材料力学实验指导书 - 图文

绪言

一、材料力学实验的主要内容

材料力学实验是学习材料力学课程的一个重要环节。通过实验课能巩固和加深理解讲课中的基本理论知识，掌握材料机械性能及构件的应力与变形的测定方法。同时通过实验使我们学会使用有关的机器和仪器(如材料试验机，电阻应变仪??)，初步培养确定实验方案、正确分析和处理实验结果的能力，并树立起严肃认真的科学作风。实验的过程，也是集体密切配合的过程，只有在合理分工、密切配合、团结一致的情况下，才能顺利地完成每个实验。 材料力学实验，按性质可以分为以下三类： 1、测定材料力学性能的试验

材料的力学性能是指在力或能的作用下，材料在变形、强度等方面表现出的一些特性，如弹性极限、屈服极限、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧度等。这些强度指标是构件强度、刚度和稳定性计算的依据。此系列实验主要包括拉伸、压缩、扭转、冲击、硬度等，通过这类实验可以进一步巩固有关材料力学性质的知识和掌握材料特性数值的基本测定方法。随着科学技术的发展，新材料不断涌现，对每一种新材料所表现的力学性质都必须了解，才能正确使用，因而这一类实验是必不可少的。对材料力学性能的测定，应按国家标准(或部颁标准)的规定进行。 2、验证理论的实验

将实际问题抽象为理想的模型，再根据科学的假设推导出一般性

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公式，这是研究材料力学通常采用的方法，例如杆件的弯曲理论就以平面假设为基础，但这些简化和假设是否正确，理论公式是否能在设计中应用，都需要通过实验来验证。如梁的正应力实验就属于这类实验，其目的是巩固和加深理解课堂中所学的概念，至于新建立的理论和公式，用实验来验证更是必不可少的。实验是验证、修正和发展理论的必要手段。

3、测定应力和变形的实验

工程上很多实际构件的形状、受力情况、工作环境都十分复杂(如汽车底盘、水坝、水压机、飞机结构等)。它们的应力及变形单纯靠理论计算是较困难的，虽然有限元法和计算机的广泛应用，给计算法提供了有力的手段，但有时也不易得到满意的结果。近几十年来，发展了实验应力分析的方法，即用实验的方法解决应力分析的问题。这类实验的方法很多，在我们的实验中，着重训练用电测法测量应力，培养正确使用电阻应变仪的能力，掌握电测实验的基本技术。同时也介绍了光弹性法测量应力的一般原理。通过电测实验，让学生初步掌握电阻应变仪的使用及了解实测的方法，提高解决实际问题的能力。 二、材料力学实验的标准、方法

材料的强度指标如屈服极限、强度极限、持久极限等，虽是材料的固有属性，但往往与试样的形状、尺寸、表面加工精度、加载速度、周围环境（温度、介质）等有关。为使实验结果能相互比较，国家标准对试样的取材、形状、尺寸、加工精度、试验手段和方法以及数据处理等都作了统一规定。我国国家标准的代号是 GB。其他国家也有

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各自的标准，如美国标准的代号为 ASTM，国际标准的代号为 ISO。国际间需要作仲裁实验时，以国际标准为依据。对破坏性实验，如材料强度指标的测定，考虑到材料质地的不均匀性，应采用多根试样，然后综合多根试样的结果，得出材料的性能指标。对非破坏性实验，如构件的变形测量，因为要借助于变形放大仪表，为减小测量系统引入的误差，一般也要多次重复进行，然后综合多次测量的数据得到所需结果。

三、学生参加实验课的规则和要求

为了提高实验效果，保证实验课顺利进行，对参加实验的每个学生提出下列要求：

1、实验课前必须按预习要求，认真进行预习，未经预习不得进行实验。 通过预习，应明确本次实验的目的、原理以及实验所需用的机器和实验方法。然后根据实验目的和所用材料及尺寸，确定实验过程的加载方案(如最大载荷为多少、用什么方式加载)、测量变形的方法等。还要设计出记录表格，对每次实验应做好详细的记录。 对于机器、仪器的使用。

2、进入实验室要遵守实验室规则，不得大声喧哗，要保持安静，不得随意乱动与实验无关的机器、仪器。

3、应以严肃认真、科学严谨的态度作好实验。 实验开始，每个实验小组成员应有明确分工，统一指挥，紧密配合，相互协调。数据的测取要实事求是。

实验过程中，要充分发挥每个人的积极性，每个学生不仅要掌握

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实验技能、正确操作有关的机器仪器(材料力学实验最常用的机器仪器是万能材料试验机、电阻应变仪和百分表等)，还要能运用基本理论知识，确定实验方案(如加载方案，电阻片的布置方案等)，分析实验现象和实验结果。

4、要爱护机器仪器及其他一切设备。

材料力学实验所用的机器仪器是比较复杂和精密的，为了确保机器仪器的正常使用及其精密度，学生还必须认真阅读机器操作规程。实验时要严格遵照规程进行操作，要注意安全，如发生故障应及时报告教师。

5、实验完毕后，要认真检查实验记录，经指导教师审阅后，方可离开实验室。

6、要保持实验室整洁。 四、认真作好实验报告

实验报告是实验资料的总结，报告应注意以下内容：

1、在实验测量中，注意测量单位。此外，还应注意仪器本身的精度。仪器的最小刻度值代表仪器的精度，百分表的最小刻度值是 0.01mm,其精度即为百分之一毫米。读数时还应在最小刻度之间，估计出一些数值，例如 0.128mm,其中 0.12 是精确读到的，8 则是估计的。 多次测量同一物理量，每次所得数据并不完全相同，应以测量结果的算术平均值作为该物理量的量值

2、数据计算时，注意有效数字的运算法则。在材料力学实验中，一般可选用三位有效数字，例如截面面积 A＝13.8mm×46.3mm 的计

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算结果，不要写成 638.94mm2,而应写为 639 mm2。

3、当用曲线表达实验结果时，曲线应绘在方格纸上，注明坐标轴所代表的物理量和比例尺。实验的坐标点可用“△”、“〇”、“? ”表示。在连接曲线时，不要逐点连成折线（图 1-1），而应绘制成光滑曲线（图 1-2）。

4、报告中最后的结论，是对实验中所观察到的主要现象和实验结果，进行分析、总结和归纳。 五、机器仪器使用的一般规则

1、进行实验前，必须了解和熟悉本实验所用的机器、仪器的一般原理和操作方法，实验时必须格遵守操作规程。 2、非本实验所用的机器、仪器，切勿任意动用。

3、实验过程中，如有机器、仪器发生故障，应立即切断电源，停止实验。并及时报告指导教师切忌自作主张，擅自处理。

4、实验完毕后，应将机器、仪器擦试干净，并恢复原来正常状态。

实验一 试验机操作练习

一、实验目的

1．了解微机控制液压式万能试验机的工作原理和性能。

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