扭转传感器（拉压传感器）的制作与标定
实验目的：
使学生明确传感器的工作原理及不同传感器的应用范围，并应用数字应变仪掌握对传感器的标定和使用方法。
应变式传感器原理：
电阻应变式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片组成。弹性敏感元件在感受被测量时将
产生变形，其表面产生应变，而粘贴在弹性敏感元件表面的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变，因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。这样通过测量电阻应变片的电阻变化，就可以确定被测量的大小了。
应变式传感器压头的贴片方式和位置选择： ①压力传感器 方案一 ：
元件贴片方式
（1）位置 （3）位置
桥路选择 （2）位置 （4）位置
方案二：
元件贴片方式 （1）位置 （2）位置
（2） 桥路选择
C
②扭矩传感器
受弯扭组合变形圆轴测取单一扭转切应力的测量方案 方案一：
元件贴片方式 （1）位置 （3）位置 桥路选择 （2）位置 （4）位置
2.计算公式
①压力传感器数值计算：
()εεεε1
1
1
1
4
4
3
3
2
2
1
1
k
4
4-+=????????-+-=
-????E R R R R R R R R E U
m f 1-εεε横= m f 2-εεε纵=
m f 3εεε+=横 m f 4εεε+=纵
()[]()1
-u 21k 4
1-u k 2-2k 4f 仪
纵仪
仪纵纵横εεεεεε=
∴===∴E
E E U ②扭矩传感器数值计算:
()432144332211--k 4
4εεεε+=???? ???-?+?-?=E
R R R R R R R R E U mt m 1εεε+= mt m 2-εεε=
mt m 3-εεε+= mt m 4--εεε=
仪
仪仪εεεε41
k 4
4k 4mt mt =∴=??=
∴E
E U 操作工艺流程：
1. 准备工作： 试件的准备：在粘贴部位的表面，用砂纸与轴向成45度方向交叉打磨至粗
糙度Ra 为
6.3cm 清洗净打磨面 划线即确定粘贴坐标线 均匀涂一层粘结剂作底。②应变片的准备：外表和阻值检查 划线轴向标记 清洗。 2. 涂胶：在准备好的试件表面和应变片的基底上均匀的涂一薄层粘结剂。 3. 贴片：将涂好胶的应变片与试件，按坐标线对准贴上 用手指顺轴向滚压法去除气
泡和多余胶液 按固化条件固化处理。 4. 组桥：焊点粘贴导电板
焊接应变片引线、导线 桥路连接。
标定流程和方法：
1. 把扭转传感器固定在扭转试验机上，把传感器的电桥接入到静态应变仪对应的电路中。
2. 打开扭转试验机和静态应变仪，同时进行清零，然后开始加载，应变每改变5με，记录
一下对应扭矩。数据如下：
表一 压力传感器实验数据表
制作中遇到的问题和解决途径：
1. 贴片位置选择不合理，角度不准确。（贴片之前应该先标出贴片的位置和方向，再粘贴
时不要抖，应快速放好应变片，然后用手滚压固定。）
2.贴片时把应变片的引出线同时粘到了试件上。（粘接时不要弄太多粘接剂，同时提着引
出线，不让其与试件接触。）
3.由于给导线去除绝缘层时，有些导线的金属丝暴露在外面。（需要做绝缘工作，将用绝
缘胶布将暴露的金属丝缠绕起来，做好绝缘工作。）
简支梁模态分析
实验目的：
1.学习模态分析原理；
2.学会模态测试方法；
3.学习变时基的原理和应用。
实验原理：
（一）模态分析方法及其应用
模态分析方法是把复杂的事迹结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别，从而大大的简化了系统的数学运算。通过实验测得实际相应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
主要应用有：
用于振动测量和结构动力学分析。可测的比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去知道有限元理论模型的修正，是计算模型更趋完善和合理。
用来进行结构动力力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。
用来进行相应计算和载荷识别。
（二）模态分析基本原理
工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分布的性质，只有掌握无限多个点在每瞬时的运动状况，才能全面的描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。如果简化的系统模型中有n个集中质量，一般它便是一个n自由度的系统，需要n个独立坐标来描述它们的运动。系统的运动方程是n二阶互相耦合的常微分方程。
模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”，是一种参数识别的方法。
模态分析的实质是一种坐标变换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是系统的一个特征向量。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组无耦合的方程，分别描述振动系统的各阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。
经离散化处理后，一个结构的动态特性可有N阶矩阵微分方程描述：
Mx Cx Kx f()t
++=(1)
式中f()t为N维激振力向量；x、x、x分别是N维位移、速度和加速度响应向量；M、K、C分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵，通常为实对称N阶矩阵。
设系统的初始状态为零，对方程（1）两边进行拉普拉斯变换，可以得带以负数s 为变量的矩阵代数方程
2
M C K X()F()s s s s ??++=?? (2)
式中的矩阵
2
Z()M C K s s s ??=++?? (3)
反映了系统动态特性，成为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。其逆矩阵
1
2H()M C K s s s -??=++?? (4)
成为广义导纳矩阵，也就是传递函数矩阵。由（2）可知
X()H()F()s s s = (5)
式中s j ω=，即可得到体统在频域中输出和输入的关系式
X()H()F()ωωω= (6)
式中H()ω为频率响应函数矩阵。H()ω矩阵中第i 行第j 列的元素
X ()
H ()F ()
i ij j ωωω=
(7) 等于尽在j 坐标激振时，i 坐标响应与激振力之比。
在（3）式中零s j ω=，可得阻抗矩阵
2Z()(K M)C j ωωω=-+ (8)
利用实对阵矩阵的加权正交性，有
M T r
m ?
???ΦΦ=?
????
? K T r
k ?
?
??ΦΦ=?????
?
其中矩阵[]12,,N Φ=ΦΦΦ成为振型矩阵，假设C 也满足振型正交性关系
C T r
c ?
?
??ΦΦ=?
????
?
带入(8)式得到
1Z()T
r
m ω--??
??=ΦΦ?????
?
(9) 式中()
2r r r r z k m j c ωω=-+
1H()Z()T r
z ωω-?
?
??==ΦΦ?
????
?
因此
2
2
1
H ()()2N
ri rj
ij r r r
r r m j ωωωξωω=ΦΦ=??-+??
∑
上式中，2
r
r r
k m ω=
，2r r r r c m ξω=
r m 、r k 分别成为第r 阶模态质量和模态刚度。r ω、r ξ和r φ分别为第r 阶模态频率、
模态阻尼和模态振型。
不难发现，N 自由度系统的频率响应，等于N 个单自由度系统频率响应的线性叠加。为了确定全部模态参数r ω、r ξ和r φ（r=1,2，…，N ），实际上秩序测量频率响应矩阵的一列（对应一点激振，各点测量的H()ω）或一行（对应一次个点激振，一点测量的H()T
ω）就够了。 （三）模态分析的方法和测量过程
1）激励方法
为了进行模态分析，首先要测得激振力及响应的响应信号，进行传递函数分析。传递函数分析实质上就是机械导纳，i 个j 亮点之间的传递函数表示在j 点作用单位力时，在i 点所引起的响应。要得到i 和j 点之间的传递导纳，只要在j 点加一个频率为ω的正弦的力信号激励，而在i 点测量其引起的响应，就可得到计算传函曲线上的一个点。如果ω是连续变化的，分别测得其相应的响应，就可得到传递函数曲线。
根据模态分析的原理，我们要测的传递函数矩阵中的任一行或任一列，由此可采用不同的测试方法。要得到矩阵中的任一行，要求采用个点轮流激振，多点测量响应的方法。实际应用时，单点响应法，常用锤击法激振，用于结构较为轻小，阻尼不大的情况。对于笨重、大型以及阻尼较大的系统，则常用固定点激振的方法，用激振器激励，已提供足够的能量。
2）结构安装方式
在测试过程中是结构系统处于何种状态，是实验准备工作的一个重要方面。 一种是经常采用的自由状态。即使实验对象放在任意坐标上不与地面相连接，自由地悬浮在空气中。另一种是地面支撑状态，结构上有一点或若干点与地面固结。
3）变时基方法的应用
变时基的原理：用较高的频率对脉冲进行采样，用较低的频率对响应信号进行采样，两个采样频率的倍数是变时倍数。
测试方案：
采用“多点激发，单点摄取”的方式对简支梁进行模态分析。
所需仪器设备：
INV1601B型振动教学试验仪、INV1601T型振动教学试验台、加速度传感器、MSC-1力锤。软件：INV1601型DASP软件。
实验步骤：
1.固定简支梁，根据情况把简支梁划分成数等份，目前定为十六份，共十七节点。
2.把力锤和加速度传感器分别连接到INV1601B型振动教学试验仪上的第一通道、第二通
道。把传感器贴到简支梁的6节点上（节点可以任选，但注意不要贴到振型对应的节点上，在振型节点上传感器接收不到信号）。
3.打开INV1601型DASP软件的“模态教学”模块，在左上方的“结构采样分析动画”
选择项中选择“结构”，选择并设置结构参数。选择结构之1为简支梁，节点X方向划分为16份，其余均为1。设置好参数后，可以在右面窗口中显示出当前简支梁的图形和节点分布情况。
4.在左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“采样”，进入采样界面，在多次出
发采样中设置每个点出发采样次数（此次试验设为2次），在“采样参数”设置中选定采样频率，采样长度2k，程控倍数为1，根据提示用力捶（力锤采用橡胶头）敲击各个测点，根据波形显示，调节力度大小，直至采样完毕。
5.完成采样后，选择左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“分析”，分析采样
数据。调入测点号（此次试验选择测点号为5），按调入波形按钮，窗口中显示波形。
然后进行传函计算。
6.之后按开始模态定阶，手动选择定阶模态。模态拟合采用复模态单自由度拟合方法，按
开始模态拟合得到拟合结果。
7.选择质量归一，完成显示。之后可以观察模态振型结果。
图形显示及结果分析：
夹层方板的模态分析
实验目的：
1.学习模态分析原理；
2.学会模态测试方法；
3.学习变时基的原理和应用。
实验原理：
（三）模态分析方法及其应用
模态分析方法是把复杂的事迹结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别，从而大大的简化了系统的数学运算。通过实验测得实际相应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
主要应用有：
用于振动测量和结构动力学分析。可测的比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去知道有限元理论模型的修正，是计算模型更趋完善和合理。
用来进行结构动力力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。
用来进行相应计算和载荷识别。
（四） 模态分析基本原理
工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分布的性质，只有掌握无限多个点在每瞬时的运动状况，才能全面的描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。如果简化的系统模型中有n 个集中质量，一般它便是一个n 自由度的系统，需要n 个独立坐标来描述它们的运动。系统的运动方程是n 二阶互相耦合的常微分方程。
模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”，是一种参数识别的方法。
模态分析的实质是一种坐标变换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是系统的一个特征向量。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组无耦合的方程，分别描述振动系统的各阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。
经离散化处理后，一个结构的动态特性可有N 阶矩阵微分方程描述：
Mx Cx Kx f()t ++= (1)
式中f()t 为N 维激振力向量；x 、x 、x 分别是N 维位移、速度和加速度响应向量；M 、
K 、C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵，通常为实对称N 阶矩阵。
设系统的初始状态为零，对方程（1）两边进行拉普拉斯变换，可以得带以负数s 为变量的矩阵代数方程
2
M C K X()F()s s s s ??++=?? (2)
式中的矩阵
2
Z()M C K s s s ??=++?? (3)
反映了系统动态特性，成为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。其逆矩阵
1
2
H()M C K s s s -??=++?? (4)
成为广义导纳矩阵，也就是传递函数矩阵。由（2）可知
X()H()F()s s s = (5)
式中s j ω=，即可得到体统在频域中输出和输入的关系式
X()H()F()ωωω= (6)
式中H()ω为频率响应函数矩阵。H()ω矩阵中第i 行第j 列的元素
X ()
H ()F ()
i ij j ωωω=
(7) 等于尽在j 坐标激振时，i 坐标响应与激振力之比。
在（3）式中零s j ω=，可得阻抗矩阵
2Z()(K M)C j ωωω=-+ (8)
利用实对阵矩阵的加权正交性，有
M T r
m ?
???ΦΦ=?
????
? K T r
k ?
?
??ΦΦ=?????
?
其中矩阵[]12,,N Φ=ΦΦΦ成为振型矩阵，假设C 也满足振型正交性关系
C T r
c ?
?
??ΦΦ=?
????
?
带入(8)式得到
1Z()T
r
m ω--?
?
??=ΦΦ?????
?
(9) 式中()
2r r r r z k m j c ωω=-+
1H()Z()T r
z ωω-?
?
??==ΦΦ?
????
?
因此
22
1H ()()2N
ri rj
ij r r r r r m j ωωωξωω=ΦΦ=??-+??
∑
上式中，2
r
r r
k m ω=
，2r r r r c m ξω=
r m 、r k 分别成为第r 阶模态质量和模态刚度。r ω、r ξ和r φ分别为第r 阶模态频率、
模态阻尼和模态振型。
不难发现，N 自由度系统的频率响应，等于N 个单自由度系统频率响应的线性叠加。为了确定全部模态参数r ω、r ξ和r φ（r=1,2，…，N ），实际上秩序测量频率响应矩阵的一列（对应一点激振，各点测量的H()ω）或一行（对应一次个点激振，一点测量的H()T
ω）就够了。 （三）模态分析的方法和测量过程
1）激励方法
为了进行模态分析，首先要测得激振力及响应的响应信号，进行传递函数分析。传递函数分析实质上就是机械导纳，i个j亮点之间的传递函数表示在j点作用单位力时，在i点所引起的响应。要得到i和j点之间的传递导纳，只要在j点加一个频率为ω的正弦的力信号激励，而在i点测量其引起的响应，就可得到计算传函曲线上的一个点。如果ω是连续变化的，分别测得其相应的响应，就可得到传递函数曲线。
根据模态分析的原理，我们要测的传递函数矩阵中的任一行或任一列，由此可采用不同的测试方法。要得到矩阵中的任一行，要求采用个点轮流激振，多点测量响应的方法。实际应用时，单点响应法，常用锤击法激振，用于结构较为轻小，阻尼不大的情况。对于笨重、大型以及阻尼较大的系统，则常用固定点激振的方法，用激振器激励，已提供足够的能量。
2）结构安装方式
在测试过程中是结构系统处于何种状态，是实验准备工作的一个重要方面。
一种是经常采用的自由状态。即使实验对象放在任意坐标上不与地面相连接，自由地悬浮在空气中。另一种是地面支撑状态，结构上有一点或若干点与地面固结。
3）变时基方法的应用
变时基的原理：用较高的频率对脉冲进行采样，用较低的频率对响应信号进行采样，两个采样频率的倍数是变时倍数。
测试方案：
采用“多点激发，单点摄取”的方式对简支梁进行模态分析。
所需仪器设备：
INV1601B型振动教学试验仪、INV1601T型振动教学试验台、加速度传感器、MSC-1力锤。软件：INV1601型DASP软件。
实验步骤：
1.使用矩形蜂窝板（300X200X22mm3），布点方式采用4×5共30个点，表板与夹芯采用
胶合方式连接，自由约束状态，使用橡胶管悬挂的方式来代替。
2.把力锤和加速度传感器分别连接到INV1601B型振动教学试验仪上的第一通道、第二通
道。把传感器贴到简支梁的14节点上（节点可以任选，但注意不要贴到振型对应的节点上，在振型节点上传感器接收不到信号）。
3.打开INV1601型DASP软件的“模态教学”模块，在左上方的“结构采样分析动画”
选择项中选择“结构”，选择并设置结构参数。选择结构为矩形方板，节点X方向划分为5份，Y方向划分为4份,Z方向划分为1份。设置好参数后，可以在右面窗口中显示出当前简支梁的图形和节点分布情况。
4.在左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“采样”，进入采样界面，在多次出
发采样中设置每个点出发采样次数（此次试验设为2次），在“采样参数”设置中选定采样频率，采样长度2k，程控倍数为1，根据提示用力捶（力锤采用钢头）敲击各个测点，根据波形显示，调节力度大小，直至采样完毕。
5.完成采样后，选择左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“分析”，分析采样
数据。调入测点号（此次试验选择测点号为11），按调入波形按钮，窗口中显示波形。
然后进行传函计算。
6.之后按开始模态定阶，手动选择定阶模态。模态拟合采用复模态单自由度拟合方法，按
开始模态拟合得到拟合结果。
7.选择质量归一，完成显示。之后可以观察模态振型结果。
图形显示及结果分析：
一阶模态二阶模态
图2 夹层板样件前2阶实验模态振型图
工厂电机对周围环境的影响与减振
问题的引入与情况描述：
目前，工厂企业里由电机拖动机械设备十分普遍，由于机械传动装置不平衡，其各运动部件产生的惯性力矩会引起电机的振动，使之运行不正常甚至烧毁，而机械传动装置的不平衡问题十分复杂，要调整到位有时很难做到。如某企业一台380kW电机带动一台水泥磨机生产水泥，其机械传动装置经多次调整!始终不能解决不平衡问题，引起电机振动过大，经测试其振动速度为13.4cm/s（国家标准为小于7.1cm/s），最后通过加固电机基础使之达到5.8cm/s而勉强运行，但每过一段时间就必须停机进行螺丝紧固，对生产造成很大影响。问题简化：
实际上，电机的工作环境和复杂，但是，在环境中的振动主要是由电机振动引起的，电机的振动主是引起电机所在的基础的振动。所以实验中，可用变速小型偏心电机的转动来代替工厂电机的转动，环境用实验台的基础来代替。通过来分析对小型偏心电机的转动对实验台振动的影响，来验证工厂电机对周围环境的影响。
所需仪器设备：
INV1601B型振动教学试验仪、INV1601T型振动教学试验台、加速度传感器、可变速小型偏心电机、电机减震器。软件：INV1601型DASP软件。
实验或验证步骤：
1.把偏心电机连接到INV1601B型振动教学试验仪上，同时固定在实验平台的基座上，把
加速度传感器贴到基座上；打开INV1601型DASP软件，选择“单通道”按钮。
2.接通试验仪的电源，把偏心电机的调到较低转速下，在软件界面上可以得到基座对应的
振动频率（f）和振动振幅（A）。
3.在不改变电机转速的情况下，在电机与基座之间加上减震器，再得到对应的基座的振动
频率（f1）振动振幅（A1）。
4.调节电机的转速，重复2，3中的步骤，可以得到几组不同转速下基座的振动振幅。
5.对数据进行对比分析。
数据记录：
表二电机不同转速下基础的振动测试数据
数据分析：
1.加减震器前，在频率为23.9Hz附近，基础的振幅为最小。且整体上振幅随着频率及偏
心电机的转速的增加而呈现衰减的趋势。
2.在低速转动时，减震器起到了相反的效果，在频率到29.1Hz及其以后更高频时，减震
器才显示其应有作用。且在42.5Hz时，减振效果相对最好。
力学实验报告标准答案
长安大学力学实验教学中心 目录 、拉伸实验? 、压缩实验? 三、拉压弹性模量E测定实验? 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验? 五、扭转破坏实验-10
六、纯弯曲梁正应力实验? 12 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验? 15 八、压杆稳定实验"8
、拉伸实验报告标准答案实验目的: 见教材 实验仪器 见教材实验结果及数据处理：例:（一）低碳钢试件
服应力 (T s = P s /A _273.8 _MP a 屈度极限 (T b = P b /A _411.3 MP a 强试验前 试验后 最小平均直径d= 10.16 mm 最小直径d= 10.15 mm 截面面积A= 81.03 mm 2 截面面积A1= 80.91 mm 2 计算长度L= 100 mm 计算长度L 忤 100 mm 试验前草图 试验后草图 1 ' 1 ''1 1 最大载荷P b =__14.4 KN P s =_22.1 KN P b =_33.2 ____ KN 塑性指标： 伸长率 厘100% L 68.40 % 33.24 % A A 1 面积收缩率 - 100% A 低碳钢拉伸图:
强度极限c b= P b / A = _ 177.7 — M P a 问题讨论： 1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，材料相同而长短不同的试件 延伸率是否相同？ 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关，同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分，在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外）. 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性，低碳钢延伸率大表现为塑性；低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，且有45 0的剪切唇， 断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织
园林学院 土力学实验报告 学生姓名 学号2009041001 专业班级土木工程091 指导教师李西斌 组别第三组 成绩
实验目录 前言 (1) 实验一含水量试验 (2) 实验二密度实验 (5) 实验三液限和塑限试验 (7) 实验四固结试验 (13) 实验五直接剪切试验 (18)
前言 土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。 土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。
实验一 含水量试验 一、概述 土的含水率 是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达 到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。 二、实验原理 土样在在105℃～110℃温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后， 即可认为是干土质量s m ，挥发掉的水分质量为w s m m m =-。 三、实验目的 测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力 四、实验方法 含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅用烘干法来测定。 烘 烘干法是将实样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 （一）仪器设备 （1）保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱； （2）称量200g 、最小分度值0.01g 的天平； （3）玻璃干燥缸；
实验日期_____________教师签字_____________ 同组者_____________审批日期_____________ 实验名称：拉伸和压缩试验 一、试验目的 1.测定低碳钢材料拉伸的屈服极限σs 、抗拉强度σb、断后延伸率δ及断 面收缩率ψ。 2.测定灰铸铁材料的抗拉强度σb、压缩的强度极限σb。 3.观察低碳钢和灰铸铁材料拉伸、压缩试验过程中的变形现象，并分析 比较其破坏断口特征。 二、试验仪器设备 1.微机控制电子万能材料试验机系统 2.微机屏显式液压万能材料试验机 3.游标卡尺 4.做标记用工具 三、试验原理（简述） 1
四、试验原始数据记录 1.拉伸试验 低碳钢材料屈服载荷 最大载荷 灰铸铁材料最大载荷 2.灰铸铁材料压缩试验 直径d0 最大载荷 教师签字：2
五、试验数据处理及结果 1.拉伸试验数据结果 低碳钢材料： 铸铁材料： 2.低碳钢材料的拉伸曲线 3.压缩试验数据结果 铸铁材料： 3
4.灰铸铁材料的拉伸及压缩曲线： 5.低碳钢及灰铸铁材料拉伸时的破坏情况，并分析破坏原因 ①试样的形状（可作图表示）及断口特征 ②分析两种材料的破坏原因 低碳钢材料： 灰铸铁材料： 4
6.灰铸铁压缩时的破坏情况，并分析破坏原因 六、思考讨论题 1.简述低碳钢和灰铸铁两种材料的拉伸力学性能，以及力-变形特性曲线 的特征。 2.试说明冷作硬化工艺的利与弊。 3.某塑性材料，按照国家标准加工成直径相同标距不同的拉伸试样，试 判断用这两种不同试样测得的断后延伸率是否相同，并对结论给予分析。 5
七、小结（结论、心得、建议等）6
岩石力学研究新进展报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 专业：岩土工程
岩石力学研究新进展报告 1 引言 时光如白驹过隙，一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。这一学期的学习，使我在岩石力学方面有了很大的启发，特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。 岩石力学可以作为固体力学的一个新分支，用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。岩石力学经过近50年的发展，在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用，随着科学技术的进步，岩石力学涉及的领域会进一步扩大。岩石力学是一门内涵深，工程实践性强的发展中学科。岩石力学面对的是“数据有限”的问题，输入给模型的基本参数很难确定，而且没有多少对过程（特别是非线性工程）的演化提供信息的测试手段。另一方面，对岩体的破坏机体还不能准确的解释。岩石力学所涉及的力学问题是多场（应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相（固、液、气）影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。这就表明，工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的，其大多数是高度非线性的。目前，岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的，可以广泛接受和适用的概化模型并不多。基于此，近年来，多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起，为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法，更能激发研究者的创新精神，这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。 本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。由于时间和精力有限（最近导师安排的任务非常多，而且要准备英语和政治期末考试），每部分内容除第一大段的研究新进展综述外，只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明，包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文，这12篇学术论文我都比较仔细的看了。以后若有机会和时间，我会在导师和各位老师同学的不吝赐教下，努力做岩石力学的创新性研究，届时会在文献综述部分查阅和介绍更多最新以及更优秀的文献。 2 分形岩石力学 从古至今，岩石已成为人们熟知的工程材料，它是由矿物晶粒、胶结物质和大量各种不同阶次、不规则分布的裂隙、薄弱夹层等缺陷构成，是一种成分和结构高度复杂的孔隙体。岩石力学经过近50年的发展，人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质，提出了多种岩石力学分析和计算方法，为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。19世纪70年代Mandelbrot创立分形几何学，提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无序的复杂结构、现象或行为的新方法，从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域，并且在经济学等社会科学也有很巧妙的应用。19世纪80年代，分形几何学开始应用于岩石力学研究，开始形成分形岩石力学这一门新兴交叉学科。人们逐渐发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍，不仅岩石的自然结构性状、缺陷几何形态、分布以及地质结构产状、断层几何形态、分布都观察到分形特征或分形结构，而且岩石体强度、变形、破断力学行为以及能量耗
土力学 实验报告 姓名 班级 学号
含水量实验 一、实验名称：含水量实验 二、实验目的要求 含水量反映了土的状态，含水量的变化将使土的一系列物理力学性质指标 也发生变化。测定土的含水量，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其他物理力学性质指标不可缺少的一个基本指标。 三、试验原理 土样在100~105℃温度下加热，途中自由水首先会变成气体，之后结合水也会脱离土粒的约束，此时土体质量不断减少。当图中自由水和结合水均蒸发脱离土体，土体质量不再变化，可以得到固体矿物即土干的重。土恒重后，土体质量即可被认为是干土质量m s ，蒸发掉的水分质量为土中水质量m w =m-m s 。 四、仪器设备 烘箱、分析天平、铝制称量盒、削土刀、匙、盛土容器等。 五、试验方法与步骤 1.先称量盒的质量m 1，精确至0.01g 。 2.从原状或扰动土样中取代表性土样15~30g （细粒土不少于15g ，砂类土、有机质土不少于50g ），放入已称好的称量盒内，立即盖好盒盖。 3.放天平上称量，称盒加湿土的总质量为m 0+m ，准确至0.01g 。 4.揭开盒盖，套在盒底，通土样一样放入烘箱，在温度100~105℃下烘至质量恒定。 5.将烘干后的土样和盒从烘箱中取出，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温。 6.从干燥器内取出土样，盖好盒盖，称盒加干土质量m 0+m s （准确至0.01g ） 。 六、试验数据记录与成果整理 含水量试验（烘干法）记录 计算含水量：%100) () ()(000?++-+= s s m m m m m m w 实验日期 盒质量 m 0/g 盒+湿土质 量（m 0+m ）/g 盒+干土质 量（m 0+m s ） /g 水质量/g 干土质量m s /g 含水量w/% 1 2 3 4=2-3 5=3-1 4/5
长沙理工大学 岩石力学试验报告 年级班号姓名同组姓名实验日期月日理论课教师：指导教师签字：批阅教师签字： 实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七
试验一、岩石单向抗压强度的测定 一、试验的目的： 测定岩石的单轴抗压强度Rc。当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。 二、试样制备： 1、试料可用钻孔岩心或坑槽探中采取的岩块。在取料和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。 2、本次试验采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.4cm，高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。 3、对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径之比宜为2.0～2.5。 4、制备试样时采用的冷却液，必须是洁净水，不许使用油液。 5、对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石，应采用干法制样。 6、试样数量：每组须制备3个。 7、试样制备的精度。 (1)在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。 (2)两端面的不平行度，最大不超过0.05mm。 (3)端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25。 三、试样描述： 试验前的描述，应包括如下内容： 1、岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，风化程度，胶结物性质等特征。 2、节理裂隙的发育程度及其分布，并记述受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 3、量测试样尺寸，检查试样加工精度，并记录试样加工过程中的缺陷。 试件压坏后，应描述其破坏方式。若发现异常现象，应对其进行描述和解释。 四、主要仪器设备：
材料力学 实验报告 对应课程 学号 学生 专业 班级 指导教师 成绩总评 学年第学期
目录 1.低碳钢及铸铁拉伸破坏实验???????????????(3 ) 2.低碳钢及铸铁压缩破坏实验???????????????(8 ) 3.引伸计法测定材料的弹性模量??????????????( 12 ) 4.低碳钢及铸铁扭转破坏实验???????????????(15) 5.载荷识别实验?????????????????????( 19) 成绩总评定 : 拉伸压缩测E扭转载荷识别
低碳钢及铸铁拉伸破坏实验 实验日期： 同组成员： 一、实验目的及原理 二、实验设备和仪器 1、试验机名称及型号： 吨位： 精度： 2、量具名称： 精度： 三、实验步骤 （一）、低碳钢、铸铁拉伸实验步骤：
四、试样简图 低碳钢试样 实验前实验后试 样 简 图 铸铁试样 实验前实验后试 样 简 图
五、实验数据及计算 低碳钢拉伸试验 （一）试件尺寸 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)（2）(1)（2）（1） ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 断后标断口直径 d 1 ( mm )距 L1 12平均( mm )断口（颈缩处）最小横截面面 积 A1 ( mm2 ) 屈服极限：强度极限：断后延伸率： F s s (MPa) A0 F b b (MPa) A0 ( L 1 L O ) 100% L0
A0 A1100% 断面收缩率： A0 铸铁拉伸试验 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)（2）(1)（2）（1） ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 F b 强度极限：b(MPa ) （二）绘出低碳钢的“力—位移、及铸铁的“ 力－位移”曲线低碳钢铸铁
岩石力学数值试验实验报告 姓名：郑周立学号： 1108010103 班级：采矿111班指导教师：左宇军 同组人：郑周立、周义现、胡斌、朱红伟、高言、 王坤 实验名称：圆孔对岩石力学性质影响的数值加载 试验 2014年5月16日
圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验 一、实验目的: 1.通过对RFPA2D学习，知道RFPA2D基本使用方法。 2.了解RFPA2D模拟试验的条件和RFPA2D的基本功能。 3.通过操作端部效应对岩石力学性质影响的数值实验，了解每一步操作以及岩石破裂过程，最终完成实验得到结果。 二、实验原理: RFPA-2D是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值试验工具。 三、 1、试样尺寸： 100mm*51mm 2、基元数: 100*51 3、应力分析模式: 平面应变 4、圆孔：半径10mm 5、加载方式：单轴压缩 6、加载条件：竖向位移加载 7、均质度m=2 8、加载量：每步0.002mm
9、实验内容： （1）、应力-应变曲线； （2）、强度； （3）、破坏模式 四、实验内容： (一)、操作步骤： 第一步启动RFPA，新建模型建立存放的根目录 第二步划分网格，单击在弹出的窗口中设置模型的大小，单击确定第三步选择施加荷载模式... （二）实验结果 弹性模量图 第1步
第4步（开始破坏） 第7步（开始横向破坏） 第32步（彻底破坏） 第200步
最大剪应力图第1步
第4步（开始破坏） 第33步（彻底破坏） 第200步 最大主应力图
篇一：材料力学实验报告答案 材料力学实验报告 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） 四、实验结果处理（4分） ?s??b? psa0pba0 ＝300mpa 左右＝420mpa 左右 ＝20～30％左右＝60～75％左右 ?? l1?l0 ?100％ l0a0?a1 ?100％ a0 ?＝ 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。 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（0.5分） 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm （0.5分） 三、实验数据（1分）四、实验结果处理（2分） ?b? pb =740mpaa0 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？
岩石力学实验指导书及实验报告 班级 姓名 山东科技大学土建学院实验中心编
目录 一、岩石比重的测定 二、岩石含水率的测定 三、岩石单轴抗压强度的测定 四、岩石单轴抗拉强度的测定 五、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度 试验） 六、岩石变形参数的测定 七、煤的坚固性系数的测定
实验一、岩石比重的测定 岩石比重是指单位体积的岩石（不包括孔隙）在105～110o C 下烘至恒重的重量与同体积4o C 纯水重量的比值。 一、仪器设备 岩石粉碎机、瓷体或玛瑙体、孔径0.2或0.3毫米分样筛、天平（量0.001克）、烘箱、干燥器、沙浴、比重瓶。 二、试验步骤 1、岩样制备：取有代表性的岩样300克左右，用机械粉碎，并全部通过孔径0.2（或0.3）毫米分样筛后待用。 2、将蒸馏水煮沸并冷却至室温取瓶颈与瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸馏水洗净，注入三分之一的蒸馏水，擦干瓶的外表面。 3、取15g 岩样（称准到0.001克）得g 借助漏斗小心倒入盛有三分之一蒸馏水的比重瓶中，注意勿使岩样抛撒或粘在瓶颈上。 4、将盛有蒸馏水和岩样的比重瓶放在沙浴上煮沸后再继续煮1～1.5小时。 5、将煮沸后的比重瓶自然冷却至室温，然后注入蒸馏水，使液面与瓶塞刚好接触，注意不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 1。 6、将岩样倒出，比重瓶洗净，最后用蒸馏水刷一遍，向比重瓶内注满蒸馏水，同样使液面与瓶塞刚好接触，不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 2。 三、结果：按下式计算： s d g g g g d 1 2-+= 式中：d ——岩石比重； g ——岩样重、克； g 1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g 2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； d s ——室温下蒸馏水的比重、d s ≈1
扭 转 实 验 一．实验目的： 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。 三．试验原理： 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。（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.a 低碳钢实验（华龙试验机） （1）量直径： 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。。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，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： 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。 （4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 （5）观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验（青山试验机） （1）量直径： 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。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，s τb τb τ 0d S M b M 0d
ANSYS上机实验报告 小组成员：郝梦迪、赵云、刘俊 一、实验目的和要求 本课程上机练习的目的是培养学生利用有限单元法的商业软件进行数值计算分析，重点是了解和熟悉ANSYS的操作界面和步骤，初步掌握利用ANSYS建立有限元模型，学习ANSYS分析实际工程问题的方法，并进行简单点后处理分析，识别和判断有限元分析结果的可靠性和准确性。 二、实验设备和软件 台式计算机，ANSYS10.0软件 三、基本步骤 1）建立实际工程问题的计算模型。实际的工程问题往往很复杂，需要采用适当的模型在计算精度和计算规模之间取得平衡。常用的建模方法包括：利用几何、载荷的对称性简化模型，建立等效模型。 2）选择适当的分析单元，确定材料参数。侧重考虑一下几个方面：是否多物理耦合问题，是否存在大变形，是否需要网格重划分。 3）前处理（Preprocessing）。前处理的主要工作内容如下：建立几何模型（Geometric Modeling），单元划分（Meshing）与网格控制，给定约束（Constraint）和载荷（Load）。在多数有限元软件中，不能指定参数的物理单位。用户在建模时，要确定力、长度、质量及派生量的物理单位。在建立有限元模型时，最好使用统一的物理单位，这样做不容易弄错计算结果的物理单位。建议选用kg，N，m，sec；常采用kg，N，mm，sec。 4）求解（Solution）。选择求解方法，设定相应的计算参数，如计算步长、迭代次数等。 5）后处理（Postprocessing）。后处理的目的在于确定计算模型是否合理、计算结果是否合理、提取计算结果。可视化方法（等值线、等值面、色块图）显
《土力学与基础工程》 土 工 实 验 报 告 书 学院：环资学院 班级：地质1301班 姓名：郑 学号：20131140 时间：2015.11.24
目录 实验一侧限压缩实验 (3) 1实验目的 (3) 2实验原理 (3) 3仪器设备 (3) 4操作步骤 (3) 5实验数据整理 (4) 实验二直接剪切实验 (7) 1土的抗剪强度及实验方法 (7) 1.1 土的抗剪强度 (7) 1.2实验目的 (7) 1.3实验原理 (7) 2 直接剪切实验步骤 (7) 2.1 仪器设备 (7) 2.2 操作步骤 (7) 2.3 实验数据整理 (8) 三、三轴压缩实验 (10) 1实验目的 (10) 2实验原理 (10) 3实验设备 (10) 4实验步骤 (10) 5计算与绘图 (10) 6实验记录 (12) 四、实验总结 (12)
实验一 侧限压缩实验 1实验目的 通过测定变形和压力的关系或者孔隙比与压力的关系、变形和时间的关系，进而计算单位沉降量 i s 、压缩系数 v 、压缩指数c C 、压缩模量s E 。 2实验原理 实验基于构成土骨架的矿物颗粒在土体变形过程中保持刚性且竖向变形是连续的假设前提。 3仪器设备 （1）固结仪：试样面积302 cm ,高为2cm ； （2）加压设备：称量500kg~1000kg 。感量为0.2kg~0.5kg 的磅秤。 （3）百分表：量程10mm ，分度值为0.01mm ； （4）其它：钢丝锯、天平、环刀、刮土刀等。 4操作步骤 （1）制备式样：取面积为302 cm 的环刀抹上适量的凡士林并称量，记录读数为42.9g ，取原状土按一定的含水量制备试样，用环刀切取土样并用天平称量，记录数据为162.0g ； （2）土样装入固结仪器中：先装入下透水石，再将带有环刀的试样小心装入护环，在装入固结仪容器内，然后放上透水石和加压盖板，至于加压框下，对准加压框架的正中，安装量表。（透水石的湿度应尽量与试样保持一致）； （3）为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加1KPa 预压荷载，然后调整量表归零； （4）对试样施加压力，加压等级分别为50.0、100、200、300、400、1600KPa ； （5）需要确定原状土的先期固结压力时，加压率应小于1，可采用0.5或0.25倍。最后一级压力应大于1000KPa ； （6）第一级压力的大小取决于土的软硬程度，此次实验采取50KPa ； （7）加荷后按下列时间顺序计量表读数：6”、15”、1’、2’15”、4’、6’15”、9’、12’15”、16’、20’15”、25’、30’15”、36’、42’15”、49’、64’、100’、200’、400’、23h 和24h ，至稳定为止。（中间加压等级只读数0’’、60’’即可）； （8）固结稳定标准规定为每级压力下压缩24h ； （9）整理设备，清理实验仪器。
中国矿业大学矿业工程学院实验报告
《岩层控制》实验报告 实验一矿山岩体力学实验 注：包括岩石抗拉、抗压、抗剪三个内容。 岩石的抗拉强度试验 一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 二、实验仪器 （1）钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 （2）劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。 （3）游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。（4）材料实验机。 三、实验原理 图3-1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χy r/R 0.5 -0.5x σyσx y 压缩拉伸应力值/MPa 160120804040 图3-1 劈裂实验应力分布示意图四、实验内容
(1) 了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； (2) 学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； (3) 学会间接测试岩石抗压强度及数据处理方法。 五、 实验步骤 （1） 测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、裂隙、风 化程度、含水状态机加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表1-1内。 （2） 检查试件加工精度，测量试件尺寸，填入记录表内。 （3） 选择材料实验机度盘时，一般应满足下式：0.2 P 0< P max <0.8P 0 （4） 通过试件直径两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线。把试件放入夹具内，夹具上、下刀刃对准加载基线，用两侧夹持螺钉固定好试件，或用两根直径2.0mm 的钢丝放在加载基线上，钢丝间用橡皮筋固定。 （5） 把夹好试件的夹具或夹好钢丝的试件放入材料实验机的上、下承压板之间，使试件的中心线和材料实验机的中心线在一条直线上。 （6）开动材料实验机，施加数百牛载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.03~0.05MPa/s 的速度加载，直至试件破坏。 （7）记录破坏载荷，对破坏后的试件进行摄影或描述。 六、 注意事项 （1） 记录试件的完整状态， （2） 选择合适的材料实验机及合适的实验机度盘值， （3） 夹具对试件的加载方向要与试件的轴线在一平面上， （4） 选择合适的加载速率。 七、 数据处理 表1-1 计算试件单向抗拉强度： R 1= 102?DL P π=5.98MPa 式中 R 1—试件的抗拉强度，MPa ； P —试件破坏载荷，kN; D —试件直径，cm; L —试件厚度，cm 。 八、误差分析 （1）试件自身各方面的影响； （2）系统误差；
吉林铁道职业技术学院 土力学实验报告 班级________________ 学号：________________ 姓名：________________ 小组：
实验一土的颗粒分析实验 一、目的与适用范围 颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数的试验方法，可分为筛析法和沉降分析法。其中沉降分析法又有密度计法和移液管法等。对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛分析的方法来测定，而对于粒径小于0.075mm 的土粒则用沉降分析方法来测定。 这里我们仅对筛析法进行介绍。 二、筛析法 筛析法就是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组的质量占该土总质量的百分数。筛析法是测定土的颗粒组成最简单的一种试验方法，适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。 （一）仪器设备 1、分析筛； ①圆孔粗筛，孔径为60mm，40mm，20mm，10mm，5mm和2mm。 ②圆孔细筛，孔径为2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，0.075mm。 2、称量1000g、最小分度值0.1g的天平；称量200g、最小分度值0.01g的天平； 3、振筛机； 4、烘箱、量筒、漏斗、研钵、瓷盘、不锈钢勺等。 （二）操作步骤 先用风干法制样，然后从风干松散的土样中，用四分法按下表称取代表性的试样，称量准确至0.1g，当试样质量超过500g时，称量应准确至1g。 筛析法取样质量
（1）将按上表称取的试样过孔径为2mm的筛，分别称取留在筛子上和已通过筛子孔径的筛子下试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不作粗筛分析。 （2）取2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再取2mm筛下的试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10~15min。 （3）按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 （4）筛后各级筛上及底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1%。 2、含有细粒土颗粒的砂土 （1）将按上表称取的代表性试样，置于盛有清水的容器中，用搅棒充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离。 （2）将容器中的试样悬液通过2mm的筛，取留在筛上的试样烘至恒量，并称烘干试样质量，准确至0.1g。 （3）将粒径大于2mm的烘干试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析。按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。 （4）取通过2mm筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，然后再过0.075mm筛，并将留在0.075mm筛上的试样烘干至恒量，称烘干试样质量，准确至0.1g。 （5）将粒径大于0.075mm的烘干试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10~15min。 （6）当粒径小于0.075mm的试样质量大于试样总质量的10%时，应采用密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。 实验一土的筛分实验报告 1、实验目的： 2、实验仪器设备： 3、实验方法：
岩体力学实验 一.实验目的 岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、变形和破坏特征。通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法；了解岩石单轴压缩过程的变形特征和破坏类型。 二.实验设备、仪器和材料 1.钻石机、锯石机、磨石机； 2.游标卡尺，精度0.02mm； 3.直角尺、水平检测台、百分表及百分表架； 4.YE-600型液压材料试验机； 5.JN-16型静态电阻应变仪； 6.电阻应变片（BX-120型）； 7.胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。 三.试样的规格、加工精度、数量及含水状态 1. 试样规格：采用直径为50 mm，高为100 mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50 mm×50 mm×100 mm的立方体，由于岩石松软不能制取标准试样时，可采用非标准试样，需在实验结果加以说明。 2. 加工精度： a 平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的位置，使百分表触头紧贴试样表面，然后水平移动试样百分表指针的摆动幅度小于10格。 b 直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2 mm，用游标卡尺检查。 c 轴向偏差：试样的两端面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺紧贴试样垂直边，转动试样两者之间无明显
缝隙。 3.试样数量： 每种状态下试样的数量一般不少于3个。 4.含水状态：采用自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内1～2 d ，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。 四.电阻应变片的粘贴 1.阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般选用120欧姆，测量片和补偿片的电阻差值不超过0.5Ω。 2.位置确定：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。 3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。 五.实验步骤 1. 测定前核对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、 裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 2. 检查试样加工精度。并测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。 3. 电阻应变仪接通电源并预热数分钟后, 连接测试导线，接线方式采用公 1—百分表 2-百分表架 3-试样 4水平检测台 图5-1 试样平行度检测示意图 1—直角尺 2-试样 3- 水平检测台 图5-2 试样轴向偏差度检测示意图 图5-3 电阻应变片粘贴
青岛黄海学院实验指导书 课程名称：材料力学 课程编码： 04115003 主撰人：吕婧 青岛黄海学院
目录 实验一拉、压实验 (1) 实验二扭转实验 (6) 实验三材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (8) 实验四纯弯曲梁的正应力实验 (12)
实验一低碳钢拉伸实验 一、实验目的要求： （一）目的 σ、延伸率δ,截面收缩率ψ。 1．测定低碳钢的屈服极限σS,强度极限 b σ,观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,绘制拉伸时2．测定铸铁的强度极限 b 的P-l?曲线。 （二）要求 1．复习讲课中有关材料拉伸时力学性能的内容;阅读本次实验内容和实设备中介绍万能试验机的构造原理、操作方法、注意事项,以及有关千分表和卡尺的使用方法。 2．预习时思考下列问题:本次实验的内容和目的是什么?低碳钢在拉伸过程中可分哪几个阶段,各阶段有何特征?试验前、试验中、试验后需要测量和记录哪些数据?使用液压式万能试验机有哪些注意事项? 二、实验设备和工具 1．万能实验 2．千分尺和游标卡尺。 3．低碳钢和铸铁圆形截面试件。 三、实验性质： 验证性实验 四、实验步骤和内容： （一）步骤 1．取表距L =100mm.画线 2．取上,中,下三点,沿垂直方向测量直径.取平均值
3．实验机指针调零. 4．缓慢加载,读出 s P .b P .观察屈服及颈缩现象,观察是否出现滑移线. 5．测量低碳钢断裂后标距长度1l ,颈缩处最小直径1d （二）实验内容： 1．低碳钢试件 (1)试件 (2)计算结果 屈服荷载 s P =22.1KN 极限荷载 b P =33.2KN 屈服极限 s σ=s P /0A =273.8MPa 强度极限 b σ=b P /0A =411.3MPa 延伸率 δ=(1l -0l )/0l *100%=33.24% 截面收缩率ψ=(0A -1A )/0A *100%=68.40% (3)绘制低碳钢P~ l ? 曲线
土力学实验报告
直剪实验 一、实验目的 测量试样的抗剪强度指标：内摩擦角与粘聚力。 二、实验原理 利用应变控制式直剪仪，分别测出在不同荷载作用下，土体发生剪切所需要的切应力，将所得结果描点连线，所得直线即为试样的抗剪强度包线。抗剪强度包线的斜率与其与纵轴的截距即分别为内摩擦角的正切值与粘聚力。 三、仪器简介 应变控制式直剪仪，其中环刀，内径61.8mm，高20mm.。位移量测设备，百分表和传感器，百分表量程应为10mm，分度值0.01mm，传感器的精度应为零级。秒表。四、操作步骤 （1）试样制备. （2）对准剪切容器上下盒,插入固定销,在下盒内放透水石和滤纸,将带有试样的环刀刃向上,对准剪切盒口,在试样上放滤纸和透水石,将试样小心地推入剪切盒内. （3）移动转动装置,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,依次加上传压板,加压框架,安装垂直位移量测装置,测记初始读数. （4）利用1.275kg，2.55kg，3.825kg，5.1kg砝码，使垂直压力分别为100、200、
300、400kPa 。 （5）垂直压力施加后，拔出固定销，立即开动秒表，以0.8mm/min 的剪切速度进行。 （6）当测力计百分表读数不变或者后退时，记下破坏值。当剪切过程中测力计百分表读数无峰值时，则剪切至剪切位移达6mm 时停止。 （7）剪切结束，吸掉盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定试样含水率。 五、数据整理 （1） 按下式计算每一试样的抗剪强度 100 ??= A R c τ 式中：1、 τ--相应于某一垂直压力的抗剪强度(kPa) 2、C —试验温度下的量力环应力 系数（kPa/0.01mm ）3、R —剪切时量力环中百分表的最大读数（0.01mm ）4、A 0—试样的初始断面积（cm 2） （2） 作抗剪强度与垂直压力的关系图 以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线。 （3）快剪试验记录 （4）绘图 表一：快剪实验记录
材料力学实验报告答案 Prepared on 22 November 2020
材料力学实验报告 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）
四、实验结果处理 （4分） 0A P s s = σ ＝300MPa 左右 0 A P b b = σ ＝420MPa 左右 ％10000 1?-= L L L δ ＝20～30％左右 ％＝ 1000 1 0?-A A A ψ ＝60～75％左右 五、回答下列问题（2分，每题分） 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。 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） 四、实验结果处理 （2分） A P b b = σ =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
《岩土力学》课程教学指导 一、本课程的性质、目的 本课程是高等学校公路与城市道路工程专业必修专业课，是一门理论与实践并重、工程性较强的课程。本课程是研究土的物理力学性质的一门学科，目的是为了更好地学习有关专业课程，也是为了更好地解决有关土的工程技术问题。 二、本课程的教学重点 1.土的物理性质及工程分类：是土力学的基础知识。 2.土中应力计算：要求掌握自重应力、基础底面压力分布与计算、掌握分布荷载作用下土中应力计算。 3.土的压缩性与沉降计算：重点掌握地基沉降计算。 4.土的抗剪强度：重点掌握强度理论和强度指标。 5.土压力计算：重点掌握两个经典土压力理论。 6.土坡稳定性分析：掌握砂性土和粘性土土坡分析方法，重点掌握条分法。 7.地基承载力：重点掌握容许承载力的确定方法。 三、本课程教学中应注意的问题 1.理论教学环节与实践性教学环节的有效结合； 2.结合教学容，及时介绍新的技术标准，新的设计规，以及公路工程的新理论、新技术，新方法； 3.要重视学生实际能力的培养。 四、本课程采用的教学方法
本课程的主要理论、技术和方法等主要容可采用课堂讲授，注重培养学生理论联系实际能力的培养。 五、课程教学资料 教材： 1.《土质学与土力学》洪毓康人民交通 2001年4月 参考书： 1.《土力学》成宇中国铁道 2000年2月 2. 《土力学地基基础》希哲清华大学 2001年6月 3.《公路工程地质勘察规》JTJ064-98 人民交通 期刊： 4.《岩土力学》 5.《路基工程》 六、成绩评定 1.平时课程作业、实习报告占本课程考核总成绩的40%，考试占60%。 2.根据《西南科技大学学分制学籍管理暂行办法》（西南科大发[2001]207号）第十二条规定：有下列情形之一者，取消考核资格，必须重修。1、学生(免修生除外)在一学期，无论何种原因，累计缺课达教学时数的三分之一者；或任课教师随机抽查缺课6次以上者； 2、有实验、作业等环节的课程，学生未按时完成实验、实验报告及作业等环节。抄袭他人实验报告、作业的，当事人双方的实验报告、作业均按作弊处理，根据学生的认错态度和补做情况，可以考虑是否