材料力学电测法开放实验指导(for student)

材料力学电测法开放实验指导实验设备：与所选实验内容相应的实验设备一套、YD–88（或YE2536）型便携式超级应变仪1台。

实验用品：20W电烙铁、烙铁架、玻璃片、小螺刀、钢板尺、导线等。

消耗材料：焊丝、松香、电阻应变片、胶带纸、应变胶、酒精等。

电测法测应变的实验步骤及注意事项：一、电阻应变片的粘贴及焊接。

1. 用数字万用表检测电阻应变片的阻值，以阻值之间不超过0.5 为宜。

2. 接通20W烙铁电源，使其预热。

3. 取1米长导线若干，编好备用。

4. 用棉纱蘸取少许工业酒精清理试件上及补偿块上需粘贴应变片的表面。

5. 用小螺刀在玻璃片上调少量J–39快固胶，粘贴测试片及补偿片。

6. 用烙铁涂松香于应变片引线端及导线线端，以去除氧化层，然后焊接。

7. 用绝缘胶带使焊点与试件、焊点与补偿块绝缘；并将焊接点固定。

8. 如果测试点较多，则应将各电阻片编号。

二、以半桥为例，将测试片接于应变仪某一桥路的AB上，温度补偿片接于该桥路的BC上（YD-88型便携式式超级应变仪后板面有公共补偿端子）；根据自己的实验方案还可有其它接桥方法。

三、应变仪调试平衡1. 接通应变仪电源。

2. 调节灵敏系数档使其与应变片的灵敏系数相符。

3. 根据接桥方法选择半桥或全桥。

4. 根据接桥位置进行通道选择，有LED显示。

如数显闪动，则表明外桥接法有问题或输入超过2000微应变；如数显不稳，则表明贴片有问题。

5. 数显稳定后，用小螺刀旋动指示灯下方多圈精密电位器，直到数显为零。

四、加载、待载荷稳定后读出应变值（正值表示拉应变、负值表示压应变）。

五、实验过程中要注意安全。

六、实验完毕，关闭所有仪器，切断电源。

整理实验用品，如焊丝、松香、烙铁、烙铁架、玻璃片、胶带纸、小螺刀、钢板尺等，清理实验台。

材料力学实验指导书（适用于土木工程各专业，6学时）专业：_____________班级：_____________学号：_____________姓名：_____________学期：_____________指导教师：_____________华中科技大学力学系基本要求实验前：1. 通过网上预约实验时间和实验项目。

按每个学生小班进行预约。

2. 必须预习并完成每项实验后面所附的思考题。

3. 必须了解实验室有关注意事项。

实验中：4. 遵守各实验室相关规定和课程时间安排。

5. 按照实验指导书要求进行实验。

6. 实验中遇到问题及时向指导老师报告。

7. 保质保量完成实验项目。

实验后：8. 将本实验指导书打印并装订成册 9. 认真完成实验报告。

10. 全部完成实验后，提交给材料力学任课教师。

实验一 金属材料的拉伸和压缩实验实验日期：_____年____月____日 同组人：_____________________________实验1.1 金属材料的拉伸实验一、实验目的1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度sU σ，下屈服强度sL σ和抗拉强度b σ。

2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率δ和断面收缩率ψ。

3．测定铸铁的强度性能指标：抗拉强度b σ。

4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。

5. 学习试验机的使用方法。

二、设备和仪器1．材料试验机。

2．电子引伸计。

3．游标卡尺。

三、试样本次实验采用d 0=10mm 的圆形截面短比例试样。

比例试样的0L =K ＝5.65。

四、实验步骤试样材质辩识：铸铁试样颜色较深，表面可见凸起的小颗粒，竖直落地时声音沉闷；而低碳钢颜色较亮，表面可见刀纹，竖直落地时声音轻脆。

1．测量试样尺寸直径d 0在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向各测量一次，取其平均值。

力学实验Experiments in Mechanics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。

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)实验二静态应变应力的综合测试实验项目1 拉伸时材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (12)项目2 矩形截面梁弯曲正应力电测实验 (15)项目3 弯扭组合变形的电测试验 (18)项目4 偏心拉伸实验 (22)项目5 组合梁弯曲正应力实验 (24)项目6 工程桁架实验 (27)附录三实验数据的直线拟合 (77)附录四实验数据有效数后第一位数的修约规定 (79)附录五力学术语中英文对照索引 (83)附录六常见材料性能参数 (89)实验一 材料性能参数测定实验项目一 拉伸实验拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数，如弹性模量、强度、塑性等。

《材料力学实验》实验教学大纲一、实验基本信息课程编号:0902430中文名称:材料力学实验英文名称:Material Mechanics Experiments课程总学时:16实验学时:16开设学期:4面向专业:机类、近机类、土建类二、实验目的和任务目的:确立了“立足基础，注重能力，勇于创新”的阶梯式培养实验教学理念。

以培养综合型、应用性、高素质人才为宗旨，充分体现力学在工程学科人才培养中的基础性作用。

使学生掌握构件在各基本变形形式下的应力和变形测试方法，并会运用相应其理论进行计算。

掌握常用试验技术、仪器设备的操作, 了解和掌握当代科学技术和工程实际中先进的实验应力分析(如电测和光测等)的原理和方法;注重培养学生具有一定的创新能力和综合性实验能力。

任务:用实验方法对材料的力学性能进行测试，对简单受力形式的构件进行应力分析，为构件安全工作提供依据。

三、实验教学基本要求1、了解各种实验设备、仪器的基本工作原理，掌握它们的操作方法。

在使用大型设备的过程中，培养协作精神，逐步增强实践能力和动手能力。

2、掌握材料力学实验的基本测试方法，能够应用材料力学知识解释和分析材料的力学性能，测定材料的弹性常数、运用多种方法对构件进行静、动态应力分析。

3、在整个实验教学过程中，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的实践能力和创新精神。

四、实验项目基本情况基本实验项目(必修8学时)序实验实验项目名称内容提要实验类型实验要求备注号学时绪论及试验机操作练2 进行万能试验机的操作练习，学验证必修此栏内1 习习操作规程和安全注意事项，为容包含以后的实验打好基础。

了材料力学实 2 测定低碳钢的屈服极限、强度极验证必修验常用2 拉伸试验限、延伸率和截面收缩率、铸铁的三种的强度极限。

观察过程的各种现象，并绘制拉伸图。

基本方法，为1 测定低碳钢的剪切屈服极限、剪验证必修必修内圆轴扭转实验切强度极限、铸铁的剪切强度极容，总3 限。

观察低碳钢和铸铁试件的扭计有8 转破坏形式。

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。

江西应用科技学院《材料力学》实验指导书编制人：审核人：江西应用科技学院城市建设学院2015 年 5 月实验项目一 低碳钢的拉伸实验一、实验目的1.了解微机控制万能材料试验机的工作原理，演示试验机的基本操作方法；2.测定低碳钢的抗拉强度σb 、屈服强度σS 、伸长率δ及截面收缩率ψ；3.观察低碳钢在拉伸过程中的现象和试样的破坏特征，分析断口破坏原因，绘制拉伸曲线图及断口示意图。

二、实验设备万能材料试验机、游标卡尺、直尺。

三、实验原理根据国标GB228-99的试件形状如图1-1所示，图中L 0所说试件的变形就是指这一段的变形。

L c 两端是试验机夹持的部分。

试件在拉伸时，其尺寸、较，必须按国家标准GB6397-99分为比例和定标距两种试样，表1-1L=11.3A （长试件）或5.65A （短试件）。

A 点以前，杆件仅有弹性变形，且P 和L 成线性关系，即遵守虎克定律：ΔL=EAPL（1-1） A 点以后，曲线不再保持直线，至B ´点开始屈服，以后成锯齿形，B 点为载荷下降的最低点。

B ´点的数值与试件加载速度、试件形式等有关，而B 点的数值比较稳定，工程上常取B 点的载荷作为屈服载荷。

因此屈服应力σs =P s /A 。

到C 点，材料强化，曲线继续上升，至D 点试件开始出现颈缩，载荷达到最大值P b ，抗拉强度为：σb =0b P A （1-2）试件断裂后，用游标卡尺量得标距间长度L 1和试件收缩处面积A 1,则可得试件的塑性性能：δ＝10L L L -×100% （1-3） ψ＝10A A A -×100% （1-4） 四、实验步骤1、试件准备1）在试件中段取标距L=10d(100mm)（低碳钢试件），用试样划线机将其划分为１０等份。

2）在试件标距范围内用游标卡尺测量中间和两端三处直径，每处在互相垂直的两个方向 上个测量直径一次，选取平均直径最小的一组作为计算截面面积用。

材料力学实验指导书§5 梁弯曲正应力电测实验指导书1、概述梁是工程中常用的受弯构件。

梁受弯时，产生弯曲变形，在结构设计和强度计算中经常要涉及到梁的弯曲正应力的计算，在工程检验中，也经常通过测量梁的主应力大小来判断构件是否安全，也可采用通过测量梁截面不同高度的应力来寻找梁的中性层。

2、实验目的1、用应变电测法测定矩形截面简支梁纯弯曲时，横截面上的应力分布规律。

2、验证纯弯梁的弯曲正应力公式。

3、观察纯弯梁在双向交变加载下的应力变化特点。

3、实验原理梁纯弯曲时，根据平面假设和纵向纤维之间无挤压的假设，得到纯弯曲正应力计算公式为：Z I My=σ式中：M —弯矩 Z I —横截面对中性层的惯性矩 y —所求应力点的纵坐标（中性轴为坐标零点）。

由上式可知梁在纯弯曲时，沿横截面高度各点处的正应力按线性规律变化，根据纵向纤维之间无挤压的假设，纯弯梁中的单元体处于单纯受拉或受压状态，由单向应力状态的胡克定律E *εσ=可知，只要测得不同梁高处的ε，就可计算出该点的应力σ，然后与相应点的理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。

4、实验方案4.1实验设备、测量工具及试件：YDD-1型多功能材料力学试验机（图1.8）、150mm 游标卡尺、四点弯曲梁试件（图5.1）。

YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。

图5.1实验中用到的纯弯梁，矩形截面，在梁的两端有支撑圆孔，梁的中间段有四个对称半圆形分配梁加载槽，加载测试时，两半圆型槽中间部分为纯弯段，在纯弯段中间不同梁高部位、在离开纯弯图5.1 四点弯曲梁试件段中间一定距离的梁顶及梁底、在加工有长槽孔部位的梁顶及梁底均粘贴电阻应变片。

4.2 装夹、加载方案安装好的试件如图5.2所示。

试验时，四点弯曲梁通过销轴安装在支座的长槽孔内，形成滚动铰支座。

梁向下弯曲时，荷载通过分配梁等量地分配到梁上部两半圆形加载槽，梁向上弯曲时，荷载通过分配梁等量地分配到梁下部两半圆形加载槽，分配梁的两个加载支滚，一个为滚动铰支座，一个为滑动铰支座，这样就可保证梁在弯曲加载时不产生其它附加荷载。