工程力学实验报告答案

工程力学实验报告答案

评分标准 拉伸实验报告

一、实验目的（1分）

1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。 2. 测定铸铁的强度极限σb。

3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（P－ΔL曲线）。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备（1分）

机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺 精度 0.02 mm 三、实验数据 （2分） 实试验件截面尺寸d0 (mm) 材规面积 算 尺寸（mm） 截 断服 载实 验 前 截面 计实 验 后 断口截面 最 屈 大第 1 页 共 17 页

料 格 各部测沿两正位的 小 量交方向平均部测得的值 位 数值 d0A0 长度 L0面 后载 荷面 长荷 (PN)平 P积 度 (N)均 A1 L1(值(md1m m2m) ) b最(mm2) 沿两正交方向测得的数值 s平均值 (mm) 1 上 2 低1 碳 中 2 钢 1 下 2 1 上 2 铸1 铁 中 2 下 1 左右 右 2 10mm 78.5 左 1 24 2343KKN N左左右 右 15 KN左第 2 页 共 17 页

2 右 四、实验结果处理 （4分） ?s?PsA0 ＝300MPa 左右 PbA0 ＝420MPa 左右

?b???L1?L0?100％L0 ＝20～30％左右 A0?A1?100％A0 ＝60～75％左右

?＝五、回答下列问题（2分，每题0.5分） 1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。 略

2、画出拉伸曲线图。

3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。

低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。

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4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？ 相同

延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。

压缩实验报告

一、实验目的（1分）

1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb。

2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。 二、实验设备 （1分）

机器型号名称电子万能试验机 分）

测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 分）

三、实验数据（1分）

试试试 件 尺 寸 屈最大件 件 直 径 截面服 载荷 材规d(mm) 面积载Pb(N) 第 4 页 共 17 页

0.50.5（（料 格 沿两正交方h/d平均向测得数据 值 A0(mm2) 荷 Ps(N) 低 碳 1 2 钢 20铸 /1铁 5 2 1 176.15 6 130000 左右 四、实验结果处理 （2分） ?b?PbA0 =740MPa左右

五、回答下列思考题（3分）

1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。 略

2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略

3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫？

当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。

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4. 对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？

1?h0?3d0

试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。试件越短，影响越明显。

若试件过长，容易产生失稳现象。 5. 铸铁的压缩破坏形式说明了什么？ 铸铁的抗剪能力低于抗压能力。

测定弹性模量E实验报告

一、实验目的 （1分）

1. 测定常用金属材料的弹性模量Ｅ 二、实验设备 （1分） 机器型号名称 电子万能试验机

测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 引伸计标距 50 mm 三、实验数据 （2分） 实验试件实 验 前 第 6 页 共 17 页

材料 规格 测量部位 截面尺寸d0 (mm) 沿两正各部位的交方向平均值 测得的d0截面面最小平均值 积A0 (mm2) 计算长度L 0(mm) 数值 1 上 2 低碳 钢 中 1 2 1 下 2 50 坐标值 载荷P 变形△L

1点 2点 3点 4点 5点 6点 四、实验结果处理（3分）

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E?FNL0A0?L（约200Gpa）

五、画出F??l曲线图 （1分）

六、讨论题 （2分）

1. 试件尺寸和形式对测定E有无影响？ 无影响

弹性模量E是只与材料有关的量，与其他量无关。

2. 影响实验结果的因素是什么？为何要用等量增载法进行实验？

扭转实验报告

一、实验目的（1分）

1. 观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。 2. 测定低碳钢的剪切屈服极限?s和剪切强度极限?b。 3. 测定铸铁的剪切强度极限?b。 二、实验设备 （1分）

机器型号名称 电子扭转试验机 选择量程：钢 Nm 精度 Nm

铸铁 Nm 精度 Nm

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测直径量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 三、实验数据和计算结果 （6分）

直 径 d（mm） 抗扭载 试件测量沿两正交方向材部位 测得的数值 料 值 值 （mm3） 1 上 2 低 1 碳 钢 1 下 2 1 铸 铁 中 1 第 9 页 共 17 页

屈服 破坏 屈服 强度 扭矩 Ts面模平均最小平均量 Wt扭矩 极限 极限 Tb ?s ?b （MPa） （Nm） （MPa） （Nm） 35 10mm 200 左右 左右 左右 60 左右 300 10mm 200 左左右 左右 右 左右 左右 左右 85 175 425中 2 上 2 2 1 下 2 四、回答下列问题（2分）

1. 画出低碳钢和铸铁试件实验前、后的图形。 略

2. 绘制铸铁和低碳钢两种材料的T??曲线图。 略

3. 低碳钢和铸铁材料扭转破坏断口有何不同？为什么？

低碳钢材料在横截面发生剪断破坏，铸铁在与轴线成450螺旋面发生拉断破坏。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉和抗压能力。铸铁的抗拉能力小于抗剪能力和抗压能力。

4. 分析比较塑性材料和脆性材料在拉伸、压缩及扭转时的变形情况和破坏特点，并归纳这两种材料的机械性能。 变形情况和破坏特点略。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉压能力，延伸率和断面收缩率大。 铸铁的抗拉能力小于抗剪能力，抗剪能力小于抗压能力。

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纯弯曲梁正应力实验报告

一、实验目的（1分）

1. 测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律。 2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式。 3. 掌握电测法的基本原理 二、实验设备（1分）

静态电阻应变仪型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪 实验装置或万能试验机的型号名称 纯弯曲梁实验装置 量具的名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 三、实验数据（5分）

梁试件的截面尺寸h 40 b 20 （mm） 支座与力作用点的距离a 150（mm） 弹性模量E 210000 MPa

各点到中性层的位置：y1 y2 y3 y4 y5 y6

y7

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载荷 （N1点 读增应 变 仪 读 数（×10-6） 2点 读增3点 读增4点 读增5点 读增6点 读增7点 读增） 数 量 数 量 数 量 数 量 数 量 数 量 数 量 P?P11? ?? ?2 ??2 ?3 ??3 ?4 ??4 ?5 ??5 ?6 ??6 ?7 ??7 平 1点 2点 3点 4点 5点 6点 7点 均 应变片位置 实验应力值（MPa） 理论应力值（MPa） 第 12 页 共 17 页

相对误差（%） 四、应力分布图（1分） ?

y范围内应服从线性分布

五、回答下列思考题（2分）

1. 为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上？ 削去测量过程中温度对构件变形的影响。 2. 影响实验结果的主要因素是什么？ （1） 调零 （2） 准确加载

（3） 应变片位置是否准确 （4） 读书是否精确

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误差允许3. 弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？ 不受弹性模量的影响

??i??MyiIz 与弹性模量无关

主应力的测定报告

一、实验目的（1分）

1. 测定薄壁圆筒表面上一点的主应力。 2. 测定簿壁圆筒所受的弯矩和扭矩。 3. 掌握电阻应变花的使用。 二、实验设备（1分）

弯扭组合实验装置的型号名称 弯扭组合实验装置

静态电阻应变仪的型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪 量具的名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 三、实验数据 (1分) 构件材料： 铝合金

弹性模量E= 70 GPa 或E= 71 GPa 泊松比?= 0.33 ?= 0.33 构件尺寸：外径D= 40 mm 内径d= 34 mm 构件抗弯截面模量W= 3 （cm）3 构件抗扭截面模量Wt= 6 （cm）3

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臂长a= 20 cm

自由端端部到测点的距离l= 30 cm 载荷 （N） 片1 P应 变 仪 读 数（×10-6） A点 B点 片2 ?2片3 ?3片1’ ?1?片2’ ??2片3’ ??3?P?? 1 ?1 ???1 ???2 ???3??1 ??2??2 ??3??3 ??? 1 ???2 ???3 第 15 页 共 17 页

四、计算A及B点实测主应力和主方向（2分） ?1E?2?1??A：31???1??22?(???)?(???)?(???)?45?45??45?0?45?0??2?2??

?45????45?tg2?0?2?0????45???45?

11?＝[?45????－45?]?1＝[??45????45?]3EEB：

五、计算A及B点的理论主应力和主方向（2分） A：

M?30N?mT?20N?mM???10MPaWT???3.33MPaW?1?10.89MPa???2＝???????32?1.56MPa?2?2?tg2??????17.6?或??72.4??

B：

2?13.33MPa＝?3?3.33MPa ??45?或???45?

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六、计算M和T（2分） E?nM?M?E?mW1??

七、回答下列思考题（1分）

1. 试求实测主应力、主方向与理论主应力、主方向的误差。引起误差的因素有哪些？

应变片粘贴位置、人为读数影响。

2. 在弯扭组合变形下怎样改变贴片方案，才能简便测出扭矩？ 中性层45度方向贴一应变片，间接测出扭矩

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