材料力学实验指导书

实验1 拉伸实验一、实验目的1、观察拉伸过程中的各种现象(包括屈服、强化、颈缩及断裂)。

2、测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。

3、测定铸铁的强度极限σb。

4、比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)机械性质的特点。

二、实验设备1、万能材料试验机2、游标卡尺三、试件为了避免试件尺寸和形状对实验结果的影响，且便于各种材料的机械性质间的互相比较，应采用国家标准GB 6228一76所规定的试件，通常采用的是低碳钢和铸铁圆棒试件，其直径d和试验段长度(标距)l满足l／d=10或5，例如：可采用d=10mm的圆棒试件。

四、实验原理材料的力学性能指标屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率是由拉伸破坏实验来确定的。

实验时，利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。

由自动绘图器绘出的拉伸图中、拉伸变形是整个试件的伸长（不只是标距部分的伸长)，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹板中的滑动等。

试件开始受力时，头部在夹头内的滑动很大，故绘出的拉伸图最初—般是曲线。

对于低碳钢材料，屈服阶段(B-C)常成锯齿形，上屈服点B受到变形和试件形状等的影响较大，下屈服点B则比较稳定，故工程上均以B点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P。

确定屈服载荷Ps时，必须注意观察指针的转动情况，一般规定测力指示首次回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷。

试件拉伸达到最大载荷Pb以前，在标距范围内的变形是均匀的．从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩．细颈出现后，横截面面积迅速减少，继续拉伸所需的载荷也变得小了，直至E点断裂为止．最初在对试件加载时，主动针即随载荷的增加向前转动，同时它还推动另外—个指针(副针)前进。

当达到最大载荷P时，主动指针开始后退，而副针则停留在载荷最大值的刻度上，副针给出的读数即为最大载荷。

铸铁试件在承受拉力变形极小时，就达到最大载荷而突然发生断裂．它没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。

材料力学试验指导书一、引言材料力学试验是评估材料力学性能的重要手段，通过对材料进行不同的试验，可以获取材料的力学性能参数，为工程设计和材料选择提供依据。

本指导书旨在提供材料力学试验的详细步骤和操作要点，以确保试验结果的准确性和可靠性。

二、试验设备1. 材料力学试验机：型号XYZ-1000，最大载荷1000kN，精度等级为0.5级。

2. 试样制备设备：包括切割机、砂轮机、磨床等。

3. 试验测量设备：包括应变计、位移计、力传感器等。

三、试验准备1. 材料选择：选择符合试验要求的材料，例如钢材、铝合金等。

2. 样品制备：根据试验要求，制备符合标准尺寸的试样，并进行必要的表面处理。

3. 试验环境：确保试验室环境温度恒定，并消除外部干扰因素。

四、试验步骤1. 弹性模量试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。

b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。

c. 计算弹性模量：根据施加的载荷和应变数据，计算试样的弹性模量。

2. 屈服强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。

b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。

c. 确定屈服点：根据载荷-应变曲线，确定试样的屈服点。

3. 拉伸强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。

b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。

c. 计算拉伸强度：根据最大载荷和试样的原始横截面积，计算试样的拉伸强度。

4. 断裂韧性试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。

b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的位移。

c. 计算断裂韧性：根据载荷-位移曲线，计算试样的断裂韧性。

五、数据处理与分析1. 数据记录：将试验过程中的载荷、应变、位移等数据记录下来。

2. 数据处理：对试验数据进行处理，包括计算平均值、标准差等统计参数。

实验一材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率 。

2．测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。

3．观察拉压过程中的各种现象，并绘制拉伸图。

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、设备及仪器1．电子万能材料试验机。

2．游标卡尺。

图1-1 CTM－5000电子万能材料试验机电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。

它具有准确的加载速度和测力范围，能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。

由计算机控制，使得试验机的操作自动化、试验程序化，试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。

图示国产CTM －5000系列的试验机为门式框架结构，拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。

图1-2 试验机的机械原理图试验机主要由机械加载（主机）、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。

（1）机械加载部分试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。

由试验机底座（底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱）、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。

上横梁、丝杠、底座组成一框架，移动横梁用螺母和丝杠连接。

当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转，移动横梁便可水平向上或相下移动。

移动横梁向下移动时，在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验；在它的下部空间可进行压缩试验。

（2）基于DSP的数字闭环控制与测量系统是由DSP平台；基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环（力、变形、位移）控制系统；8路高精准24Bit 数据采集系统；USB1.1通讯；专用的多版本应用软件系统等。

（3） 微机操作系统试验机由微机控制全试验过程，采用POWERTEST 软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线；进行数据处理分析，试验结果可自动保存；试验结束后可重新调出试验曲线，进行曲线比较和放大。

可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。

材料力学实验指导书福建工程学院土木工程系目 录 第一章 绪论§1—1 材料力学实验的作用§1—2 实验须知§1—3 实验报告的书写第二章 基本实验§2—1 钢材拉伸与压缩实验§2—2 弹性模量E和泊松比υ测定实验§2—3 材料扭转实验§2—4 纯弯曲正应力实验§2—5 弯扭组合变形实验§2—6 压杆稳定实验第一章 绪 论§1—1 材料力学实验的作用材料力学实验是材料力学课程的组成部分之一，材料的力学性能测定，材料力学的结论和理论公式的验证，都有赖于实验手段。

工程上，有很多实际构件的形状和受载荷情况较为复杂，此时，应力分析在理论上难以解决，也需通过实验手段来解决。

材料力学的发展历史就是理论和实验两者最好的融合。

材料力学实验课的目的是：1．熟悉了解常用机器、仪器的工作原理和使用方法，掌握基本的力学测试技术；2．测定材料的力学性能，观察受力全过程中的变形现象和破坏特征，以加深对建立强度破坏准则的认识；3．验证理论公式，巩固和深刻理解课堂中所学的概念；4．对实验应力分析方法有一个初步的了解。

§1—2 实验须知1．实验前，必须认真预习，了解本次实验的目的、内容、实验步骤和所使用的机器、仪器的基本原理以及对课堂讲授的理论应理解透彻。

2．要按课程表指定的时间进入实验室，完成规定的实验项目，因故不能参加者应取得教师同意后安排补做。

3．在实验室内，应自觉地遵守实验室规则及机器仪器的操作规程，非指定使用之机器、仪器，不能任意乱动。

4．实验时要严肃认真，相互配合，密切注意观察实验现象，记录下全部所需测量的数据．5．按规定日期，携同原始记录，每人交实验报告一份。

字迹要求整齐、清晰，数据书写要求用印刷体，问题回答要独立思考完成，不允许抄袭。

§1—3 实验报告的书写实验报告是实验者最后交出的成果，是实验资料的总结。

土木工程学院（部）《材料力学》课程实验指导书适用专业：土木工程贵州理工学院2015 年3月目录引言 (3)一、材料力学实验的重要性 (3)二、材料力学实验的内容 (3)三、材料力学实验的要求 (3)实验一拉伸实验 (5)一、实验目的 (5)二、试验内容 (5)三、实验原理、方法和手段 (5)四、试验组织运行要求 (6)五、实验条件 (6)六、实验步骤 (8)七、思考题 (10)八、实验报告 (10)九、其它说明 (10)实验二压缩试验 (11)一、实验目的 (11)二、实验内容 (11)三、实验原理、方法和手段 (11)四、实验组织运行要求 (11)五、实验条件 (12)六、实验步骤 (13)七、思考题 (13)八.实验报告 (13)九.其它说明 (13)试验三扭转试验 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验原理、方法和手段 (14)四、实验组织运行要求 (17)五、实验条件 (17)六、实验步骤 (18)七、思考题 (19)八、实验报告 (19)九、其它说明 (19)实验四直梁弯曲正应力测定 (20)一、实验目的 (20)二、实验内容 (20)三、实验原理、方法和手段 (20)四、实验组织运行要求 (21)五、实验条件 (21)七、思考题 (25)八、实验报告 (25)九、其它说明 (25)实验五弯扭组合变形主应力测试实验 (26)一、实验目的 (26)二、实验内容 (26)三、实验原理、方法和手段 (27)四、实验组织运行要求 (28)五、实验条件 (28)六、实验步骤 (28)七、思考题 (29)八、实验报告 (29)九、其它说明 (29)实验六压杆稳定实验 (30)引言一、材料力学实验的重要性材料力学是研究工程实际问题中构件的强度、刚度和稳定性的学科。

其研究方法一般是先进行实验，然后根据实验中的现象，做出一些假设并加以简化。

最后再进行理论分析，得出公式和结论。

但所推导出的一般性公式是否正确，还要用实验验证。

第一部分 材料的力学性能测试任何一种材料受力后都有变形产生，变形到一定程度材料就会降低或失去承载能力，即发生破坏，各种材料的受力——变形——破坏是有一定规律的。

材料的力学性能（也称机械性能），是指材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能，如强度、塑性、弹性和韧性等。

为保证工程构件在各种负荷条件下正常工作，必须通过试验测定材料在不同负荷下的力学性能，并规定具体的力学性能指标，以便为构件的强度设计提供可靠的依据。

材料的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、材料刚度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性和裂纹扩展特性等。

金属材料的力学性能取决于材料的化学成分、金相结构、表面和内部缺陷等，此外，测试的方法、环境温度、周围介质及试样形状、尺寸、加工精度等因素对测试结果也有一定的影响。

材料的力学性能测试必修实验为4学时，包括：轴向拉伸实验、轴向压缩实验、扭转实验。

§1－1 轴向拉伸实验一、实验目的1、 测定低碳钢的屈服强度eL R （s σ）、抗拉强度m R （b σ）、断后伸长率A 11.3（δ10）和断面收缩率Z （ψ）。

2、 测定铸铁的抗拉强度m R （b σ）。

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。

二、设备及试样1、 液压式万能材料试验机。

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L 0十等分，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0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。

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0L 与0S 无关。

工程力学实验指导书主讲：林植慧机械与汽车工程学院SCHOOL OF MECHANICAL AND AUTOMOTIVE ENGINEERING实验一, 二 低碳钢(Q235钢)、铸铁的轴向拉伸试验一、实验目的与要求1．观察低碳钢(Q235钢)和铸铁在拉伸试验中的各种现象。

2．测绘低碳钢和铸铁试件的载荷―变形曲线(F ―Δl 曲线)及应力―应变曲线(σ―ε曲线)。

3．测定低碳钢拉伸时的比例极限P σ，屈服极限s σ、强度极限b σ、伸长率δ、断面收缩率ψ和铸铁拉伸时的强度极限b σ。

4．测定低碳钢的弹性模量E 。

5．观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。

6．比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)的拉伸力学性能。

二、实验设备、仪器和试件1．微机控制电子万能试验机。

2．电子式引伸计。

3．游标卡尺。

4．低碳钢、铸铁拉伸试件。

三、实验原理与方法材料的力学性能主要是指材料在外力作用下，在强度和变形方面表现出来的性质，它是通过实验进行研究的。

低碳钢和铸铁是工程中广泛使用的两种材料，而且它们的力学性质也较典型。

试验采用的圆截面短比例试样按国家标准（GB/T 228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》）制成，标距0l 与直径0d 之比为51000或=d l ，如图1-1所示。

这样可以避免因试样尺寸和形状的影响而产生的差异，便于各种材料的力学性能相互比较。

图中：0d 为试样直径，0l 为试样的标距。

国家标准中还规定了其他形状截面的试样。

图 1-1金属拉伸试验在微机控制电子万能试验机上进行，在实验过程中，与电子万能试验机联机的计算机显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线(也称为F ―l ∆曲线)，如图1-2所示。

低碳钢试样的拉伸曲线(图1-2a)分为弹性阶段，屈服阶段，强化阶段及局部变形阶段。

如果在强化阶段卸载，F ―l ∆曲线会从卸载点开始向下绘出平行于初始加载线弹性阶段直线的一条斜直线，表明它服从弹性规律。

材料力学实验指导书1000字一、实验目的1、了解力学性质的测试与测量2、掌握基本的测力与测长仪器的使用方法3、掌握单轴拉伸实验的操作方法与数据处理二、实验仪器与设备1、材料试验机2、应变计与测长仪3、称量设备4、电子计算器三、实验步骤1、准备工作A、计算标称断面积S0B、提取试样C、安装应变计与测长仪2、测量伸长量与负载A、启动材料试验机B、设定实验参数C、调整实验仪器D、按压测试按钮3、实验数据处理A、绘制应力—应变曲线B、获取张应力—伸长率数据四、实验操作规范1、实验师必须熟悉操作手册与工作规程2、操作人员必须了解实验步骤与流程3、操作时必须戴上手套与护目镜4、操作人员对试样的获取、切割及其尺寸要求必须熟悉5、实验计算时必须准确获得数据6、操作人员对于材料题材知识必须有一定了解7、试验操作结束之后必须将设备归位。

五、安全事项1、实验时要始终戴上护目镜2、机器启动前要动手检查是否安装好所有设备3、试样必须安全固定4、试验中不能随意调整测试参数5、实验结束后要关闭所有设备六、注意事项1、测试数据必须准确、详尽、真实2、试验过程必须认真、仔细、谨慎3、要了解材料性质与特性4、应邀请专业人士协助5、对试质不能过度使用七、结果1、应研究数据并得出结果2、结果表明了材料的性质与特征3、结果应反映材料的本质属性本实验实验中心客户向其技术支持人员提供了材料性能测试的详细信息以及试样。

本试验旨在帮助学生了解材料性质和特性，并掌握现代测力测量工具的基本使用。

实验计算的要求是准确和实际的，并反映材料的属性，而不是表面现象。

材料力学实验指导书实验一 拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。

由本实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。

一、实验目的要求１．测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。

２．碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（L F ∆-曲线）。

３．较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。

二、实验设备和仪器材料试验机、游标卡尺、两脚标规等三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。

图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。

为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即d l 5=或d l 10=。

对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。

其截面面积和试件标距关系为A l 3.11=或A l 65.5=，A 为标距段内的截面积。

四、实验方法与步骤1、低碳钢的拉伸实验：１）试件的准备：在试件中段取标距d l 10=或d l 5=在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d （在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。

２）机的准备；首先了解材料试验机的基本构造原理和操作方法，学习试验机的操作规程。

根据低碳钢的强度极限b σ及试件的横截面积，初步估计拉伸试件所需最大载荷，选择合适的测力度盘，并配置相应的摆锤，开动机器，将测力指针调到“零点”，然后调整试验机下夹头位置，将试件夹装在夹头内。

３）进行实验：试件夹紧后，给试件缓慢均匀加载，用试验机上自动绘图装置，绘出外力F 和变形L ∆的关系曲线（L F ∆-曲线）如图所示。