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材料力学实验

材料力学实验. 主讲 闫冰洁. 机电工程实验中心. 《材料力学》实验. 力学性能试验 一、拉伸试验 二、压缩试验 三、扭转试验. 应力分析实验 四、矩形截面梁的纯弯曲 五、薄壁圆筒的弯扭组合变形. 实验一 拉伸试验. 一、试验目的. 1 ． 测定低碳钢拉伸弹性模量 E ；. 2 ． 测定低碳钢拉伸力学性能 ( s s 、 s b 、 d 、 y ) ；. 3 ． 测定灰铸铁抗拉强度 s b 。. 二、试验仪器. 1 ． 万能材料试验机 ；. 2 ． 引伸仪 ；. 3 ． 游标卡尺 。. 标距.

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Presentation Transcript

  1. 材料力学实验 主讲 闫冰洁 机电工程实验中心

  2. 《材料力学》实验 力学性能试验 • 一、拉伸试验 • 二、压缩试验 • 三、扭转试验 应力分析实验 • 四、矩形截面梁的纯弯曲 • 五、薄壁圆筒的弯扭组合变形

  3. 实验一 拉伸试验 一、试验目的 1．测定低碳钢拉伸弹性模量E； 2．测定低碳钢拉伸力学性能(ss、 sb 、 d、 y )； 3．测定灰铸铁抗拉强度sb。 二、试验仪器 1．万能材料试验机； 2．引伸仪； 3．游标卡尺。

  4. 标距 主动指针：反映载荷瞬时大小； d0 标点 试验机读数表盘 l0 被动指针：反映最大载荷； 三、试样 1．材料类型 低碳钢： 灰铸铁： 塑性材料的典型代表 脆性材料的典型代表 尺寸符合国标的试样 2．标准试样： 标距：等截面测试部分长度

  5. t b l0 1)圆形截面 l0=10d0 l0= 5d0 2)矩形截面 或

  6. F F Dl l DF d(Dl)2 DF d(Dl)1 Dl O 四、试验原理 1．低碳钢拉伸弹性模量E 等量逐级加载法：

  7. Fb 颈缩阶段 F Fe Fs Fp 屈服阶段 强化阶段 冷作硬化 线弹性阶段 Dl O 2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 sb 、 d、 y ) 屈服点： 抗拉强度： 伸长率： 断面收缩率：

  8. 低碳钢拉伸试验现象： tmax引起 屈服： 颈缩： 断裂：

  9. F Fb Dl O 3．测定灰铸铁抗拉强度sb 抗拉强度：

  10. d0 h0 实验二 压 缩 试 验 一、试验目的 1．测定低碳钢压缩屈服点ssc； 2．测定灰铸铁抗压强度sbc。 二、试验仪器 万能材料试验机。 三、试样 粗短圆柱体： h0=1~3d0 标准试样：

  11. F Fsc 拉伸试验 Dl O 四、试验原理 1．测定低碳钢压缩屈服点ssc 压缩屈服点：

  12. 低碳钢压缩试验现象： 低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。

  13. F Fbc 拉伸试验 Dl O 2．测定灰铸铁抗压强度sbc 强度极限： 灰铸铁压缩 试验现象： tmax引起

  14. 实验三 扭 转 试 验 一、试验目的 1．测定低碳钢切变模量G； 2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb； 3．测定灰铸铁抗切强度tb； 4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破 坏情况。 二、试验仪器 1．扭转试验机； 2．扭角仪。

  15. d l d0 三、试样 1．测低碳钢G采用自制试样： 2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试样：

  16. l d T a Dd b F F j O 四、试验原理 1．低碳钢切变模量G 等量逐级加载法：

  17. T tb T< Ts T= Ts T= Tb Tb ts dr r Ts ts j tb O 2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb 抗切强度： 屈服切应力：

  18. 低碳钢扭转试验现象： 屈服： tmax引起 断裂：

  19. T j Tb O 3．测定灰铸铁抗切强度tb 抗切强度： 灰铸铁扭转试验现象： 断裂： 拉应力引起

  20. 实验四 矩形截面梁的纯弯曲 一、实验目的 1．测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的 分布规律，并与理论值比较； 2．熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用。 二、实验仪器 1．纯弯曲试验装置； 2．YJ28A—P1OR型静态数字电阻应变仪。

  21. F b F/2 F/2 m z m a a h y F/2 FQ + + - F/2 Fa/2 M 三、试验原理 1．结构示意图及理论值计算 m—m截面： ——纯弯曲

  22. DF 温度补偿片 2 2 1 1 0 0 1' 1' 2' 2' 2．布片示意图及试验值 3．等量逐级加载法：

  23. 实验五 薄壁圆筒的弯扭组合变形 一、试验目的 1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的 大小及方向； 2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别 由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。 二、试验仪器 1．弯扭组合试验装置； 2．YJ28A—P1OR型静态数字电阻应变仪。

  24. D d I l I I-I截面 a F 三、试验原理 1．结构示意图 I-I截面 内力：

  25. B R9 R6 R12 R3 R2 R11 R8 R5 D C R10 R4 R1 R7 A D A C B 2．布片示意图 A、B、C、D四点各贴-45o、0o、45o应变花 约定蓝线应变片为-45o ，白线为 0o ，绿线为45o

  26. 3．等量逐级加载法 4．指定点(B、D)的主应力大小及方向 共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水平下分别测B、D两点6个应变片的应变值 1)实验值： 主应力大小： 主应力方向： a是主应力与圆管轴线的夹角

  27. t s s B t 2)理论值(以B点为例)： 内力 应力 按平面应力状态分析得到： s1、 s2、 s3、 a0分别与试验值比较

  28. B R11 R5 A C D 5．弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量 1)由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片 2)弯矩M对应的正应力测量 取圆筒上下(B、D)两点0o应变片接成半桥线路

  29. B R1 R3 A C R9 R7 D R7 R3 C A T R9 R1 FQ 3)扭矩T对应的切应变测量 取圆筒前后(A、C)两点-45o、 45o四个应变片接成全桥线路 A C

  30. 由胡克定律得

  31. B R1 R3 A C R7 R9 D R7 R3 C A T R9 R1 FQ 4)剪力FQ对应的切应变的测量 仍取A、C两点-45o、 45o四个应变片接成全桥线路，与3)不同在于R9、R7换位

  32. 6．相关理论值计算 1)I-I截面内力增量： 2)I-I截面应力增量： 3)应变增量：

  33. D l a g a 6．纯剪切应力状态g 与e 1关系的另一推导 x

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