材料力学拉压试验

拉 伸 实 验

一．实验目的：

1.学习了解电子万能试验机的结构原理，并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的屈服极限3.确定铸铁试样的强度极限

、强度极限。

、伸长率

、面积收缩率

。

4.观察不同材料的试样在拉伸过程中表现的各种现象。

二．实验设备及工具：

电子万能试验机、游标卡尺、记号笔。

三．试验原理：

塑性材料和脆性材料拉伸时的力学性能。（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。）

四．实验步骤

1.低碳钢实验

（1）量直径、画标记： 用游标卡尺量取试样的直径

。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2

次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。用记号笔在试样中部画一个

或

长的标距，作为原始标距

。

（2）安装试样：

启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下夹头之间的位置能满足试样长度，把试样放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。

（3）调整试验机并对试样施加载荷：

调整负荷（试验力）、峰值、变形、位移、试验时间的零点；根据出加载速度，其中

计算

为试样中部平行段长度，当测定下屈服强度和抗拉强度

拉伸与压缩

基 本 概 念 题

一、 选择题 (如果题目有5个备选答案选出其中2—5个正确答案，有4个备选答案选出其中一个正确答案。)

1．若两等直杆的横截面面积为A，长度为l，两端所受轴向拉力均相同，但材料不同，那么下列结论正确的是( )。

A．两者轴力相同应力相同 B．两者应变和仲长量不同 C．两者变形相同 D．两者强度相同 E．两者刚度不同

2．一圆截面直杆，两端承受拉力作用，若将其直径增大一倍，其它条件不变，则（ ）。

A．其轴力不变 B．其应力将是原来的1/4 C．其强度将是原来的4倍 D．其伸长量将是原来的1/4 E．其抗拉强度将是原来的4倍

3．设?和?1分别表示拉压杆的轴向线应变和横向线应变，?为材料的泊松比，则下列结论正确的是（ ）。

A．????1? B．???1 C．??1

??? D．????1 ??常数 E．???p时，?4．钢材经过冷作硬化处理后，其性能的变化是（

第二章 轴向拉压

一、 选择题

1．图1所示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将（ D ） A.平动 B.转动 C.不动 D.平动加转动 2．轴向拉伸细长杆件如图2所示,则正确的说法是 （ C ） A.1-1、2-2面上应力皆均匀分布 B.1-1、2-2面上应力皆非均匀分布

C. 1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布 D.1-1 面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布

12FP12P

图1 图2

3．有A、B、C三种材料，其拉伸应力-应变实验曲线如图3所示，曲线（ B ）材料的弹性模量E大，曲线（ A ）材料的强度高，曲线（ C ）材料的塑性好。

σABABαpba图5Cε图3hC图4

4．材料经过冷却硬化后，其（ D ）。

A．弹性模量提高，塑性降低 B．弹性模量降低，塑性提高 C．比利极限提高，塑性提高 D．比例极限提高，塑性降低

5．现有钢铸铁两种杆件，其直径相同。从承载能力与经济效益两个方面考虑，图4所示结构中两种合理选择方案是（ A ）。

材料力学经典资料

第二章

拉伸、压缩与剪切(1)

目录

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第二章§2.1 §2.2

拉伸、压缩与剪切

轴向拉伸与压缩的概念和实例 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

§2.3 §2.4 §2.5 §2.7 §2.8 §2.9 §2.10 §2.11 §2.12 §2.13

直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 材料拉伸时的力学性能 材料压缩时的力学性能 失效、安全因数和强度计算 轴向拉伸或压缩时的变形 轴向拉伸或压缩的应变能(2.9不讲;2.6不讲) 拉伸、压缩超静定问题 温度应力和装配应力 应力集中的概念 剪切和挤压的实用计算

目录

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§2.1

轴向拉伸与压缩的概念和实例

目录

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§2.1

轴向拉伸与压缩的概念和实例

目录

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§2.1

轴向拉伸与压缩的概念和实例

受力特点与变形特点：

作用在杆件上的外力合力的作用线与 杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸 长或缩短。拉(压)杆的受力简图

拉伸F F F

压缩F

目录

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§2.1

轴向拉伸与压缩的概念和实例

目录

9-1(9-2) 图示各杆材料和截面均相同，试问杆能承受的压力哪根最大，哪根最小（图f所示杆在中间支承处不能转动）？

解：对于材料和截面相同的压杆，它们能承受的压力与 与约束情况有关的长度系数。 （a） （b） （c） （d） （e） （f）

=1×5=5m =0.7×7=4.9m =0.5×9=4.5m =2×2=4m =1×8=8m =0.7×5=3.5m

最小，图f所示杆

最大。

成反比，此处，

为

故图e所示杆 返回

9-2(9-5) 长5m的10号工字钢，在温度为 这时杆不受力。已知钢的线膨胀系数

温度升高至多少度时，杆将丧失稳定？ 解：

时安装在两个固定支座之间，

。试问当

返回

9-3(9-6) 两根直径为d的立柱，上、下端分别与强劲的顶、底块刚性连接，如图所示。试根据杆端的约束条件，分析在总压力F作用下，立柱可能产生的几种失稳形态下的挠曲线形状，分别写出对应的总压力F之临界值的算式（按

细长杆考虑），确定最小临界力

的算式。

解：在总压力F作用下，立柱微弯时可能有下列三种情况： （a）每根立柱作为两端固定的压杆分别失稳：

（b）两根立柱一起作为下端固定而上

端自由的体系在自身平面内失稳

失稳时

压 杆 稳 定

基 本 概 念 题

一、选择题

1. 如果细长压杆有局部削弱，削弱部分对压杆的影响有四种答案，正确的是（ ）。 A．对稳定性和强度都有影响 B．对稳定性和强度都没有影响

C．对稳定性有影响，对强度没有影响 D．对稳定性没有影响，对强度有影响 2. 图示长方形截面压杆，h／b = 1／2；如果将b改为h后仍为细长杆，临界力Pcr是原来的（ ）倍。

A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 3. 细长压杆，若长度系数?增加一倍，

则临界压力Pcr的变化是（ ）。 题2图

A．增加一倍 B．为原来的四倍 C．为原来的四分之一 D．为原来的二分之一

4. 图示四根压杆的材料、截面均相同，它们在纸面内失稳的先后次序是（ ）。

题4图

A．（a）、（b）、（c）、（d） B．（d）、（a）、（b）、（c） C．（c）、（d）、（

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN103698213A

（43）申请公布日 2014.04.02（21）申请号CN201310736242.2

（22）申请日2013.12.29

（71）申请人河北联合大学

地址063009 河北省唐山市路南区新华西道46号

（72）发明人陈海彬;苏幼坡;韩玉涛;武立伟

（74）专利代理机构唐山永和专利商标事务所

代理人张云和

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

钢筋连接试件的拉压试验装置及拉压试验方法

（57）摘要

本发明涉及一种钢筋连接试件的拉压试验

装置及拉压试验方法。包括上下两组夹具组件和

夹具加压组件，夹具组件包括一个置于对其进行

导向和夹持的固定架中的自锚式夹头；夹具加压

组件包括一个定位板和一个调位板，定位板固定

在夹具组件中的固定架上，调位板与定位板通过

双头螺柱连接，上夹具加压组件中的调位板与作

动器端部连接，下夹具加压组件中的调位板与固

定底座连接，在调位板与自锚式夹头之间通过定

压杆的稳定性1 压杆稳定的概念 2 细长压杆的欧拉临界压力 3 欧拉公式的适用范围 临界应力总图 4 压杆的稳定计算 5 纵横弯曲的概念1

11.1 压杆稳定的概念

压杆的稳定性是指压杆保 持或恢复原有平衡状态的 能力

11.2 细长压杆的欧拉临界压力理想压杆的概念 完全对中等截面； 载荷作用无偏心； 光滑(球形)铰链。

在线弹性、小变形下，近似地， EIy M ( x) py

压杆的微弯必定发生在抗弯能力最小的纵向截面内， 所以惯性I应为截面最小的惯性矩Imin。P 2 引入记号： k ,改写为 y k y 0 EI2

通解为：3

y A sin kx B cos kx

边界条件: y(0)=0 , y(l)=0 (两端绞支), 即 A sin 0 B cos 0 0 A sin kl B cos kl 0 齐次方程邮非零解的条件， 0 1 nπ 0 sin kl 0 k sin kl cos kl l 由此可得，n 2 2 EI P l2

压杆的临界压力是使弯杆保持压 缩平衡状态的最小压力。

两端绞支细长压杆的欧拉临界压力公式=〉 Pcr 压杆承受的压力达到临界

材料力学(2)(专升本)阶段性作业1 总分: 100分 考试时间:分钟 单选题

1. 三种应力状态如图所示，则三者之间的关系为 。

(5分)

(A) 完全等价 (B) 完全不等价 (C) b和c等价 (D) a和c等价。 参考答案：D

设σ和τ数值相等，按第四强度理论比较两者的危险程度，2. 两单元体应力状态如图所示，则 。

(5分)

(A) a较b危险 (B) b较a危险 (C) 两者危险程度相同 (D) 无法比较 参考答案：C

3. 塑性材料构件中有四个点处的应力状态分别如图a、b、c、d所示，其中最容易屈服的点是 。

(5分)

(A) 图a；

(B) 图b； (C) 图c； (D) 图d。 参考答案：D

4. 在纯剪切应力状态中，任意两相互垂直截面上的正应力，必定是 。(5分) (A) 均为正值

(B) 一为正值；一为负值 (C) 均为负值

(D) 一为正值一为负值或两者均为零 参考答案：D

按第三强度理论，其相当应力最大的是 ；最小的是 。（图5. 四种应力状态分别如图所示，中应力单位MPa）

(5分)

(A) 图a； (B) 图b； (C) 图c； (D) 图d。 参考答案：A 6. 材料许用应力

，式中

为极限应力，对塑性材料

应选_

第二章 拉伸、压缩与剪切

2-1 求图示各杆指定截面的轴力，并作轴力图。

2-2 图示一正方形截面的阶梯形混凝土柱。设重力加速度g=9.8m/s2, 混凝土的密度为??2.04?103kg/m3，P=100kN，许用应力????2MPa。试根据强度条件选择截面宽度a和b。

2-3 图示一面积为100mm?200mm的矩形截面杆，受拉力P=20kN的作用，试求：（1）???的斜截面m-m上的应力；（2）最大正应力?max和最大剪应力?max的6大小及其作用面的方位角。

1

2-4 图示一三角架，在结点A受P力作用。设AB为圆截面钢杆，直径为d，杆长为l1,AC为空心圆管，截面面积为A2,杆长为l2，已知：材料的许用应力???＝160MPa,P=10kN,d=10mm,A2=50?10?6m2,l1=2.5m,l2=1.5m。试作强度校核。

2-5 图示一阶梯形截面杆，其弹性模量E=200GPa，截面面积AI=300mm2，AII=250mm2,AIII=200mm2。试求每段杆的内力、应力、应变、伸长及全杆的总伸长。

2-6 图示一刚性杆AB,由