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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。
《材料力学》课程教案2（二）拉伸、压缩的超静定问题设教学安排 ● 新课引入如图所示的两杆组成的桁架结构受力，由于是平面汇交力系，可由静力平衡方程求出两杆内力。
如果为了提高构件安全性，再加一个杆，三杆内力还能由静力平衡方程求出吗？● 新课讲授一、 静定结构（一）提出问题1和2两杆组成桁架结构受力如图所示，角度已知，两杆抗拉刚度相同，2211A E A E =，求两杆中内力的大小。
（二）分析：求内力⇒截面法（1截2代3列平衡方程）⇒=∑0x 021=-ααSin F Sin F N N ⇒=∑0y 0321=-++F F Cos F Cos F N N N αα 两个方程，两个未知数，可以求解。
引出静定结构：约束反力(轴力）可以由静力平衡方程完全求出。
二、 超静定结构和超静定次数（一）继续提问在现实中为了增加构件的安全性，往往可以多加一个杆，在问题一的基础上在中间再加一个3杆，抗拉刚度为33A E ，如图所示，求3杆中内力的大小。
（二）分析：求内力⇒截面法（1截2代3列平衡方程） ①静平衡方程：平面汇交力系，只能列两个平衡方程⇒=∑0x21=-ααSin F Sin F N N⇒=∑0y 0321=-++F F Cos F Cos F N N N αα 两个方程，三个未知数，解不出。
引出超静定结构：约束反力(轴力）不能由静力平衡方程完全求出。
超静定次数：约束反力（轴力）多余平衡方程的个数。
上述问题属于一次超静定问题。
三、超静定结构的求解方法（一）继续提问，引导学生深入思考：超静定到底能不能求解？实际上F 一定，作用于每个杆上的力都是确定的。
还需再找一个补充方程，材料力学是变形体，受力会引起变形，力和力的关系看不出， 先把变形关系找到，再转化成力的关系。
（重点）②几何方程——变形协调方程：要找变形关系，关键是画变形图（难点）。
节点在中间杆上，左右两杆抗拉刚度相同，角度相同，即对称，因此中间杆仅沿竖直方向产生伸长，确定最终位置。
授课章节：实验一低碳钢拉伸时力学性能的测定授课班级授课日期课题低碳钢拉伸时力学性能的测定时数21.测定低碳钢的屈服极限σ，强度极限σ，延伸率δ和截面收缩率ψ；教学目的S b2.了解液压式万能实验机的工作原理和使用方法；及要求3.会使用引伸计。
教学重点观察低碳钢在实验时的性能和变形断裂特点难点教学方法及教具试验机的使用和实验结果的处理教学方法：讲授、演示、实验教具：液压式万能试验机时间课堂设计〔教学内容、过程、方法、图表等〕分配用课件讲100min 实验一低碳钢拉伸时力学性能的测定授实验原理、实验方一、实验目的法、实验步1.验证胡克定律，测定低碳钢的弹性模量E；2.测定低碳钢的屈服极限σs骤，然后实b，强度极限σ，延伸率δ和截面际演示，再收缩率ψ；分组进行3.掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法；时间课堂设计〔教学内容、过程、方法、图表等〕分配掌握RP—1型试验机自动处理系统的使用。
二、实验设备1、设备名称：液压式万能试验机2、型号：WE—1000A〔600〕3、精度〔或分辨率〕：1%4、最大负荷：200千牛顿A(0～200kN)500千牛顿(A+B)(0～500kN)1000千牛顿(A+B+C)(0～1000kN)实验内容：测量试样尺寸；调整试验机；安装试样及引伸仪；进行预拉；加载；取下试样，恢复原状；测量；数据处理。
根据实验讲解，试验机的组成，工作原理。
实验方法、实验步骤。
先演示，再分组做作业及参考文献课后小结作业：认真填写实验报告参考文献：刘鸿文、吕荣坤主编?材料力学实验?授课章节：实验二弯曲正应力实验授课班级授课日期课题弯曲正应力实验时数2教学目的1.测定梁在纯弯曲和横力弯曲下的弯曲正应力；及要求2初步掌握电测方法。
.My教学重点验证正应力公式I难点正确掌握实验方法教学方法及教具方法：讲授、演示、实验教具：简易加载设备、数字静态应变仪、测力仪四、进行分组实验课堂设计〔教学内容、过程、方法、图表等〕实验二弯曲正应力实验一、实验目的1、验证梁的弯曲正应力在横截面上的分布规律及计算公式；2、学习用数字电阻应变仪测量应变〔应力〕的电测课堂设计〔教学内容、过程、方法、图表等〕方法。
第一章绪论一、教学目标和教学内容1、教学目标⑴了解材料力学的任务和研究内容；(2) 了解变形固体的基本假设；(3) 构件分类，知道材料力学主要研究等直杆；(4)具有截面法和应力、应变的概念。
2、教学内容(1) 构件的强度、刚度和稳定性概念，安全性和经济性，材料力学的任务；(2)变形固体的连续性、均匀性和各向同性假设，材料的弹性假设，小变形假设；(3)构件的形式，杆的概念，杆件变形的基本形式;(4)截面法，应力和应变。
二、重点与难点重点同教学内容，基本上无难点。
三、教学方式讲解，用多媒体显示工程图片资料，提出问题，引导学生思考，讨论。
四、建议学时1～2学时五、实施学时六、讲课提纲1、由结构与构件的工作条件引出构件的强度、刚度和稳定性问题。
强度：构件抵抗破坏的能力；刚度：构件抵抗变形的能力；稳定性：构件保持自身的平衡状态为。
2、安全性和经济性是一对矛盾，由此引出材料力学的任务。
3、引入变形固体基本假设的必要性和可能性连续性假设：材料连续地、不间断地充满了变形固体所占据的空间；均匀性假设：材料性质在变形固体内处处相同；各向同性假设：材料性质在各个方向都是相同的。
弹性假设：材料在弹性范围内工作。
所谓弹性，是指作用在构件上的荷载撤消后，构件的变形全部小时的这种性质；小变形假设：构件的变形与构件尺寸相比非常小。
4、构件分类杆，板与壳，块体。
它们的几何特征。
5、杆件变形的基本形式基本变形：轴向拉伸与压缩，剪切，扭转，弯曲。
各种基本变形的定义、特征。
几种基本变形的组合。
6、截面法，应力和应变截面法的定义和用法；为什么要引入应力，应力的定义，正应力，切应力；为什么要引入应变，应变的定义，正应变，切应变。
第二章轴向拉伸与压缩一、教学目标和教学内容1、教学目标⑴掌握轴向拉伸与压缩基本概念；⑵熟练掌握用截面法求轴向内力及内力图的绘制；⑶熟练掌握横截面上的应力计算方法，掌握斜截面上的应力计算方法；⑷具有胡克定律，弹性模量与泊松比的概念，能熟练地计算轴向拉压情况下杆的变形；⑸了解低碳钢和铸铁，作为两种典型的材料，在拉伸和压缩试验时的性质。
《材料力学》课程教案1（一）轴向拉伸或压缩时的变形教学安排 ● 新课引入工程当中的构件要满足强度、刚度和稳定性的要求。
之前学习了轴向拉伸或压缩时杆的内力，应力，也就是强度问题。
今天转而讨论刚度问题。
工程当中构件因不满足刚度要求而失效的例子比比皆是，所谓刚度就是构件抵抗变形的能力，即一根杆件在设计好了之后，在正常的使用情况下，不能发生太大的弹性变形。
要想限制变形，首先应计算出变形。
如何计算？● 新课讲授一、纵向变形 （一）实验：杆件在受轴向拉伸时，在产生纵向变形的同时也产生横向变形。
纵向尺寸有所增大，横向尺寸有所减少。
思考：如图所示，杆件的纵向变形（axial deformation ）的大小？ 实验结论：F l ∝∆、l l ∝∆、A l 1∝∆AlF l ⋅∝∆⇒ 需引入比例常数，方可写成等式。
比例常数？ （二）推导：杆件原长为l ，受轴向拉力F 之后，杆件长度由l 变成l 1，杆件纵向的绝对变形l l l -=∆1。
为了消除杆件长度对变形的影响，引入应变的概念ε。
当变形是均匀变形时，应变等于平均应变等于单位长度上的变形量，因此l l∆=ε。
学过的有关于ε的知识，即拉伸压缩的胡克定律（Hook’s law ）：当应力不超过材料的比例极限时，应力与应变成正比，写成表达式即：εσ⋅=E )(p σσ<，σ（stress)，ε(strain)。
杆件横截面上的应力：AF A F N ==σ 将应力和应变两式代入胡克定律中，得到：l lE AF ∆⋅=结论：纵向变形l ∆的表达式：EAFll =∆ )(p σσ< ——胡克定律（重点）含义：①E ——弹性模量，反映材料软硬的程度。
单位MPa 。
②在应力不超过比例极限时，杆件的伸长量l ∆与拉力F 成正比，与杆件的原长l 成正比，与弹性模量E 和横截面积A 成反比。
EA ——抗拉刚度，EA 越大，变形越小。
③两个胡克定律，一个是描述应力和应变的关系，一个是表示力和变形的关系，但本质上都是一样的。
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。
第一章绪论一、教学要求：1．了解材料力学的任务；2．理解对变形固体的基本假设；3．理解内力、应力、应变等基本概念；4．了解杆件变形的基本形式。
二、基本内容1、材料力学的任务材料力学主要研究固体材料的宏观力学性能，构件的应力、变形状态和破坏准则，以解决杆件或类似杆件的物件的强度、刚度和稳定性等问题，为工程设计选用材料和构件尺寸提供依据。
材料的力学性能：如材料的比例极限、屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率、弹性模量、横向变形因数、硬度、冲击韧性、疲劳极限等各种设计指标。
它们都需要用实验测定。
构件的承载能力：强度、刚度、稳定性。
构件：机械或设备，建筑物或结构物的每一组成部分。
强度：构件抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。
刚度——构件抵抗变形的能力。
稳定性——构件保持原来平衡形态的能力。
2、变形固体的性质及基本假设变形固体——在外力作用下发生变形的物体。
基本假设：1) 连续性假设：认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。
（某些力学量可作为点的坐标的函数）2) 均匀性假设：认为固体内到处有相同的力学性能。
3) 各向同性假设：认为无论沿任何方向固体的力学性能都是相同的。
3、杆件变形的基本形式基本变形1. 轴向拉伸或压缩：在一对其作用线与直杆轴线重合的外力作用下，直杆在轴线方向发生的伸长或缩短变形。
2. 剪切：在一对相距很近的、大小相同、指向相反的横向外力作用下，直杆的主要变形是横截面沿外力作用方向发生相对错动。
3．扭转：在一对转向相反、作用面垂直于直杆轴线的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕轴线发生相对转动。
4．弯曲：在一对转向相反、作用面在杆件纵向平面内的外力偶作用下，直杆的相邻横截面将绕垂直杆轴线的轴发生相对转动。
组合变形：当杆件同时发生两种或两种以上基本变形时称为组合变形。
MPF三、重点难点及教学提示重点：材料力学的任务；变形固体的概念及其基本假设；变形的基本形式。
在讲述本章的内容时，注意强调基本概念，加深理解。
第二篇材料力学绪论1．材料力学研究的问题是构件的强度、刚度和稳定性。
2. 构成构件的材料是可变形固体。
3. 对材料所作的基本假设是：均匀性假设，连续性假设及各向同性假设。
4. 材料力学研究的构件主要是杆件。
5. 内力是指在外力作用下，物体内部各部分之间的相互作用；显示和确定内力的基本方法是截面法；应力是单位面积上的内力。
6. 对于构件任一点的变形，只有线变形和角变形两种基本变形。
7. 杆件的几种基本变形形式是：拉伸（或压缩），剪切，扭转以及弯曲。
一、材料力学的任务各种机械和工程结构都由若干构件组成。
当构件工作时,都要承受力的作用。
为确保构件正常工作,须满足以下要求:(1)有足够的强度保证构件在外力作用下不发生破坏。
这就要求构件在外力作用下具有一定抵抗破坏的能力,称为构件的强度。
(2)有一定的刚度保证构件在外力作用下不产生影响其工作的变形。
构件抵抗变形的能力即为构件所具有的刚度。
(3)有足够的稳定性某些细长与薄壁构件在轴向压力达到一定数值时,会失去原有形态的平衡而丧失工作能力,这种现象称为构件丧失了稳定。
因此,对这一类构件还要考虑具有一定的维持原有形态平衡的能力,这种能力称为稳定性。
综上所述,为了确保构件正常工作,一般必须满足下列三方面要求,即构件应具有足够的强度、刚度和稳定性。
在构件设计中,除了上述要求外,还需要满足经济要求。
构件的安全与经济即是材料力学要解决的一对主要矛盾。
由于构件的强度、刚度和稳定性与构件材料的力学性能有关,而材料的力学性能必须通过实验来测定;此外,还有很多复杂的工程实际问题,目前尚无法通过理论分析来解决,必须依赖于实验。
因此,实验研究在材料力学研究中是一个重要的方面。
由上可见,材料力学的任务是:在保证构件既安全又经济的前提下,为构件选择合适的材料,确定合理的截面和尺寸,提供必要的计算方法和实验技术。
1).研究构件的强度、刚度和稳定性；2).研究材料的力学性能；3).为合理解决工程构件设计中安全与经济之间的矛盾提供力学方面的依据。
材料力学教案第一篇力学基础§2.2 材料的力学性能教学目标：通过学习材料力学性能使学生能够从各种机械零件或构件最常见的服役条件和失效现象出发，了解时效现象的微观机制，提出衡量材料时效抗力的力学性能指标；掌握各种指标的物理概念、实用意义和测试方法；明确它们之间的相互关系；分析各种因素对力学性能指标的影响，为机械设计与制造过程中正确选择和合理使用材料提供依据，重点：单向静拉伸力学性能；冲击载荷下的力学性能；应力腐蚀和氢脆。
难点：单向静拉伸力学性能；金属的断裂韧度；复合材料的力学性能。
教学课时：4教学内容：材料的性能包括：物理性能，力学性能，化学性能，和加工工艺性能。
材料的力学性能：指材料在外力作用下在强度和变形方面所表现出的性能。
材料的力学性能是通过力学实验得到的。
四种力学实验：拉伸（压缩）实验；金属的缺口冲击实验；硬度实验；弯曲实验；1.低碳钢拉伸时的力学性能含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。
碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。
GB/T228.1-2010：《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》代替了GB/T228-2002横向变形量： 横向应变：——横向变形系数（泊松比）屈服阶段（bc 段）：继续对材料加载，会出现一种现象，即在应力增加很少或不增加时，应变会很快增加，这种现象叫屈服。
• 开始发生屈服的点对应的应力叫屈服极限σs 。
• 在屈服阶段应变不断增加，而应力不变；当屈服时，材料产生显著的塑性变形，是衡量材料强度的重要指标。
强化阶段（cd 段）：经过屈服阶段以后，材料又具有了较弱的抵抗变形的能力，要使材料继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化。
Q235钢： 颈缩阶段（df 段）：● 变形特点：大比例的塑性变形伴有少量的弹性变形。
● σb －强度极限。
强化阶段最高点d 点所对应的应力。
《材料力学》课程教案3（三）载荷集度、剪力和弯矩的关系教学安排・新课引入1、画剪力弯矩图的重要性；2、分段列剪力弯矩方程，再画剪力弯矩图十分麻烦;3、是否可以根据外力直接且快速画出剪力弯矩图；4、检验剪力弯矩图正确与否很方便。
•新课讲授一、q(x)、Fs(x)、M(X)间的关系如图所示，dx推导：(I)取坐标系如图，X以向右为正，y轴向上为正。
(2)距原点X处取微段(微段上不能受集中力与集中力偶，只受分布载荷)长为dx。
(3)微段上的载荷集度q(x)可视为均布，(因为是微段)，且规定q(x)t为正+,q(x)I为负一。
(4)微段两侧横截面上的FS(X),M(X)均设为正方向，左边剪力弯矩为Fs(x),M(x),右边剪力弯矩相应有一个增量dFs(x),dM(x),所以右边剪力弯矩为Fs(x)+dFs(x),M(x)+dM(x)o(5)讨论微段平衡EF y=O F s(%)-[F s(x)÷dF s(Λ)]+q{x}dx=0用小)dx矛皿)二叫(工)二小)dx 2dx此⑴dxdΛ∕(x)dΛ- 三个式子即载荷集度、剪力、弯矩之间的导数关系。
导数关系的几何意义：剪力图在一点处的斜率等于该点处分布荷载集度的大小，弯矩图在一点处的斜率等于对应截面上剪力的大小，弯矩图的凹向决定载荷集度的正负。
F S (X 2)-Fs(x ↑)=∫x ~q{x]dx利用导数关系积分得： :Λ∕(X 2)-M(X ,)=J 2Fs(x)dx积分关系的几何意义：在X=/和X=玉两截面上的剪力之差，等于两截面间分布载荷图的面积；两截面上的弯矩之差，等于两截面间剪力图的面积。
导数关系和积分关系的几何意义用于剪力图和弯矩图的绘制与校核，一般校核时用。
二、利用导数关系推导剪力图、弯矩图的形状特征(重点、难点)ΣM c =O略去高阶微量 再取导数，得:M (x)-[A/(X )+c1M (x)]+F s (x)dx+q(x)dx-=O嚓¼(χ)夕(x) =%(x)d 2Λ∕(x)_dF s (x )2=q(6三、导数关系法（控制截面法）绘制、检验剪力弯矩图步骤（重点）（1）求梁的支座反力（悬臂梁可不求）；（2）分段，定点（其实就是定控制截面）；（3）求出这些点（或叫控制截面）的剪力和弯矩;（4）根据剪力图和弯矩图的形状特征联线。
L i L o100%材料力学实验教案实验一低碳钢的拉伸实验一、 实验名称低碳钢的拉伸实验。
二、 实验目的1 •测定低碳钢的屈服极限C S 、强度极限C b 、伸长率S 和断面收缩率W ；2 •观察低碳钢拉伸过程中的弹性变形、屈服、强化和缩颈等物理现象； 3. 熟悉材料试验机和游标卡尺的使用。
三、 实验设备1 •手动数显材料试验机 2. MaxTC22（试验机测试仪 3 •游标卡尺四、 试样制备低碳钢试样如图所示，直径d=10m m ,测量并记录试样的原始标距 L o五、实验原理1. 材料达到屈服时，应力基本不变而应变增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力，此时的应力即为屈服极限Cso2. 材料在拉断前所能承受的最大应力，即为强度极限C b o3. 试样的原始标距为L o ,拉断后将两段试样紧密对接在一起。
量出拉断后的长 度L i ,伸长率为拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，即4. 拉断后，断面处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率,L i L o100%A o A iioo%即 A ° Aigo %A o式中A o —试样原始横截面积；A i —试样拉断后断口处最小横截面积。
六、 实验步骤1 •调零。
打开力仪开关，待示力仪自检停后，按清零按钮，使显示屏上的按钮 显示为零。
2 •加载。
用手握住手柄，顺时针转动施力使动轴通过传动装置带动千斤顶的丝 杠上升，使试样受力，直至断裂。
3•示力。
在试样受力的同时，装在螺旋千斤顶和顶梁之间的压力传感器受压产 生压力信号，通过回蕊电缆传给电子示力仪，电子示力仪的显示屏上即用数字显 示出力值。
4•关机。
实验完毕，卸下试样，操作定载升降装置使移动挂梁降到最低时关闭 力仪开关，断开电源。
七、 数据处理1•记录相关数据2.计算伸长率S 和断面收缩率屮3. 在应力应变图中标出屈服极限c s 和强度极限c b八、应力应变图分析低碳钢的拉伸过程分为四个阶段，分别为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶 段和缩颈阶段。
1. 弹性变形阶段：在拉伸的初始阶段，应力和应变的关系为直线，此阶段符合 胡克定律，即应力和应变成正比；2. 屈服阶段：超过弹性极限后，应力增加到某一数值时，应力应变曲线上出现 接近水平线的小锯齿形线段，此时，应力基本保持不变，而应变显著增加，材料 失去了抵抗变形的能力，锯齿线段对应的应力为屈服极限；3. 强化阶段：经屈服阶段后， 材料又恢复了抵抗变形的能力， 要使它继续变形， 必须增加拉力，强化阶段中最高点对应的应力为材料所能承受的最大应力，即强度极限；4. 缩颈阶段：当应力增大到最大值之后，试样某一局部出现显著收缩，产生缩颈，此后使试样继续伸长所需要的拉力减小，最终试样在缩颈处断裂。
九、实验作业1. 说明测定屈服极限C s、强度极限C b、伸长率S和断面收缩率屮的实验原理及拉伸实验的实验步骤；2. 根据实验过程中记录的数据，计算材料的伸长率S和断面收缩率3. 在应力应变图中标出屈服极限C s和强度极限C b；4. 对应力应变图进行分析。
实验二测定材料弹性模量E、实验名称测定材料的弹性模量。
二、实验目的1 •掌握测定Q235钢弹性模量E的实验方法；2•熟悉CEG-4K型测E试验台及其配套设备的使用方法。
三、实验设备及仪器1. CEG-4K型测E试验台2 •球铰式引伸仪四、主要技术指标1. 试样：Q235钢，如图所示，直径d=10mm,标距L=100mm2. 载荷增重△ F=1000N （砝码四级加载，每个砝码重25N,初载砝码一个，重16N,采用1: 40杠杆比放大）五、实验原理实验时，从F0到F4逐级加载，载荷的每级增量为1000N每次加载时，记录相应的长度变化量，即为4F引起的变形量。
在逐级加载中，如果变形量A L 基本相等，则表明与A L为线性关系，符合胡克定律。
完成一次加载过程，将得到乩的一组数据，实验结束后，求亠1到乩4的平均值乩平,代入胡克定律计算弹性模量。
即F|I 0.001 -----EA备注：引伸仪每格代表0.001mm六、实验步骤及注意事项1. 调节吊杆螺母，使杠杆尾部上翘一些，使之与满载时关于水平位置大致对称。
2. 把引伸仪装夹到试样上，必须使引伸仪不打滑。
注意：对于容易打滑的引伸仪，要在试样被夹处用粗纱布沿圆周方向打磨一下。
引伸仪为精密仪器，装夹时要特别小心，以免使其受损。
采用球铰式引伸仪时, 引伸仪的架体平面与试验台的架体平面需成45°左右的角度。
3. 挂上砝码托。
4. 加上初载砝码，记下引伸仪的初读数。
5. 分四次加等重砝码，每加一次记录一次引伸仪的读数。
注意：加砝码时要缓慢放手，以使之为静载，防止砝码失落而砸伤人、物。
6. 实验完毕，先卸下砝码，再卸下引伸仪。
七、数据记录及计算1. 原始数据记录2.计算(1)各级形变量的计算(2)材料面积的计算2(3)弹性模量的计算(弹性模量单位MPa)F II 平0.001 -----EA八、实验作业1. 说明测定弹性模量E的实验原理、步骤及注意事项；2. 根据实验过程中记录的原始数据，计算材料的弹性模量E。
Wt W t其中：Wtd 3实验三低碳钢和铸铁的扭转实验一、 实验名称低碳钢和铸铁的扭转实验。
二、 实验目的1 •测定低碳钢的剪切屈服极限 S 及剪切强度极限b ；2 •测定铸铁的剪切强度极限 b ；3 •观察比较两种材料扭转变形过程中的各种现象及其破坏形式，并对试件断口 进行分析。
三、 实验设备及仪器1 .扭转试验机2 •游标卡尺四、 试样制备低碳钢和铸铁试样如图所示，直径d=10mm ,分别测量并记录试样的原始标 距L 。
五、实验原理扭转实验是将材料制成一定形状和尺寸的标准试样，置于扭转试验机上进行的，利用扭转试验机上面的自动绘图装置可绘出扭转曲线， 并能测出金属材料抵 抗扭转时的屈服扭矩T S 和最大扭矩T b 。
通过计算可求出屈服极限 S 及剪切强度 极限bWtd 316(2)低碳钢的屈服极限S及剪切强度极限b 的计算(单位MPa )W t 六、实验步骤1 .测量试件标距；2 •选择试验机的加载范围，弄清所用测力刻度盘； 3. 安装试样，调整测力指针；4. 实验测试。
开机缓慢加载，注意观察试件、测力指针和记录图，记录主要数 据，在低碳钢扭转时，有屈服现象，记录测力盘指针摆动的最小扭矩为屈服扭矩 T s ,直至实验结束记录最大扭矩 T b ；5.铸铁在扭转时无屈服现象，直至实验结束记录最大扭矩T b ；6. 关机取下试件，将机器恢复原位。
七、数据记录及处理1.原始数据记录材料 直径d o (mm)标距L 0(mm)屈服扭矩T s (Nm)最大扭矩T b (Nm)低碳钢 10铸铁102.计算(1) 抗扭截面系数 W t 的计算(单位mmT bW t(3)铸铁剪切强度极限b 的计算(单位MPaW t八、绘制断口示意图并分析破坏原因⑻低碳钢断口示意图(b)铸铁断口示意图破坏原因分析：低碳钢材料的抗剪能力低于抗拉(压)能力，低碳钢扭转时沿最大切应力的作用面发生断裂，为切应力作用而剪断，因此，其破坏断面与曲线垂直，见图(a) 所示；铸铁材料的抗拉强度较低，铸铁扭转时沿最大拉应力的作用面发生断裂，由应力状态可知，纯剪切最大拉应力作用的主平面与X 轴夹角为45°，因此，铸铁圆形试件破坏断面与轴线成45°螺旋面，如图(b) 所示。
九、实验作业1 .说明测定低碳钢剪切屈服极限S、剪切强度极限b及铸铁剪切强度极限b的实验原理及步骤；2. 根据实验过程中记录的原始数据，计算低碳钢的剪切屈服极限S、剪切强度极限b及铸铁的剪切强度极限b;3. 绘制低碳钢和铸铁的断口示意图，并分析其破坏原因。
实验四矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验一、实验名称矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验二、实验目的1 •学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法；2•测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论公式计算结果进行比较，验证弯曲正应力计算公式的正确性。
三、实验设备1. WS G 80型纯弯曲正应力试验台2 •静态电阻应变仪四、主要技术指标1.矩形截面梁试样图i试样受力情况材料：20 号钢，E=208X 109Pa；跨度：L=600mm a=200mm L i=200mm横截面尺寸：高度h=28mm宽度b=10mm2. 载荷增量载荷增量△ F200N （砝码四级加载，每个砝码重10N采用1: 20杠杆比放大），砝码托作为初载荷，F0=26 N o3. 精度满足教学实验要求，误差一般在5%左右。
五、实验原理如图1所示，CD段为纯弯曲段，其弯矩为M -Fa，则M0 2.6N ?m ,2M 20N?m。
根据弯曲理论，梁横截面上各点的正应力增量为：My理—I—（1）z式中：y为点到中性轴的距离；Iz为横截面对中性轴z的惯性矩，对于矩形截面I z （2）12由于CD段是纯弯曲的，纵向各纤维间不挤压，只产生伸长或缩短，所以各点均为单向应力状态。
只要测出各点沿纵向的应变增量，即可按胡克定律计算出实际的正应力增量实。
实E （3）在CD段任取一截面，沿不同高度贴五片应变片。
1片、5片距中性轴z的距离为h/2，2片、4片距中性轴z的距离为h/4，3片就贴在中性轴的位置上。
测出各点的应变后，即可按（3）式计算出实际的正应力增量实，并画出正应力实沿截面高度的分布规律图，从而可与（1）式计算出的正应力理论值理进行比较。
六、实验步骤及注意事项1. 开电源，使应变仪预热。
2•在CD段的大致中间截面处贴五片应变片与轴线平行，各片相距h/4，作为工作片；另在一块与试样相同的材料上贴一片补偿片，放到试样被测截面附近。
应变片要采用窄而长的较好，贴片时可把试样取下，贴好片，焊好固定导线，再小心装上。
3. 调动蝶形螺母，使杠杆尾端翘起一些。
4. 把工作片和补偿片用导线接到预调平衡箱的相应接线柱上，将预调平衡箱与应变仪联接，接通电源，调平应变仪。
5. 先挂砝码托，再分四次加砝码，记下每次应变仪测出的各点读数。
注意加砝码时要缓慢放手。
6. 取四次测量的平均增量值作为测量的平均应变，代入（3）式计算可得各点的弯曲正应力，并画出测量的正应力分布图。
7 •加载过程中，要注意检查各传力零件是否受到卡、别等，受卡、别等应卸载调整。
8•实验完毕将载荷卸为零，工具复原，经指导老师检查方可关闭应变仪电源七、数据处理1 •计算弯曲梁截面各点处的理论正应力增量(1) 记录测点的位置(2) 计算矩形横截面对中性轴z的惯性矩Izbh12(3) 根据公式直接计算各点的理论正应力增量My理I z2 •计算弯曲梁截面各点处的实际正应力增量(1)各测点原始数据记录(2) 各测点应变增量的计算(3) 各测点实际正应力增量的计算3 •计算各测点理论与实际正应力的误差 e100%八、实验作业1 •说明矩形梁纯弯曲正应力电测实验的原理、实验步骤及注意事项等；2•分别计算各测点的理论和实际弯曲正应力增量，验证弯曲正应力公式的正确性；3 •绘制弯曲正应力沿截面高度的分布规律图实验五测定材料切变模量G、实验名称测定材料切变模量G o二、实验目的1 •掌握测定Q235钢切变模量G的实验方法;2 •熟悉NY-4型扭转测G仪的使用方法。
