1 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。
实验一 金属材料的拉伸和压缩实验
一、实验目的
1、测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、断后伸长率δ、断面收缩率ψ。
2、测定铸铁材料拉伸和压缩时的强度极限σbt和σbc。
3、观察比较低碳钢和铸铁的破坏过程和破坏特征。
4、熟悉微控电子万能材料试验机和游标卡尺的使用。
二、实验设备和试样
1、设备：微控电子万能材料试验机，游标卡尺
2、试样：
①拉伸试样：采用圆形长比例试样 标距 L=100mm，直径d=10mm
②压缩试样：采用圆柱形试样 高度h=30mm，直径d=15mm
三、实验步骤
拉伸实验
1、试样准备
①在试样标距段的两端及中间截面处沿两相互垂直方向测量直径各一次，并对每个截面求直径的算术平均值。选用三个截面中平均直径的最小值计算截面面积。
②将标距段长度用划线机做出标记，并沿标距长度每隔10mm划标记线，以便于观察断口的位置和测量变形。
2、实验机准备
①估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。
②打开试验机钥匙开关；打开计算机主机及显示屏。
③打开控制主程序，联机。
3、装夹试样
①将试样轻夹于上、下夹头，使试样沿轴向方向。
②松开上夹头，拧紧下夹头，在微机控制界面中选中试验力清零。
③拧紧上夹头，将试样夹好。
4、录入试验参数
①单击“试样录入”，录入试样材料、形状、编号、参数及试验方法等，并保存；
②选择已录入的“试验编号”，选择（试验）曲线。
③单击参数设置，设置横梁移动速度、横梁移动方向、初始试验力、断裂百分比及计算结果选项。
④变形清零，位移清零。
5、进行实验
单击“实验开始”开启试验机，当试验力达到断裂百分比自动停止试验，并计算结果。
6、结束实验
试样断裂后，停车，取出试样，量测试样的断后标距和断后面积。
量测时将试样断后的两段紧密对接在一起，尽量保持两段的轴线位于同一直线内，若断面形成缝隙，则此缝隙也应计入断后标距。
断后标距的量测方法与断面的位置有关，若断面距最近标距端点的距离大于L0/3，则直接测量两标距端点间的距离作为断后标距L1。若断面距最近标距端点的距离小于或等于L0/3，则采用移
一 拉伸试验
一、目的
1、测定低碳钢的流动极限（屈服极限）s，强度极限b，延伸率和面积收缩率。
2、测定铸铁的强度极限b。
3、观察拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（lP曲线）。
4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性质的特点。
二、设备
1、液压式万能试验机。
2、游标卡尺。
三、试样
试件可制成圆形或矩形截面。常用试样为圆形截面的。如图1－7所示。试件中段用于测量拉伸变形，此段的长度ol称为“标矩”，两端较粗部分是装入试验夹头中的，便于承受拉力，端部的形状视试验机夹头的要求而定，可制成圆柱形（1－7），螺纹形（图1－8）或阶梯形（图1－9）。
试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果会有所影响，为了避免此各种影响，使各种材料的力学性质的数值能互相比较，所以对试件的尺寸和形状都有统一规定。目前我国规定的试样
有标准试件和比例试件两种，具体尺寸见表1－1，0.A是圆形或矩形截面面积。
试件 标距
)(mmlo 截面面积
)(20mmA 圆形试件
)(0mmd直径 延伸率表示
符号
标准试件 长 100 78.5 10 10
短 50 78.5 10 s
比例试件 长 03.11A 任意 任意 10
短 065.5A 任意 任意 s
四、原理
材料的力学性质s、b、和是由拉伸破坏试验来确定的，试验时，利用试验机的自动绘图器绘出低碳钢拉伸图（图－10）和铸铁拉伸图（图1－11）。
对于低碳材料，图1－10上的B－C为流动阶段，B点所对应的应力值称为流动极限。确定流动载荷sp时，必须缓慢而均匀地使试件产生变形，同时还需要注意观察。测力盘主针回转后所指示的最小载荷（第一次下降的最小载荷）即为流动载荷sp，继续加载，测得最大
载荷bP。试件在达到最大载荷前，伸长变形在标距范围内均匀分布的。从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后，截面面积迅速减小，继续拉伸所需的载荷也变小了，直至E点断裂。
力学实验独立设课实验指导书
1
力 学 实 验
Experiments in Mechanics
力学实验独立设课实验指导书
2
学 生 实 验 守 则
1.学生应按照课程教学计划，准时上实验课，不得迟到早退。
2.实验前应认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3.进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢纸屑杂物。有净化要求的实验室，进室必须换拖鞋。
4.做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师和技术人员的指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其物品。
5.实验中要细心观察，认真记录各种实验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6.实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7.实验完毕，应清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8.实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定的时间内交指导教师批改。
9.在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10.凡违反操作规程、擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章予以赔偿。
力学实验独立设课实验指导书
3 目 录
实验一 材料性能参数测定实验
项目一 拉伸实验 …………………………………………… 1
项目二 压缩实验 …………………………………………… 5
项目三 扭转试验 …………………………………………… 7
项目四 冲击实验 …………………………………………… 10
