【正文】 伸試驗(yàn)相同。三、試件柱形(圖1)，規(guī)定1≤ ≤3，試件不能太細(xì)或太短，因減少試件端面與墊板間摩擦約束力對(duì)試件承載能力的影響，試件兩端面加工光潔度要高一些(一般要為△7～△9)，試驗(yàn)時(shí)接觸面要適當(dāng)潤(rùn)滑。驗(yàn)證低碳鋼在壓縮時(shí)的虎克定律。工程上就利用鑄鐵壓縮強(qiáng)度高這一特點(diǎn)，用它制造機(jī)床底座，泵體等受壓構(gòu)件。通過(guò)壓縮試驗(yàn)可與拉伸試驗(yàn)相比較。描下拉伸曲線，按要求填寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，整理數(shù)據(jù)，寫(xiě)出結(jié)論。測(cè)量試件：測(cè)量斷裂后試件的直徑和長(zhǎng)度，可以發(fā)現(xiàn)σ≈O，Ψ≈O。觀察自動(dòng)繪圖器上的曲線。進(jìn)行試驗(yàn)：開(kāi)動(dòng)好試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)調(diào)整與低碳鋼拉伸試驗(yàn)相同。具體方法是：如圖3所示，斷口靠近左端部，在靠近斷口端部處測(cè)量長(zhǎng)度a，應(yīng)使斷口靠近a之中部，然后緊靠a測(cè)量距離b，b之格數(shù)為：（n－m）/2,n為L(zhǎng)內(nèi)總格數(shù)，m為a所占格數(shù)，則試件拉斷后正確計(jì)算長(zhǎng)度為b的格數(shù)為偶數(shù)量 L1=a＋2b （如圖3）b的格數(shù)為奇數(shù)量 L1=a＋b1＋b2 （如圖4） 圖四六、鑄鐵拉伸試驗(yàn)步驟 試件的準(zhǔn)備：測(cè)量試件中間和兩端之處直徑d，取最小值計(jì)算截面積測(cè)量試件：將斷裂試件緊對(duì)在一起，測(cè)量端口處直徑d1,在斷口兩個(gè)互相垂直方1/3處區(qū)段內(nèi)。當(dāng)荷載達(dá)到Pb之后，試件開(kāi)始頸縮，測(cè)力指針開(kāi)始回轉(zhuǎn)，表明試件承載能力減少，到E點(diǎn)斷裂。即為流動(dòng)荷載Ps，如圖BC段，試驗(yàn)者應(yīng)記錄下此值，以備計(jì)算屈服點(diǎn)應(yīng)力值δs流動(dòng)階段結(jié)束，試件可以繼續(xù)承受更大的外力和發(fā)生變形，稱(chēng)為強(qiáng)化階段如圖C至D段。自動(dòng)繪圖裝置可繪出試件受力和變形的關(guān)系圖，如圖1。進(jìn)行試驗(yàn)：慢速加載。檢查試車(chē)：由教師檢查以上準(zhǔn)備情況，開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，加少量荷載（勿使超過(guò)比例極限）檢查試驗(yàn)機(jī)，繪圖機(jī)構(gòu)工作是否正常。按需要放大倍數(shù)調(diào)節(jié)好自動(dòng)繪圖器，裝上繪圖紙，以備畫(huà)出P—ΔL曲線。估計(jì)低碳鋼σb，計(jì)算打斷試件所需的最大荷載。取最小值作為計(jì)算截面面積用。五、低碳鋼的拉伸步驟試件的準(zhǔn)備，試件中段取標(biāo)距L=50mm，在標(biāo)距兩端刻線（或沖眼）做為標(biāo)志。A1一斷后最細(xì)部分截面積。Pb —最大荷重。至到斷裂，這一階段叫頸縮階段。這種常溫下經(jīng)塑性變形后，材料強(qiáng)度提高，塑性降低的現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化。此階段：強(qiáng)化后的材料就產(chǎn)生了殘余應(yīng)變，卸載后再重新加載，具有和原材料不同的性質(zhì)，材料的強(qiáng)度提高了。此吁可記錄下屈服點(diǎn)Ps。彈性階段— OA 屈服階段— BC強(qiáng)化階段— CD頸縮階段— DE 由實(shí)驗(yàn)可知彈性階段卸荷后，試樣變形立即消失，這種變形是彈性變形。矩形試件截面面積Ao和標(biāo)距Lo之間關(guān)系應(yīng)為 或 試件兩端為夾持部分，因夾具類(lèi)形不同，圓形試件端部可做成圓柱形，階梯形或螺紋形如圖1。園形試件標(biāo)距L。圖1為圓形截面標(biāo)準(zhǔn)試件和比例試件的國(guó)標(biāo)規(guī)定。為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)可以互相比較，試件形狀尺寸必須按國(guó)家桶準(zhǔn)GB228—76的規(guī)定制造成標(biāo)準(zhǔn)試件。二、試驗(yàn)設(shè)備儀器及量具液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，劃線臺(tái)，游標(biāo)卡尺；小直尺。觀察斷口，比較低碳錒和鑄鐵兩種材料的拉伸性能。鑄鐵的σb 。在機(jī)構(gòu)制造和建筑工程等許多領(lǐng)域，有許多機(jī)械零件或建筑構(gòu)件是處于受拉狀態(tài)，為了保證構(gòu)件能夠正常工作，必須使材料具有足夠的抗泣強(qiáng)度，這就需要測(cè)定材料的性能指標(biāo)是否符臺(tái)要求，其測(cè)定方法就是對(duì)材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，因此，金屬材料的拉伸試驗(yàn)及測(cè)得的性能指標(biāo)，是研究金屬材料各種使用條件下，確定其工作可靠性的主要工具之一，是發(fā)展新金屬材料不可缺少的重要手段，所以拉伸試驗(yàn)是測(cè)定材料力學(xué)性能的一個(gè)基本試驗(yàn)。金屬的力學(xué)性能可用強(qiáng)度極限σb、屈服極限σs、延伸率δ、斷面收縮率Ψ和沖擊韌度αk五個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。按規(guī)定時(shí)間提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告要獨(dú)立完成，書(shū)寫(xiě)工整，計(jì)算、圖表等要清晰整齊。五、 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完畢請(qǐng)指導(dǎo)老師檢查允許后方可開(kāi)動(dòng)機(jī)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)六、 遵守課堂紀(jì)律，保持實(shí)驗(yàn)室內(nèi)安靜和清潔實(shí)驗(yàn)完必要整理機(jī)器、工具、桌椅，按規(guī)定位置擺放好。 對(duì)所用儀器，工具要注意保持整潔，不得隨意亂丟。 對(duì)儀器設(shè)備的使用方法不清楚時(shí)，應(yīng)向指導(dǎo)教師提出詢(xún)問(wèn)，避免造成設(shè)備損壞。 小組成員要有分工，并要互相配合，認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得獨(dú)自的無(wú)目的地隨意動(dòng)作，以保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。三、 以小組為單位，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)教師按上述要求，檢查學(xué)生準(zhǔn)備情況，不合格者不得參加實(shí)驗(yàn)。3 / 48實(shí)驗(yàn)規(guī)則一、 每次實(shí)驗(yàn)前要做好準(zhǔn)備，必須做到： 復(fù)習(xí)有關(guān)理論知識(shí)。材料力學(xué)性能測(cè)定，驗(yàn)證材料力學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要和課程的特點(diǎn)安排了一些典型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以期達(dá)到開(kāi)發(fā)學(xué)生智力、分析問(wèn)題和解決實(shí)際的能力。第二、驗(yàn)證材料力學(xué)的理論和定律，材料力學(xué)的理論，往往到一定的簡(jiǎn)單假設(shè)為基礎(chǔ)，這些假設(shè)多來(lái)自實(shí)驗(yàn)觀察，而所建立的理論的正確性也必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，因此驗(yàn)證理論的正確性也是材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。這些計(jì)算和分析是工程技術(shù)人員在保證安全和最經(jīng)濟(jì)的使用材料前提下，為構(gòu)建選擇材料和尺寸的必要基礎(chǔ)。工程（建筑）力學(xué)實(shí)驗(yàn)指書(shū)班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 土木工程學(xué)院力學(xué)實(shí)驗(yàn)室二00六年十月目 錄前言實(shí)驗(yàn)規(guī)則 1實(shí)驗(yàn)一金屬拉伸試驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)二 金屬壓縮試驗(yàn) 7實(shí)驗(yàn)三 金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) 10實(shí)驗(yàn)四 電測(cè)應(yīng)力分析 13附錄一、萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介…………………………………………18附錄二、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介…………………………………………22附錄三、材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介…………………………24附錄四、DH3818靜態(tài)應(yīng)變儀簡(jiǎn)介………………………………25附錄五、常用工程才料的力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)前言是材料力學(xué)課程的重要組成部分材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，是理論研究和解決工程實(shí)際問(wèn)題的手段。材料力學(xué)的基本任務(wù)是對(duì)各類(lèi)型的構(gòu)件作強(qiáng)度，剛度及穩(wěn)定的計(jì)算和分析（包括用實(shí)驗(yàn)方法）。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括以下三方面的內(nèi)容：第一、 研究和檢驗(yàn)材料的力學(xué)性能（機(jī)械性能），就是材料必須具有的抵抗外力作用而不超過(guò)允許變形或不破壞的能力，這種能力表現(xiàn)為材料的強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性及塑性等。第三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，即采用電測(cè)法，初步掌握電測(cè)法的基本原理和方法，驗(yàn)證梁彎曲時(shí)正應(yīng)力的分布和電測(cè)主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)用電測(cè)法定平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力大小和方向。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、方法和技術(shù)、機(jī)器設(shè)備的原理和使用方法。結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手，學(xué)會(huì)運(yùn)用不同的設(shè)備，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸橐院髲氖聦?shí)際工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，基本上了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?nèi)容、程序及有關(guān)儀器設(shè)備的主要原理和使用方法。二、 按照實(shí)驗(yàn)課程表所指定的時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，不得遲到早退。 實(shí)驗(yàn)小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)保管所有用具，組織分工，按實(shí)驗(yàn)步驟操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。四、 嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 按規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得隨意改變實(shí)驗(yàn)方法和步驟。 實(shí)驗(yàn)中遇到異常情況或儀器損壞，小組長(zhǎng)應(yīng)立即報(bào)告指導(dǎo)教師進(jìn)行處理，不得使用非指定儀器。七、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要有指導(dǎo)教師檢查后，學(xué)生才可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)一金屬拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是檢驗(yàn)金屬材料力學(xué)性能普遍采用的一種極為重要的基本試驗(yàn)。它是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定低碳鋼在拉伸過(guò)程中的幾個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)：屈服極限σs、強(qiáng)度極限σb、延伸率δ、斷面收縮率Ψ。觀察低碳鋼、鑄鐵在拉抻過(guò)程中的各種現(xiàn)象，繪制拉伸圖(P—ΔL圖)由此了解試件變形過(guò)程中變形隨荷載變化規(guī)律，以及有關(guān)的一些物理現(xiàn)象。了解拉仲試驗(yàn)原理和方法，掌握萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的操作要領(lǐng)、鍛煉實(shí)驗(yàn)技能。三、試件金屬材料拉伸試驗(yàn)常用圓形試件。如因材料尺寸限制等特殊情況下能做成標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，應(yīng)按規(guī)定做成比例試件。對(duì)于板材可制成矩形截面。和直徑之比，長(zhǎng)試件為L(zhǎng)o／do＝10，以δ10表示，短試件為L(zhǎng)o／do=5以δs表示。四、實(shí)驗(yàn)原理材料的機(jī)械性能指標(biāo)σs、σb、δ、Ψ是由拉伸破壞實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的，實(shí)驗(yàn)時(shí)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)給出載荷與變形關(guān)系的拉伸圖(P—ΔL圖)如圖2所示，觀察試樣和拉伸圖可以看到下列變形過(guò)程。當(dāng)負(fù)荷增加到一定值時(shí)，測(cè)力度盤(pán)的指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)或來(lái)回?cái)[動(dòng)，拉伸圖上出現(xiàn)了鋸齒平臺(tái)，即荷載不增加的情況下，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，材料處在屈服階段。當(dāng)屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗變形的能力，材料處在強(qiáng)化階段。但是斷裂后的殘余變形比原來(lái)降低了。當(dāng)荷載達(dá)到最大值Pb后，試樣的某一部位截面開(kāi)始急劇縮小致使載荷下降。實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得：Ps一屈服荷重。L1一斷后標(biāo)距部分長(zhǎng)度。由此可計(jì)算屈服極限：強(qiáng)度極限：延伸率：截面收縮率： 其中A、L均為拉伸前試件的截面面積及標(biāo)距。用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)，測(cè)量中間和兩端三處直徑d0。試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備（液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)構(gòu)造原理參看附錄一）：首先學(xué)習(xí)試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程。根據(jù)最大荷載選定試驗(yàn)機(jī)測(cè)力表盤(pán)和錘錘A、B、C、并調(diào)節(jié)緩沖手柄到相應(yīng)的位置。裝好試件，調(diào)整指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)。然后卸載（可保留少量荷載），視情況指針調(diào)零。使試驗(yàn)機(jī)指針緩慢均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)。觀察測(cè)力盤(pán)指針轉(zhuǎn)動(dòng)情況，當(dāng)指針不動(dòng)或擺動(dòng)，倒退時(shí)，說(shuō)明材料發(fā)生流動(dòng)（屈服）測(cè)力指針倒退的最小值。D段所對(duì)應(yīng)的荷載即試件能承擔(dān)的最大荷載Pb，試驗(yàn)者記錄好Pb，值以備計(jì)算。試驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)，取下試件和圖紙，打開(kāi)試驗(yàn)機(jī)回油閥，使試驗(yàn)機(jī)回到原位?？芍苯恿咳?；若不在此區(qū)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用斷口移中辦法，計(jì)算L1的長(zhǎng)度。試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備：估計(jì)鑄鐵σb值，估算拉斷試件最大荷載。檢查及試車(chē)：與低碳鋼拉伸試驗(yàn)相同。用慢速加載直到試件斷裂，記錄最大荷載Pb值。試驗(yàn)結(jié)束：關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)，取下試件，使試驗(yàn)機(jī)回原位。計(jì)算鑄鐵拉伸強(qiáng)度極限： 七、結(jié)束工作清理并復(fù)原試驗(yàn)機(jī)、工具和現(xiàn)場(chǎng)。八、思考題：低碳鋼拉伸圖大致可分幾個(gè)階段?每個(gè)階段力和變形有什么關(guān)系?低碳鋼和鑄鐵兩種材料斷口有什么不同?它們的力學(xué)性能有何不同?(比較強(qiáng)度和塑性)拉伸試驗(yàn)為什么要采用標(biāo)準(zhǔn)試件?試件載面直徑相同而標(biāo)距長(zhǎng)度不同，試件的延伸率和載面收縮率是否相同?施工中為什么把Φ10以下的鋼筋拉伸？實(shí)驗(yàn)二 金屬壓縮試驗(yàn)工程上除了有許多受拉構(gòu)件外，還有許多構(gòu)件是承受壓力酌，如機(jī)座、橋墩：屋柱等，其材料的強(qiáng)度指標(biāo)必須通過(guò)壓縮試驗(yàn)測(cè)得。例如，由拉、壓試驗(yàn)知道灰鑄鐵在拉伸、壓縮、彎曲時(shí)的強(qiáng)度極限各不相同。(一)低碳鋼的壓縮試驗(yàn) 圖1一、實(shí)驗(yàn)且的測(cè)定壓縮時(shí)的屈服極限σs。二、設(shè)備萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)