材料力学实验教案
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材料力学实验 课程教案
授课时间 2015年 5 月 5 日 第 9 周 周 二 第 7-8 节
授课章节 实验五 材料轴向拉伸、压缩试验
教学目的、要求 通过本次教学，使学生们掌握电子万能试验机的操作方法和工作原理。进一步了解脆性材料和塑形材料在拉伸压缩时的不同。
教学重点及难点 1、拉伸试件的夹持方法；
2、试验机的操作方法；
3、移位法量取试件拉断后的长度。
教学方法及手段 因为知识点不多，边讲解实验仪器和实验方法，边演示仪器操作。 教学内容
及过程
作为本实验课程的第一节课，首先做自我介绍。然后介绍本实验课程的性质和上课要求，以及学生关心的成绩评定问题。
然后开始讲解实验内容：
本次实验有低碳钢的拉伸实验，铸铁的拉伸、压缩实验 。
一、实验目的
1. 观察试件受力和变形之间的相互关系；
2. 观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物
理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。
3. 测定拉伸时低碳钢的强度指标和塑性指标；测定压缩时铸铁的强度极限。
4. 学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。
讲解完实验目的后，讲解应力和断面收缩率和伸长率的计算公式。
二、实验仪器
微机控制电子万能试验机； 游标卡尺
介绍试件和实验原理。
三、实验步骤
1、拉伸实验步骤：
（1）试件准备：在试件上划出长度为l0的标距线，在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d0。
（2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。
教学内容
及过程
（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。
（4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。
（5）开始实验：点击主机小键盘上的试样保护键，消除夹持力；位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。
（6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度及断口处的最小直径（一般从相互垂直方向测量两次后取平均值）。
2、压缩实验步骤
（1）试件准备：用游标卡尺在试件中点处两个相互垂直的方向测量直径，取其算术平均值，并测量试件高度。
（2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。
（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。
（4）放置试件：试验力清零；把试件放在压盘中间，通过小键盘调节横梁位置，通过肉眼观察，到上压盘离试件上平面还有一定缝隙时停止。（注意：尽量将试件放在压盘中心，如放偏的话对试验结果甚至是试验机都有影响。
（5）开始实验：位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。
（6）记录数据：试件压断后，取下试件；记录强度载荷Fb。
实验结束后检查学生实验所需数据是否测量、记录完全，合格后方允许下课。
按学号安排值日生打扫实验室。
作业布置 完成实验指导书中的实验数据计算，了解低碳钢压缩实验
课后小结
参考资料 1、材料拉伸压缩实验报告_百度文库
/link?url=m3cz-K8_BREU9N1hAxbuM9d4mP_ShC1D8J8W1jKFHPRDLfdKEXjOdUI2Lb4ZxhAUxGrC79Z4Vm7ZAU8NgvweaxdDwFasfjKszFqMK0PGgCu 2、《材料力学》 材料力学实验 课程教案
授课时间 2015年 5 月 19 日 第 11 周 周 二 第 7-8 节
授课章节 实验六 材料弹性模量E和泊松比µ的测定
教学目的、要求 1、通过本次教学，使学生们掌握多功能试验台中拉伸装置的操作方法和工作原理。2、掌握材料弹性模量E和泊松比µ的计算公式
教学重点及难点 1、材料弹性模量E和泊松比µ的计算公式
2、几种常见的组桥方式
3、增量法
教学方法及手段 板书讲解材料弹性模量E和泊松比µ的计算公式，和增量法。演示如何进行桥路连接。
教学内容
及过程
提问讲解金属材料的弹性模量E和泊松比µ的定义
一、实验目的
1、测定常用金属材料的弹性模量E和泊松比µ。
2、验证胡克（Hooke）定律。
提问讲解什么是胡克定律
二、实验仪器
1、组合实验台中拉伸装置
2、XL2118系列力＆应变综合参数测试仪
3、游标卡尺、钢板尺
介绍多功能实验台中拉伸装置和力与应变综合参数测定仪的工作原理，以及试件的详细情况。
试件采用矩形截面试件，电阻应变片布片方式如图3-4。在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称的贴一对轴向应变片R1、R1ˊ和一对横向应变片R2、R2ˊ，以测量轴向应变ε和横向应变εˊ。
三、实验原理
1、 弹性模量E的测定
由于实验装置和安装初始状态的不稳定性，拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷P0（P0≠0）开始，采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量△P作用下，产生的应变增量△ε，并求出△ε的平均值。设试件初始横截面面积为A0，又因ll，则有
AEP0
上式即为增量法测E的计算公式。
式中 A0 — 试件截面面积
△ε — 轴向应变增量的平均值 教学内容
及过程
2、 泊松比μ的测定
利用试件上的横向应变片和纵向应变片合理组桥，为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷P0（P0≠0）开始，采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量△P作用下，横向应变增量△εˊ和纵向应变增量△ε。求出平均值，按定义
'
便可求得泊松比μ。
四、实验步骤
1、设计好本实验所需的各类数据表格。
2、测量试件尺寸。在试件标距范围内，测量试件三个横截面尺寸，取三处横截面面积的平均值作为试件的横截面面积A0。见附表1
3、拟订加载方案。先选取适当的初载荷P0（一般取P0 =10% Pmax左右），估算Pmax（该实验载荷范围Pmax≤5000N），分4～6级加载。
4、根据加载方案，调整好实验加载装置。
5、按实验要求接好线（为提高测试精度建议采用图3－5d所示相对桥臂测量方法，纵向应变εd＝2εp，横向应变εdˊ＝2εpˊ），调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。
6、加载。均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2，相对桥臂测量数据表格，其他组桥方式实验表格可根据实际情况自行设计。
7、作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验数据交指导教师检查签字。
按学号安排值日生打扫实验室。
作业布置 了解电测法的基本原理
课后小结 弹性模量E和泊松比µ都是材料的弹性常数。
参考资料 1、XL2118 多功能材料力学实验电测实验报告书
2、《材料力学》
材料力学实验 课程教案
授课时间 2015年 6 月 2 日 第 13 周 周 二 第 7-8 节
授课章节 实验七 纯弯曲梁的正应力实验
教学目的、要求 1、掌握什么是纯弯曲梁，以及梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律
2、掌握纯弯曲梁的正应力计算公式
教学重点及难点 1、根据胡克定律推导理论应力值公式iiE实实
2、实测应力值的计算公式推导
教学方法及手段 板书讲解计算公式的推导过程。演示如何进行桥路连接。
教学内容
及过程
提问讲解什么是纯弯曲。
一、实验目的
1、测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律
2、验证纯弯曲梁的正应力计算公式
提问梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律是怎样的。
讲解正应力计算公式，及推导过程
二、实验仪器
1、组合实验台中纯弯曲梁实验装置
2、XL2118系列力＆应变综合参数测试仪
3、游标卡尺、钢板尺
介绍多功能实验台纯弯曲梁实验装置，以及梁件的详细情况。
为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片
（因为之前讲解实验目的和仪器的时候已经讲解实验的计算公式和梁的具体情况，在此不再讲解实验原理）
三、实验步骤
1、设计好本实验所需的各类数据表格。
2、测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应变片到中性层的距离yi。见附表1 教学内容
及过程
3、拟订加载方案。先选取适当的初载荷P0（一般取P0 =10％Pmax左右），估算Pmax（该实验载荷范围Pmax≤4000N），分4～6级加载。
4、根据加载方案，调整好实验加载装置。此次实验让学生自己制定加载方案，不再用指导书的方案。
5、按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。接线方法采用四分之一桥和半桥两种接线方法。
6、加载。均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值εi，直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2
7、作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。
作业布置 书写实验报告，预习下一个实验
课后小结 1、本实验与上一实验的实验方法相同，均采用增量法，分级加载；
2、接线方法采用相同的桥路
参考资料 1、XL2118 多功能材料力学实验电测实验报告书
2、《材料力学》
