材料力学实验报告

材料力学实验报告

班级： 姓名： 学号：

福建工程学院土木工程系

目 录

试验一 钢材拉伸和压缩实验

试验二 实验三 实验四 实验五 实验六

实验一

弹性模量E和泊松比测定实验材料扭转实验 纯弯曲正应力实验 弯扭组合变形实验 压杆稳定实验 1

拉伸和压缩实验报告

班级： 姓名：

一、实验目的

二、实验设备

三、试件形状简图

四、试件原始尺寸

1、拉伸试件 原始标距 l0(mm) ⑴ 低碳钢 铸 铁 直 径 d0（mm） 截面Ⅰ ⑵ 平均 ⑴ 截面Ⅱ ⑵ 平均 ⑴ 截面Ⅲ ⑵ 平均 最小横截面积(mm2) 材 料

2、压缩试件 材 料 低碳钢 铸 铁 长度L（mm） ⑴ 直 径 d0（mm） ⑵ 平均 截面面积A0 （mm2） 五、实验数据

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1、拉伸实验 材 料 低碳钢 铸 铁 2、压缩实验 材 料 低碳钢 铸 铁

屈服荷载Psc（kN） 最大荷载Pbc（kN） 屈服荷载Ps 或PsL（kN） 最大荷载 Pb（kN） 断后标距 l1（mm） 断裂处最小直径d1（mm） ⑴ ⑵ 平均 六、作图（定性画，适当注意比例，特征点要清楚） 受力特征 材料 PL曲线 断口形状和破坏特征 低 碳 钢 拉 伸 铸 铁 低 碳 钢 压 缩 铸 铁 七、材料拉、压力学性能计算

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低 碳 钢 项 目 计算公式 屈服极限 s或sL（MPa） 强度极限 b（MPa） 延伸率 10（％） 截面收缩率 （％） 压缩屈服极限 sc（MPa） 压缩强度极限 bc（MPa） 计算结果 计算公式 铸 铁 计算结果 八、问题讨论

根据实验结果、判断选择下列括号中的正确词： 铸铁拉伸受（拉、剪）应力破坏； 铸铁压缩受（剪、压）应力破坏；

铸铁抗拉能力（大于、小于、等于）抗压能力； 低碳钢抗剪能力（大于、小于、等于）抗拉能力； 低碳钢的塑性（大于、小于、等于）铸铁的塑性； 若制造机床的床身，应该选择（铸铁、钢）为材料； 若制造内燃机汽缸活塞杆，应该选择（铸铁、钢）为材料。

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实验二

弹性模量E和泊松比测定实验报告

班级： 姓名：

一、实验目的

二、实验设备

三、试件尺寸 断面尺寸d（mm） 材 料 宽 铝合金 厚 截面积(mm2) 四、实验数据和计算 序号 应变读数 载荷 P（N） 1 2 ΔP（N） 轴向应变（106） εPd pd 横向应变（106） pd pd 初载 5

序号 应变读数 载荷 P（N） ΔP（N） 轴向应变（106） εPd pd 横向应变（106） pd pd 3 4 5 6 7 8 ΔP均 （N） pd pd 均值 实验结果： E计算公式 计算公式 E计算结果 （MPa）

计算结果 6

实验三

材料扭转实验报告

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一、实验目的

二、实验设备

三、试件尺寸 试件直径 d（mm） 材 料 截面Ⅰ 低碳钢 截面Ⅱ 截面Ⅲ 抗扭截面模量Wp(mm3) 铸 铁

四、实验数据记录 材 料 项 目 低 碳 钢 参加扭转长度 l'(mm) 屈服扭转 铸 铁 TS（N m） 破坏扭转 Tb（N m） 破坏时扭转角 （°）

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五、材料扭转力学性能计算 低 碳 钢 项 目 计算公式 扭转屈服极限 计算结果 计算公式 计算结果 铸 铁 s（MPa） 扭转强度极限 b（MPa） 破坏时单位扭角 （°/mm）

六、作图（定性画，适当注意比例，特征点要清楚） 材料 T曲线 断口形状和特征 低 碳 钢 铸 铁

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实验四

纯弯曲正应力实验报告

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一、实验目的

二、实验设备

三、记录

1、试件梁的数据及测点位置 物理量 材料： 弹性模量： E= MPa 梁宽b= mm 梁高h= mm 距离a= mm 跨度L= mm 惯矩IZ= cm4 测 点 位 置 布片图 测点号 1 2 3 4 5 6 9 几何量 坐标 (mm) y1= y2= y3= y4= y5= y6= y7= 7

2、应变实测记录

测点号 1 ε 2000 3000 0 3000 0 3000 ∆ε ε 2 ∆ε ε 3 ∆ε ε 4 ∆ε ε 5 ∆ε ε 6 ∆ε ε 7 ∆ε ε 8 ∆ε 次 应变() 荷载 (N) 0 1000 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 三次应变平均值 E (MPa) 最大荷载：Pmax= N

最大弯矩：Mmax= Pmax·a = N·mm

四、实验结果的处理 1、描绘应变分布图

根据应变实测记录表中第Ⅰ次实验的记录数据，将1000N、2000N和3000N荷载下测得的各点应变值分别绘于图3-1方格纸上。

用“最小二乘法”求最佳似合直线，设拟合各实测点的直线方程为式中

ky

—— 各测点的应变值；

y—— 各测点的坐标（离中性轴的距离）； k—— 梁弯曲变形的曲率（待定系数）。

则

iikyi

Qi172i2kyii i17nQ0，2ikyiyi0 ki1 10

yii17ikyi172i0，

kyii177iyi12i

由此求出在荷载1000N、2000N和3000N下的三个直线方程为 1000N 2000N 3000N 同时作直线于图3-1中。

2、实测应力分布曲线与理论应力分布曲线的比较

根据应变实测记录表中各点的实测应力值，描绘实测点于图3-2方格纸上。用“最小二乘法”求最佳似合直线：my。

myii177iyi12i

并作直线（画实线）于图3-2中。同时画出理论应力分布直线（画虚线）。



图3-1 应变分布图

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(MPa) 图3-2 应力分布图

3、实验值与理论值的误差（见下表） 测 点 号 拟合线上应力值 1 2 3 4 5 6 7 '实 （MPa） 理论值 理=My（MPa） IZ误差 '理实100% 理

五、问题讨论

根据所绘制的应变分布图试讨论以下问题： （1） 沿梁的截面高度，应变是怎样分布的？ （2） 随荷载逐级增加，应变分布按怎样规律变化的？ （3） 中性层在横截面上的什么位置？ （4） 试求泊松比。

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实验五

弯扭组合变形实验报告

班级： 姓名：

一、实验目的

二、实验设备

三、试件尺寸、材料 物理量 材料： 弹性模量：E = MPa 泊松比：  几何量 试件计算长度l= mm 加力杆长度 a= mm 试件外径 D= mm 试件内径 d= mm 试件壁厚 t= mm 截面抵抗矩w = mm3 截面抵抗矩wT= mm3 四、计算 （1）写出计算公式 xw 应力分量 理 论 计 算 xyT 1 主应力 3 主方向 0 1 13

实 测

主应变 计 算 3 1 主应力 3 主方向 0 （2）计算结果比较

弯曲与扭转组合变形实验数据记录表

应变值 -45° (με) （R4） B 0 （R5） ε (με) ∆ε (με) ° D 45 （R6） ε (με) ∆ε (με) ° 次序 -45 （R10） ε (με) ∆ε (με) °0 （R11） ε (με) ∆ε (με) ° 45 （R12） ε (με) ∆ε (με) °荷载值(N) (με) 0 60 120 1 180 240 300 0 2 300 0 3 300 三次差值的 平均值 ε ∆ε (με) 实验值与理论值的比较 测点 比较内容 主应力1 B 主应力3

理论值 14

实验值 误差百分率 理实100% 理= = 主方向0 主应力1 D 主应力3 主方向0

理实90100% = = = 实理100% 理理实90100% = 五、作图

根据实测结果在原始单元体图上画主单元体，并注明主应力的大小和方向。

测点 B（俯视） D（仰视） 单元体图

六、问题讨论

（1）本实验中，如果在B、D两测点处，只用两片电阻应变片测定该点处的主应力，试问两片应变片的粘贴方向应如何？

（2）本实验中，若试件在弯扭的同时，管内再施加内压力p。试写出B、D两测点的主应力大小和方向的理论计算公式。

实验六

压杆稳定实验报告

班级： 姓名：

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一、实验目的

二、实验设备

三、试件尺寸 物理量 材料： 弹性模量：E = MPa

几何量 试件宽度b= mm 试件厚度 t= mm 试件长度 l= mm 四、记录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 载 荷（N） P ΔP 读数应变（με） εPd ΔεPd 五、实验结果处理

Q (N)

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pd() 实验测得的临界力Pcr实 N 理论算得的临界力Pcr理实验值与理论值的比较： 误差百分率

六、问题讨论

1、两端铰支的中心压杆在压力小于临界力时为什么也有侧向挠度？

2、从实测所得的Q —pd图中可以看到，两者的关系是非线性的，问杆内的应力是否还属于弹性范围？

2EIminL2 N

Pcr实Pcr理Pcr理100% %

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