1、力學實驗報告標準答案長安大學力學實驗教學中心目錄、拉伸實驗 _ 、壓縮實驗 三、拉壓彈性模量E測定實驗 四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗 五、扭轉破壞實驗-10六、純彎曲梁正應力實驗12七、彎扭組合變形時的主應力測定實驗15八、壓桿穩定實驗8強度指標:、拉伸實驗報告標準答案實驗目的:見教材實驗儀器見教材 實驗結果及數據處理： 例:（一）低碳鋼試件試驗前試驗后最小平均直徑d=10.14mm最小直徑d=5.70mm截面面積A=80.71mm2截面面積A1=25.50mm2計算長度L=100mm計算長度L1= 133.24mm試驗前草圖試驗后草圖1ZIZ1強度指標:屈服應力(T s= Ps/A _2

2、73.8 _MPa強度極限(T b= Pb/A _411.3 MPa（二）鑄鐵試件試驗前試驗后最小平均直徑d= 10.16 mm最小直徑d= 10.15mm截面面積A= 81.03mm2截面面積A1=80.91mm2計算長度L= 100mm計算長度L忤100mm試驗前草圖試驗后草圖1 11 1Ps=_22.1KNPb=_33.2_ KN塑性指標：伸長率 厘 100%L68.40 %33.24%AA1面積收縮率- 100%A低碳鋼拉伸圖:最大載荷Pb=_14.4KN強度極限c b= Pb/ A = _ 177.7 M Pa問題討論：1、 為何在拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件，材料相同而長短

3、不同的試 件延伸率是否相同？答:拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關，同時與試件的標距長度有關.試件 局部變形較大的斷口部分，在不同長度的標距中所占比例也不同.因此拉伸試 驗中必須采用標準試件或比例試件，這樣其有關性質才具可比性.材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的（橫截面面積與長度存在某種特殊比例關系除外）.2、 分析比較兩種材料在拉伸時的力學性能及斷口特征.答:試件在拉伸時鑄鐵延伸率小表現為脆性，低碳鋼延伸率大表現為塑性；低碳 鋼具有屈服現象,鑄鐵無.低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀，且有450的剪切唇，斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面，為閃光的結晶狀組織教師簽字:_日期:

4、_二、壓縮實驗報告標準答案實驗目的：見教材。實驗原理：見教材。實驗數據記錄及處理：例：（一）試驗記錄及計算結果材料低碳鋼鑄鐵直徑d =15 mm直徑d =15mm試件尺寸長度L=20mm長度L =20mm面積A = 176.63mm2面積A =176.63 mm2試件形狀草圖試驗前_ J試驗后07_丿屈服載荷Ps=49KN屈服應力(T s=277.4MPa最大載何Pb=153KN抗壓強度(T b=866.2MPa問題討論：1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成45 50。夾角，在斷口位置剪應力已達到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達到極限，因而發生斜面 剪切破壞。

5、2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時力學性質有何不同？結構工程中怎樣合理使用這 兩類不同性質的材料？答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件 不會發生斷裂，隨荷載增加發生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠 大于抗拉強度，無屈服現象。壓縮試驗時，鑄鐵因達到剪切極限而被剪切 破壞。通過試驗可以發現低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與 抗壓相近。鑄鐵材料塑性差，其抗拉遠小于抗壓強度，抗剪優于抗拉低于 抗壓。故在工程結構中塑性材料應用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態, 比如車床機座。教師簽字:_日 期:_三、拉壓彈性模量E測定試驗報告實驗目的：見教材。實驗儀器：見教材實驗數據記錄及

6、處理:（一）碳鋼試件尺寸計算長度L =_100_ _mm直徑d =_ 10mm截面面積A =_78.5_ mm2（二）引伸儀測量記錄：讀數載荷P(KN)左表右表讀數A1（格）讀數差A1（格）讀數A2（格）讀數差A2（格）12243648510612714（三）數據處理結果平均伸長增量（L）=_ mm平均（Ai）=左右兩表讀數差平均值:（A）平均（A2）=1）（ A2）=2碳鋼彈性模量 E(L A)MPa問題討論:1、 試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響？為什么？答：彈性模量是材料的固有性質，與試件的尺寸和形狀無關。2、 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同

7、？為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量？答：逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時可以驗證材料 此時是否處于彈性狀態，以保證實驗結果的可靠性。教師簽字:_日 期:_四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗報告標準答案實驗目的：見教材實驗儀器：見教材實驗數據記錄及處理:（一）試驗數據及計算結果試件尺寸材料直 徑mm標距長度Lo力臂長度L測臂長度R碳鋼10190mm150mm150mm123456扭矩Mn相對扭轉角MnLo32 MnLoIPd4（二）結果比較（卩=0.3）理論計算實驗值誤差%G理EGPa2(1 )G實=GPa問

8、題討論:1、試驗過程中,有時候在加砝碼時，百分表指針不動，這是為什么？應采取什么措施？答：檢查百分表是否接觸測臂或超出百分表測量上限，應調整百分表位置。2、測G時為什么必須要限定外加扭矩大小？答：所測材料的G必須是材料處于彈性狀態下所測取得，故必須控制外加扭矩 大小。教師簽字:_日 期:_五、扭轉破壞實驗報告標準答案實驗目的：見教材實驗儀器:見教材實驗數據記錄及處理:（一）試驗數據記錄尺寸試件材料碳鋼鑄鐵直徑d(mm)1010計算長度L（mm）100100抗扭截面模量mm3Wp 0.2d316200200屈服扭矩Ms35.5 N m破壞扭矩Mb80.5 N m46.5 N m（二）性能計算1、

9、碳鋼:扭轉屈服極限：sMsWP177.3 MPa扭轉強度極限b也402.4 MPaWP2、鑄鐵:扭轉強度極限：bMb232.5 MPaWP問題討論：1、碳鋼與鑄鐵試件扭轉破壞情況有什么不同？分析其原因.答：碳鋼扭轉形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。鑄鐵扭轉形變小，沒有屈服階段，斷口為和軸線成約45。的螺旋形曲面,為拉應力破壞。2、鑄鐵扭轉破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉的方向有無直接關系？為什么?答：有關系。扭轉方向改變后，最大拉應力方向隨之改變，而鑄鐵破壞是拉應力破壞， 所以鑄鐵斷口和扭轉方向有關。實驗目的:教師簽字:_日 期:_六、純彎曲梁正應力試驗報告標準答案X*1見教材實驗儀器

10、:見教材實驗數據記錄及處理:例：1、原始數據記錄試件材料彈性模量E載荷P距中性層試件尺寸低碳鋼213GPa4000NYi=10mmY2=15mmb= 20mmL=620mmh= 40mm a=150mm靈敏系數；2.272、梁布片圖：hX*1卩yi 13 5=，_k_3、記錄及計算結果載荷4000N 應變（卩 ）測點123平均值12345674、結果比較:應力(MPa)實驗值理論值實理%誤差理CT 10(T 2-28.13C 328.13C 4-42.40C 542.40C 6-56.25C 756.255、作出截面應力分布圖：（理論分布）問題討論：實驗時未考慮梁的自重，是否會引起測量結果誤差

11、？為什么？答：施加的荷載和測試應變成線性關系。實驗時，在加外載荷前，首先進行了測量電路的平衡（或記錄初讀數），然后加載進行測量，所測的數（或差值）是外載荷引起的，與梁自重無關教師簽字:_日 期:_七、彎扭組合變形時的主應力測定實驗報告標準答案實驗目的:見教材實驗儀器：見教材實驗數據記錄及處理:（一）原始數據記錄材料E值泊松比試件計算長度Li力臂長度L2載荷（N）試件內徑d試件外徑D70 GPa0.33300mm200mm36mm40mm（二）彎扭組合試驗臺裝置圖(三)實驗數據記錄表格測點A或(C)&-45045、.、次數 載荷P、-一- -二二三平均-一- -二二三平均-一- -二二三

12、平均初始值000150N114-1-111250N190-2-184350N265-2-257450N342-3-331測點B或（D）-45045次數 載荷 P、-一- -二二三平均-一- -二二三平均-一- -二二三平均初始值000150N165201-31250N274336-52350N383469-74450N493604-95（四）數據處理求出A、B（或C、D）點主應力大小及方向A點或（C點）、載荷計算結果150N250N350N450N備注(T 316.0 8/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPatg2a35.5238.6139.1

13、539.58B點或（D點）、.載荷150N250N350N450N備注計算結果、利用公式：13(45tg24545204545(T 3115.78/-1.7826.22/-3.0336.64/43647.17/-5.59MPatg2a-0.73-0.72-0.72-0.72問題討論：1、畫出指定A、B點的應力狀態圖.答：A 點B 點BAC45-452、要測取彎曲正應力及扭轉剪應力,應如何連接電橋電路？EAC測取彎曲正應力測取扭轉剪應力教師簽字:_DUDB日 期:_八、壓桿穩定實驗報告標準答案實驗目的:見教材。實驗儀器：見教材實驗數據記錄及處理:（一）原始數據記錄試件寬度b試件厚度t試件長度L彈

14、性模量EK020mm2mm396mm213 GPa2.35卩 /N-41（二）實驗數據記錄表格：無支撐Per （最大）1/2支撐 （最大）-4001 -17501 、應變豎向、位遊S（mm）（第1次）（第2次）（第3次）平均備注0.01-240.02-780.04-1700.06-2730.08-3540.10-3840.12-3930.14-400P- 5曲線(2)由連續加載測試結果確定無支撐Per及二分之一點支撐Per值.無支撐時：Per= 168.5N；二分之一點支撐時：Per 理743.0 N2EI計算理論臨界力：Per 理2178.7 N實驗值與理論值比較：誤差百分率 空 切100% 6.1 %Per 理問題討論：壓桿穩定實驗和壓縮實驗有什么不同？答：不同點有：1、 目的不同：壓桿穩定實驗測臨界力，壓縮實驗測破壞過程中的機械性