文档介绍：材料力学实验指导书

任兴利编

燕山大学力学实验室
前言
实验是进行科学研究的重要方法,科学史上许多重大发明是依靠科学实验
而得到的,许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力应变的
线性关系就是虎克于 1668 年到 1678 年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来
的。不仅如此,实验对材料力学有着更重要的一面,因为材料力学的理论是建
立在将真实材料理想化,实际构件典型化,公式推导假设化基础之上的,它的
结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能断定。在解决
工程设计的强度,刚度等问题时,首先要知道材料的力学性能和表达力学性能
的材料常数。这些常数只有靠材料试验才能测试。有时实际工程中构件的几何
形状和载荷都十分复杂,构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据,这种
情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。所以材料力学实验是学习材
料力学课程不可缺少的重要环节。材料力学实验包括以下三个方面的内容。
一、测定材料的力学性质。材料的力学性质通常是通过拉伸、压缩、扭转、
断裂韧性测试等试验来测定的。通过这些试验,学会测量材料力学性能的基本
方法。在工程上,各种材料的力学性能是设计构件时不可缺少的依据。
二、验证理论公式的正确性。在理论分析中,将实际问题抽象为理想模型,
并做出某些科学假设(如弯曲中的平截面假定等),使问题简化,从而推出一
般性结论和公式,这是理论研究中常用的方法。但是这些假设和结论是否正确,
理论公式能否应用于实际之中,必须通过实验来验证。
三、实验应力分析。在工程实践中,很多构件的形状和受载情况比较复杂,
单纯依靠理论计算不易得到正确的结果,必须用实验的方法来了解构件的应力
分布规律,从而解决强度问题,这种办法称为实验应力分析。目前实验应力分
析的方法很多,这里只介绍应用较广的电测法。
通过材料力学的实验课,要求学生初步掌握试验方法;各种试验机、电阻
应变仪等试验设备的使用方法;以及实验结果整理方法等基本内容。
实验守则
一、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室,不得迟到、早退。
二、每次实验前,要仔细阅读实验指导书,基本了解实验内容,目的,实
验步骤及机器和仪器的主要原理与使用方法等。
三、以小组为单位进行实验。小组长负责管理使用的设备,并组织分工和
统一指挥。
四、要爱护实验室的一切设备,非指定使用的机器设备不得乱动,以免发
生危险或损坏事故。
五、在实验过程中,如机器或仪器发生故障应立即向实验指导人员报告,
进行检查以便及时排除故障,保证实验的正常进行。
六、实验结束后,要清理机器、仪器工具。如有损坏、应及时向实验指导
人员报告,听候处理。
七、要保持实验室的清洁和安静,养成良好的科学作风。
八、实验完毕后,要认真做好实验报告,并对思考进行讨论。
实验一拉伸实验

拉伸实验是检验材料机械性能的最基本的实验。
一、实验目的
——万能材料试验机的构造和工作原理,掌握其操作规
程及使用时的注意事项。
(流动极限)σs,强度极限σb、伸长率δ、断面
收缩率ψ。
b。
,并利用自动绘图装置绘
制拉伸图(P 一ΔL 曲线)。
(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的机械性质。
二、实验设备和量具
:游标卡尺、钢尺、分规。
:万能材料试验机。

图 1-1 液压式万能材料试验机外形图
下面将万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下:
在材料力学实验中,最常用的机器是万能材料试验机。它可以做拉伸、压
缩、剪切、弯曲等试验,故习惯上称它为万能材料试验机,简称为全能机。全
能机有多种类型。这里仅对常用的两种类型介绍如下:
1)WE——10 型液压摆式万能材料试验机
WE—10 型液压摆式万能材料试验机的外形如图 1—1,它的构造原理示意
图如图

图 1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图
(1)加力部分在试验机的底座上,装有两根固定立柱 2,立柱支承着
固定横梁 3 及工作油缸 4。当开动油泵电动机后,电动机带动油泵 5,将油箱
里的油,经送油阀 23 送至工作油缸 4,推动其工作活塞 6,使上横