材料力学实验书电子版

材料力学性能

验 指 导 郑镇洙 编

哈尔滨工业大学

2005年2月

实书

实验一、金属拉伸试验

1. 实验目的

(1)熟悉拉伸试验机； (2)掌握拉伸试验方法；

(3)熟练掌握拉伸曲线意义及强度塑性指标的计算方法。

2. 实验用材料和试样

45钢退火态，d0＝10mm的圆形短比例试样。 每个实验小组领取拉伸试样两根。

3. 实验设备和仪器

(1)万能材料试验机；

(2)拉力传感器和位移传感器各一个；

(3)动态电阻应变仪及X－Y函数记录仪各一台; (4)引伸计一只用以测定规定残余伸长应力。

(5)标定器一台。

(6)游标卡尺(最小刻度值为0.01mm)、手锤、冲头或打标点机、钢字等。

4. 实验方法和步骤

4.1 课前预习

查阅拉伸试验相关国家标准，了解有关拉伸性能指标的定义及测试方法。

4.2 试样的准备

(1)了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上编号； (2)用游标卡尺测量试样横截面尺寸；

(3)在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为10等分，轻轻打上标点。

4.3 试验设备和仪器的准备

认真听取教师对本实验所用设备和仪器的讲解和观摩示范操作，然后动手做准备工作。

(1)了解所用设备和仪器的

江西应用科技学院

《材料力学》实验指导书

编制人： 审核人：

江西应用科技学院城市建设学院

2015 年 5 月

1

实验项目一 低碳钢的拉伸实验

一、实验目的

1.了解微机控制万能材料试验机的工作原理，演示试验机的基本操作方法； 2.测定低碳钢的抗拉强度σb、屈服强度σS、伸长率δ及截面收缩率ψ；

3.观察低碳钢在拉伸过程中的现象和试样的破坏特征，分析断口破坏原因，绘制拉伸曲线图及断口示意图。

二、实验设备

万能材料试验机、游标卡尺、直尺。

三、实验原理

根据国标GB228-99《金属拉伸试验方法》中的规面积A0定，进行试件的加工和测量。金属材料拉伸实验常用的试件形状如图1-1所示，图中L0段称为标距，一般所说试件的变形就是指这一段的变形。Lc是平行长度， 两端是试验机夹持的部分。

试件在拉伸时，其尺寸、形状对实验结果有较大的影响，为了使实验测得的结果可以互相比较，必须按国家标准GB6397-99《金属拉伸试验试样》的规定，按标准制作试样。拉伸试样一般分为比例和定标距两种试样，表1-1给出圆形截面和矩形截面比例试样的国标规定，供读者参考。 对于一般板材仍按国家标准制成矩形截面试样时，截面面积A和试件标距L的关系为L=11.3A（长试件）

1观察铸铁和低碳钢在拉伸时的断口表面形貌，分析低碳钢、铸铁拉伸时产生不同表面断裂形的本质原因 铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂，低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。 表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开 ，而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，直到拉伸后的断面面积减小到一定程度时，才瞬时断裂。

2铸铁和低碳钢在拉伸和压缩时力学性能的异同点、

低碳钢是指含碳量≤0.2%的铁碳金属物，铸铁的含碳量都是＞1%的黑色金属。所以，在实验比较它们在拉伸或压缩时的力学性质异同点，就要以其自身的机械性能来考虑。

低碳钢由于含碳量低，它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的，拉伸开始时，低碳钢试棒受力大，先发生变形，随着变形的增大，受力逐渐减小，当试棒断开的瞬间，受力为“0”，其受力曲线是呈正弦波＞0的形状。

铸铁由于轫性差，拉伸开始时，受力是逐步加大的，当达到并超过它的拉伸极限时，试棒断开，受力瞬间为“0”，其受力曲线是随受力时间延长，一条直线向斜上方发展，试棒断开，直线垂直向下归“0”。

同样的道理：低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低，当对低碳钢试块进行压缩实验时，受力逐渐加大，试块随外力变形，当试块变形达到极限时，

《材料力学》

实 验 指 导 书

蚌埠学院机械与电子工程系

1

实验一 塑性材料拉伸及塑性材料力学性能测试实验

1. 轴向拉伸实验 一、实验目的

1、 测定低碳钢的屈服强度ReL（?s）、抗拉强度Rm（?b）、断后伸长率A11.3（?面收缩率Z（?）。

2、 测定铸铁的抗拉强度Rm（?b）。

3、 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。

注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。

10）和断

二、设备及试样

1、 电液伺服万能试验机。 2、 0.02mm游标卡尺。

3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。把原始标距段L0十等分，并刻画出圆周等分线。 4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。

注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。比例试样的原始标距L0与原始横截面积S0的关系满足L0?kS0。比例系数k取5.65时称为短比例试样，k取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k取5.65。非比例试样L0与S0无关。

三、实验原理及方法

低碳钢是指含碳量在0.3％以下的碳素钢。这类钢材在工程中使用较广，在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。

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

§1－2 扭转实验

一、实验目的

1、测定低碳钢的剪切屈服点τs，抗扭强度τb。 2、测定铜棒的抗扭强度τb。

3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。

二、设备及试样

1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。 2、0.02mm游标卡尺。

3、低碳钢φ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。 4、铜棒铁φ10圆试件一根。

三、实验原理及方法

塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10o/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。

弹性变形到一定程度试样会出现屈服。扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩Tsu；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩Tsl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs，即：τs=τsl= Tsl/W。当试样扭断时，得到最大扭矩Tb，则其抗扭强度为τb= Tb/W

式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有 W=πd03/16。

铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩Tb，则其抗扭强度为：τb= Tb

材料力学实验指导书

（适用于土木工程各专业，6学时）

专 业：_____________

班 级：_____________

学 号：_____________

姓 名：_____________

学 期：_____________

指导教师：_____________

华中科技大学 力学系

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基本要求

实验前：

1. 通过网上预约实验时间和实验项目。按每个学生小班进行预约。 2. 必须预习并完成每项实验后面所附的思考题。 3. 必须了解实验室有关注意事项。

实验中：

4. 遵守各实验室相关规定和课程时间安排。 5. 按照实验指导书要求进行实验。 6. 实验中遇到问题及时向指导老师报告。 7. 保质保量完成实验项目。

实验后：

8. 将本实验指导书打印并装订成册 9. 认真完成实验报告。

10. 全部完成实验后，提交给材料力学任课教师。

2

实验一 金属材料的拉伸和压缩实验

实验日期：_____年____月____日 同组人：_____________________________

实验1.1 金属材料的拉伸实验

一、实验目的

1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度?s

实验一 系统认识实验

一、 实验目的

1．掌握TND86／88教学系统的基本操作。

二、 实验设备

1．TND86／88教学实验系统一台。 2．电子计算机一台

三、 实验内容及步骤

从3500H内存单元开始建立0—15共16个数据。

实验源程序如下：（A1-1.ASM）

STACK SEGMENT STACK ；8088宏汇编程序 DW 64 DUP(?) ；定义堆栈段 STACK ENDS

CODE SEGMENT ；定义代码段 ASSUME CS：CODE

START：MOV DI，3500H ；程序开始设数据首址 MOV CX，0010H ；字节数送入CX中 MOV AX，0000H

SAHF

Al： MOV [DI] , AL ；写入一字节 INC DI ；修改地址指针 INC AX

2008年《材料力学实验》基础知识考查范围

1． 目前材料力学实验实用最多，最有效的方法是什么？ P105 P13

应变计电测技术

以低碳钢为代表的塑性材料和以灰口铸铁为代表的脆性材料

?????

0

2． 金属材料按照其构成和力学行为的不同可以分为哪两类？ 3． 写出计算延伸率和截面收缩率的公式。

P16

δ=1??0*100%;ψ=

??0???1

*100% ??0

4． 举出工程实际中用于承受载荷的结构或构筑物实例(至少3例)。

桥梁柱子承受压力、桁架结构为二力杆、吊车臂

5． 在拉伸试验中,可由屈服载荷与试件拉断后截面之比得到屈服极限吗？

不可以，因为试件屈服时的截面与拉断后并不相等 6． 在测量材料弹性模量E的试验中采用的是等量加载法吗？

是

7． 写出泊松比计算公式。

μ=|??横 ??轴| 8． 测G实验可以验证什么定律？

剪切胡克定律

9． 构件的承载能力一般包括什么？

拉、压、弯、剪、扭

10． 说出采用机测法的试验项目名称。（至少3个）

拉伸实验、压缩实验、剪切实验、（扭转实验）

11． 说出可用万能材料试验机完成的实验项目。（至少3例）

拉伸实验、压缩实验、剪切实验、用电测法测定低碳钢的弹性模量E和泊松比μ 12． 低碳钢拉

材料力学实验指导书

中南林学院力学实验中心

二0一二年九月

1

目 录

绪 言………………………………………………………………………………. 1 实验一 试验机操作练习试验………………………………………………………3 实验二 材料拉伸实验报告…………………………………………………………4 实验三 低碳钢和铸铁压缩实验……………………………………………………9 实验四 圆轴扭转实验………………………………………………………………11 实验五 纯弯曲梁的正应力实验……………………………………………………14 附录：

电子式万能试验机………………………………………….…………………….…22

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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