程中，一个课程的理论分析和计算不论如何严密和精确。假如不通过实验加以验证，那么课题的成果是不完整的，使用单位是难以认同的.当前，冶金、机制、建筑、交通、航空等各个领域对于结构的尺寸和重量的要求日趋严格；对于新型耐用材料的需求日趋迫切。与之相应的科研成果能否迅速投入使用，往往需要通过必要的力学实验来取得第一手资料。可以说力学实验往往是有关科研成果转化为生产里的重要环节.目前我国对外开放政策，先进技术和大型设备不断引进.为维护国家利益和民族尊严,对外来设备应当一丝不苟的进行验收。对不符和技术要求和出现事故的技术设备进行索赔。验收和索赔必须以强有力的实验资料为说理的依据。因此有关的力学实验比如结构的应力测定、材料机械性质的测定等等往往是比不可少的。根据结构的情况和实际的设备条件来组织和进行有关的力学实验，是科研工作者和工程师必备的一种能力。所以材料力学实验是各类工程专业学生所必须掌握的技能之一. 材料力学实验包括以下三方面内容 一、材料力学的机械（力学）性质试验 材料力学公式只能算出在外载荷作用下构件内应力的大小。为了建立强度条件必须了解材料的强度、刚度、韧度等特性,这就需要通过拉伸、压缩、扭转、冲击、疲劳等试验来测定材料的强度极限。弹性摸量、疲劳极限等力学参数。从而为设计计算和理论分析提供不可缺少的依据.通过这类实验，可以进一步巩固有关材料机械性质的概念，增加感性认识，掌握测定材料特性数值的实验方法。 二、验证理论的实验 材料力学中的一些公式都是在简化和假设的基础上（平面假设，材料均匀性、弹性和各项同向性假设）推导。事实上材料的性质往往跟完全均匀和完全套性是有差异的,因此,必须通过实验对根据推导公式加以验证，才能确定公式的使用范围。此外对一些近似解答,其精确度也必须通过实验校核后才能在工程设计中使用。梁的弯曲实验、工字梁实验等均属于这类实验。其目的巩固和深刻理解课堂中所学的概念，并学会一般验证理论的实验方法。 三、应力分析实验 工程上很多实验工件的受力情况,无法用材料力学公式进行计算，近年来虽然可以用有限元法计算,但也要经过适当简化才有可能,对用有限元法计算结果的精确性，也要通过实验应力分析加以验证。此外零件设计中的应力集中系数的确定，机器和建筑结构使用时的应力实测等,均靠实验应力分析的方法，本书中的电测法、光弹性法均属这类实验。通过这些实验，初步掌握应力测量的基本方法，同时也将培育运用理论确定实验方法，分析实验现象的能力，从而扩大和提高解决实验问题的手段和能力. 为真正提高学生综合运用知识能力、动手能力、创新能力，材料力学实验引入CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）四个过程，再将实验内容加上工程背景，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程.将各种知识综合运用、设计实验过程、分析实验结果，通过这些具有工程背景的综合性、设计性实验，全面提高学生综合素养. 为了作好材料力学实验,在进行实验时，需要注意下列事项 一、作好课前预习及准备工作 课前预习，首先应明确实验的目的、原理和步骤，然后根据实验目的及设备条件初步确定进行实验的具体方法，例如实验时能加多大载荷,如何测量变形等.此外还需设计记录表格以备实验时记录数据之用。 在进行实验时，要同时测量力与变形，因此，要小组集体完成实验，所以实验时小组成员应分工明确，操作要相互协调，才能得到较好的实验结果。 二、进行实验 在正式开始实验前，要检查试验机测力度盘指针是否对准零点,变形仪是否安装稳妥，试件装置是否正确等。最后还应请指导老师检查，老师检查无误后方可开动机器。第一次加载，可不记录（不允许重复加载的除外），观察各部变化是否正常，假如正常再正式加载并开始记录。此时，记录者及操作者均许严肃仔细，一丝不苟的进行实验。实验完毕，要查数据是否齐全,并注意清理设备，把借用的一起归还原处。 三、对实验报告的要求 材料力学实验报告应当包括以下基本内容 1、实验名称、实验日期、当时的温度、实验者及组员姓名。 2、实验目的。 3、实验设备应注明所用之设备、仪器、仪表的名称、型号、精度（或放大倍数）、量程等等。其它用具也要写清。 4、实验数据处理实验数据应列表表示，表格应填写清楚,注明测量单位.此外，还要注意仪器本身的精度和有效数字。 5、计算在材料力学实验中，用小型计算机或计算器及可。但需注意有效数字的运算法则。免得计算或记录过多的位数，浪费时间。在一般材料力学实验中，可选三位有效数字.在计算中，过用到的公式，均须注明列出，并注明公式中各种符号所代表的意义. 6、结果的表示在实验中对测得的数据进行整理并计算实验结果，需符合实验数据处理方法的要求，一般还要采纳图表或曲线来表示实验的结果。曲线均应绘在方格纸上.图中应注明坐标系所代表的物理量和比例尺。实验的坐标点应当用记号标出，例如，“”“△”“○”等等。当连接曲线时不要用直线逐点连接成折线，应当根据多数点的所在位置，描绘出光滑的曲线。 7、讨论在报告最后部分应当对实验结果进行分析，说明实验的优缺点，主要结果是否正确，并对误差加以分析，还要回答老师指定的思考题。 目 录 前 言 （一）万能试验机（1） （二）拉伸实验（4） （三）压缩实验（9） （四）球铰式引申仪（11） （五拉伸时金属材料弹性模量的测定（14） （六）扭转试验机（17） 七）扭转试验22） （八）电阻应变仪操作练习（26） （九）纯弯梁正应力测定（28） （十）空心圆轴主应力测定（30 （十一）光弹性的演示实验（32 （十二）冲击试验（34 （十三）疲劳实验（37） 十四冷弯试验（41） 精品文档---下载后可任意编辑 （一）万能试验机 一、微机控制电子式万能试验机 试验机采纳调速精度高、性能稳定的沟通伺服系统和沟通伺服电机作为驱动系统。试验力测量范围0100kN，调速范围0。005-500mm/min，测力分辨率为满量程范围的0.001％。具有量程自动转换、实验过程力值实时显示、峰值保留等功能。 该试验机实现了恒试验力、应力速率及恒变形、应变速率的闭环控制，具有实验过程控制模式智能设置专家系统.实现了试验力、位移、变形和试验曲线的屏幕显示,同时具备试验条件、试验结果的计算机存储和文件操作功能。 试验机由三部分组成加力部分、测力部分和记录、处理部分。如图1-1所示。 图11 微机控制电子式万能试验机 试验机使用规程 1、点击winwdw图标进入应用程序界面，合上变压器，并点击遥控盒上的启动按钮。 2、在软件的控制参数中选择是否用引申计,在数据处理参数设置中选择试验方法。 3、建立试样信息。