材料力學實驗報告大全集講解

1、工程力學實驗大全集班級：學號：姓名：11試驗機操作練習實驗報告一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備三、思考題 （見實驗指導(dǎo)書必做）22 低碳鋼和鑄鐵拉伸實驗報告一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備三、試件形狀簡圖3四、實驗數(shù)據(jù)表 1實驗前試件原始尺寸記錄標距直徑 d0 (mm)最小橫截面材料L0橫截面橫截面橫截面面積(mm)(1) (2) 平均 (1)(1) 平均(1) (1) 平均A 0 (mm2)低碳鋼鑄 鐵表 2實驗后低碳鋼尺寸記錄材料標距 L 1斷口直徑1斷口截面積1mm2(mm)d (mm)A低碳鋼表 3測算低碳鋼彈性彈性模量E 的實驗記錄 ( 從力變形關(guān)系圖上去查得 )載荷 Pi引伸儀標距長變形量增量單項

2、彈性模量 (Gpa)度內(nèi)的變形量(l ) il i 1l iPl 0（）EiKNl i (mm)（）l iA0iiii000011121242223633348444510555612666P2KN引伸儀標距 l 0 50 mm4表 4測定屈服載荷和極限載荷的實驗記錄材料屈服載荷 Ps （KN）極限載荷 Pb （KN）低碳鋼鑄鐵五、低碳鋼試件拉伸時主要力學性能的計算結(jié)果1彈性模量E1 nEiGpan i 12屈服極限sMpasPA 03強度極限bPbMpaA 04延伸率L1L0100% =%L05截面收縮率A 0A1%A 0100% =六、鑄鐵試件拉伸時主要力學性能的計算結(jié)果強度極限 bPbM

3、paA 05七、思考題 （見實驗指導(dǎo)書必做）63低碳鋼和鑄鐵壓縮實驗報告一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備三、試件形狀簡圖7四、實驗數(shù)據(jù)試件幾何尺寸及測定屈服和極限載荷的實驗記錄試件幾何尺寸屈 服極 限材最小面高度載 荷載 荷料直徑0積 A 00Ps(KN)Pb(KN)d (mm)h(mm2)(mm)低平平平碳12均12均12均鋼平平平鑄212121均均均鐵五、試件壓縮時主要力學性能的計算結(jié)果1低碳鋼屈服極限2鑄鐵強度極限sMpasP A 0bMpabP A 08六、思考題 （見實驗指導(dǎo)書必做）9 4低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)實驗報告一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備三、試件形狀簡圖10四、實驗數(shù)據(jù)表 1試件幾何尺寸低 碳

4、鋼均值鑄鐵均值平均1截面 11截面 1平均22直徑1直徑1截面 2d0截面 222d0(mm)1(mm)截面 31截面 3220最小平均直徑 d0(mm)最小平均直徑 d (mm)22橫截面積 A0（mm）橫截面積 A0（ mm）抗扭截面系數(shù)3抗扭截面系數(shù)3Wn1(mm)Wn2(mm)表 2測定屈服和極限扭矩的實驗記錄材料屈服扭矩 Ts（Nm）極限扭矩 Tb（ N m）低碳鋼鑄鐵五、試件扭轉(zhuǎn)時主要力學性能的計算結(jié)果1低碳鋼剪切屈服極限3TsMpas4 Wn12低碳鋼剪切強度極限3TbMpab4 Wn13鑄鐵剪切強度極限TsMpabWn 211六、思考題 （見實驗指導(dǎo)書必做）125梁的純彎曲實驗

5、報告一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備名稱及型號三、測試裝置的力學模型13四、實驗記錄數(shù)據(jù)表 1. 試件尺寸及裝置尺寸加力器到支試件彈性模量 梁高度 梁寬度 梁跨度 L慣性矩放大倍座的距離 a4材料ayE（ GP） h（） b（） （）I（ ） 數(shù) K（）表 2. 試件測點位置測點編號12345測點坐標 z（imm）M=表3. 測定應(yīng)變實驗記錄P(N)P(N)測點 1測點 2測點 3測點 4測點 51122334455-6-6-6-6-6-610-6-6-6-61010 101010101010101020304050P(N)1 10-62 3 45 10-6 10-610-610-6K P a214五

6、、計算結(jié)果1. 各點正應(yīng)力增量i 實 ，理論值i 理 及相對誤差測點編號12345實驗正應(yīng)力增量i 實Ei理論應(yīng)力增量i 理M ziI Y相對誤差i理i實100%i理2用上表測點的實 和理 繪成沒截面高度Z 的變化曲線。z15六、思考題 （見實驗指導(dǎo)書必做）16實驗一測定金屬材料拉伸時的力學性能實驗日期年月日指導(dǎo)教師同組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備（規(guī)格、型號）三、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理試樣尺寸實驗前：標距mm直徑mm橫截面面積mm 2實驗后：標距mm最小直徑mm橫截面面積A1低碳鋼試件實驗數(shù)據(jù)屈服載荷FslkN最大載荷FbdkN屈服應(yīng)力sFsAAMPa抗拉強度bFbAl 1MPad1伸長率l1l

7、100%l斷面收縮率AA1100%mm 2A17試樣草圖實驗前：.dl實驗后：試樣尺寸實驗前：直徑mm橫截面面積mm2試樣草圖實驗前：.d實驗后：四、實驗結(jié)果分析討論拉伸圖F.Ol灰鑄鐵試件實驗數(shù)據(jù)最大載荷Fbd kN抗拉強度FbbAAMPa拉伸圖F.Ol18實驗二測定金屬材料壓縮時的力學性能實驗日期年月日指導(dǎo)教師（簽字）同組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備（規(guī)格、型號）三、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理材低碳鋼灰鑄鐵料試樣dmm，Admm，A尺mm 2mm2寸試實 驗 前實 驗 后實 驗 前實 驗 后樣.草圖dd實屈服載荷Fs最 大載荷Fbc驗kNkN數(shù)FsFbc據(jù)屈 服 應(yīng) 力抗 壓 強 度sbcAAMP

8、aMPa19FF壓縮圖OlOl四、實驗結(jié)果分析討論20實驗三金屬材料扭轉(zhuǎn)破壞實驗實驗日期年月日指導(dǎo)教師（簽字）同組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備（規(guī)格、型號）三、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理材料低碳鋼試樣dmm ，Wpd 316尺寸mm3試.d.樣實驗前：草實驗后：圖屈服扭矩TsN m最大扭矩Tb實N m驗Ts數(shù)屈服切 應(yīng)力sWp據(jù)MPa抗切強度bTbWpMPa灰鑄鐵dmm ，d 3Wp16mm 3.d.實驗前：實驗后：最大扭矩TbN m抗 切 強 度 bTbMPaWp21TT扭轉(zhuǎn)圖OO四、 實驗結(jié)果分析討論22實驗四測定金屬材料的彈性模量E實驗日期年月日指導(dǎo)教師（簽字）同組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備（

9、規(guī)格、型號）三、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理試 樣 尺 寸： 厚 h =mm，寬 b =mm，橫截面面積 Amm 2載荷 ( N)應(yīng)變讀數(shù)（）F讀增量應(yīng)變片 R1 讀數(shù)應(yīng)變片 R2讀數(shù)增量數(shù)F1增量 122增量均值 FN增量均值彈性模量EF106GPaA四、誤差原因及分析23實驗五矩形截面梁的純彎曲正應(yīng)力電測實驗實驗日期年月日指導(dǎo)教師（簽字）同組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備（規(guī)格、型號）三、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理試樣尺寸及材料參數(shù)： amm， bmm， hmm， I zmm4， EGPa測點應(yīng)變1 點2 點3 點4 點5 點( )yyyyy載荷 ( N )mmmmmmmmmm讀數(shù)增量讀數(shù) 增量讀數(shù) 增量讀數(shù)

10、 增量讀數(shù) 增量讀數(shù) 增量FN12345實E( MPa)理 M y ( MPa)I z誤差（ %）四、誤差原因及分析24一、拉伸實驗報告標準答案實驗?zāi)康模阂娊滩摹嶒瀮x器見教材。實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理 ：例 : ( 一 ) 低碳鋼試件試驗前試驗后最小平均直徑 d=10.14mm最小直徑 d=5.70mm截面面積 A=80.71mm2截面面積125.50mm2100A =133.24計算長度 L=mm計算長度1mmL =試驗前草圖試驗后草圖強度指標 :s22.1_KN屈服應(yīng)力ss/A _273.8aP=_ = P_MPPb33.2_KN強度極限 bb/A _411.3a=_= P_MP塑性指標 :伸

11、長率L 1-L33.24 %面積收縮率AA1100%68.40 %L100%A低碳鋼拉伸圖 :25（二）鑄鐵試件試驗前試驗 后最小平均直徑 d=10.16mm最小直徑 d=10.15mm截面面積A=81.03mm2截面面積180.91mm2100A =100計算長度L=mm計算長度1mmL 試驗前草圖試驗后草圖強度指標 :b14.4_ KN最大載荷 P =_bb/ A = _177.7_ M Pa強度極限= P問題討論：1、 為何在拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件, 材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同 ?答 : 拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關(guān) , 同時與試件的標距長度有關(guān) . 試件局

12、部變形較大的斷口部分 , 在不同長度的標距中所占比例也不同 . 因此拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件 , 這樣其有關(guān)性質(zhì)才具可比性 .材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的 ( 橫截面面積與長度存在某種特殊比例關(guān)系除外 ).2、 分析比較兩種材料在拉伸時的力學性能及斷口特征.答 : 試件在拉伸時鑄鐵延伸率小表現(xiàn)為脆性 , 低碳鋼延伸率大表現(xiàn)為塑性 ; 低碳鋼具有屈服現(xiàn)象 , 鑄鐵無 . 低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀 , 且有 450 的剪切唇， 斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面，為閃光的結(jié)晶狀組織。 .教師簽字 :_ _日期 :_ _26二、壓縮實驗報告標準答案實驗?zāi)?/p>

13、的：見教材。實驗原理：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例： ( 一) 試驗記錄及計算結(jié)果材料低碳鋼鑄鐵直徑d =_15_mm直徑 d =_15_mm試件尺寸長度L =_20長度 L =_20_mm_mm面積 A =_176.632面積 A =_176.632_mm_mm試驗前試件形狀草圖試驗后屈服載荷s49P = _KN屈服應(yīng)力s277.4a = _MP最大載荷b153P = _ _ _KN抗壓強度b= _ _866.2a_MP問題討論：1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成 4550夾角，在斷口位置剪應(yīng)力已達到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達到極限，因而發(fā)生斜面剪

14、切破壞。272、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時力學性質(zhì)有何不同 ? 結(jié)構(gòu)工程中怎樣合理使用這兩類不同性質(zhì)的材料 ?答：低碳鋼為塑性材料， 抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近， 此時試件不會發(fā)生斷裂，隨荷載增加發(fā)生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠大于抗拉強度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗時，鑄鐵因達到剪切極限而被剪切破壞。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材料塑性差，其抗拉遠小于抗壓強度，抗剪優(yōu)于抗拉低于抗壓。故在工程結(jié)構(gòu)中塑性材料應(yīng)用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態(tài)，比如車床機座。教師簽字 :_日期:_28三、拉壓彈性模量E 測定試驗報告實驗?zāi)康模阂娊滩?。實驗儀器：見教材

15、。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：（一）碳鋼試件尺寸計算長度 L =_100_mm直徑 d =_ 10_mm2截面面積 A =_78.5 _mm（二）引伸儀測量記錄 :載荷 P左表右表讀數(shù)讀數(shù)差讀數(shù)差(KN)1221A讀數(shù) AA讀數(shù) A ( 格 )( 格)( 格 )( 格)12243648510612714（三）數(shù)據(jù)處理結(jié)果平均 ( A1)=平均 (A2)=左右兩表讀數(shù)差平均值:( A)12) ()( A2平均伸長增量 ( L)=_mm碳鋼彈性模量EP LMPaL A)(29問題討論：1、 試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為什么 ?答 :彈性模量是材料的固有性質(zhì)，與試件的尺寸和形狀無關(guān)。2、 逐級

16、加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同?為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量?答 : 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時可以驗證材料此時是否處于彈性狀態(tài)，以保證實驗結(jié)果的可靠性。教師簽字 :_日期 :_30四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗報告標準答案實驗?zāi)康模阂娊滩摹嶒瀮x器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：( 一 ) 試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果試件尺寸材料直徑 mm標距長度 L0力臂長度 L測臂長度 R碳鋼10190mm150mm150mm123456扭矩M n相對扭轉(zhuǎn)角MnL032 M nL

17、 0Gd 4I P( 二) 結(jié)果比較 ( =0.3)理論計算實驗值誤差 %EGPaG 實= GPG理a2(1)31問題討論：1、 試驗過程中 , 有時候在加砝碼時 , 百分表指針不動 , 這是為什么 ?應(yīng)采取什么措施 ? 答：檢查百分表是否接觸測臂或超出百分表測量上限，應(yīng)調(diào)整百分表位置。2、 測 G時為什么必須要限定外加扭矩大小?答：所測材料的G必須是材料處于彈性狀態(tài)下所測取得，故必須控制外加扭矩大小。教師簽字 :_日期 :_32五、扭轉(zhuǎn)破壞實驗報告標準答案實驗?zāi)康模阂娊滩摹嶒瀮x器：見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：( 一 )試驗數(shù)據(jù)記錄尺寸直徑 d(mm)試件材料碳鋼鑄鐵101033計算長度 L

18、(mm)1001003抗扭截面模量 mm200200d3Wp0.2d 316屈服扭矩 Ms35.5 Nm破壞扭矩b80.5Nm46.5NmM( 二 )性能計算1、碳鋼 : 扭轉(zhuǎn)屈服極限 :M s177.3 MPasWpM n402.4MPa扭轉(zhuǎn)強度極限bWp2、鑄鐵 : 扭轉(zhuǎn)強度極限 :M b232.5 MPabWp問題討論：1、 碳鋼與鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)破壞情況有什么不同?分析其原因 .答：碳鋼扭轉(zhuǎn)形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。鑄鐵扭轉(zhuǎn)形變小， 沒有屈服階段，斷口為和軸線成約45的螺旋形曲面， 為拉應(yīng)力破壞。2、 鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉(zhuǎn)的方向有無直接關(guān)系?為什么 ?答：有關(guān)系。扭轉(zhuǎn)方向改變后，最大拉應(yīng)力方向隨之改變，而鑄鐵破壞是拉應(yīng)力破壞，所以鑄鐵斷口和扭轉(zhuǎn)方向有關(guān)。34教師簽字 :_日期:_六、純彎曲梁正應(yīng)力試驗報告標準答案實驗?zāi)康模阂娊滩?。實驗儀器：35見教材。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例：1、原始數(shù)據(jù)記錄 :試件材料彈性模量 E低碳鋼213GPa靈敏系數(shù)；2.272、梁布片圖 :Fy2y2a3、記錄及計算結(jié)果載荷應(yīng) 變 ( )測點12載荷 P距中性層試件尺寸Y =10mmb= 20mm L= 620mm4000N1Y =15mmh= 40mm a=