材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定答案解析

1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案長(zhǎng)安大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目錄、拉伸實(shí)驗(yàn) _ 、壓縮實(shí)驗(yàn) 三、拉壓彈性模量E測(cè)定實(shí)驗(yàn) 四、低碳鋼剪切彈性模量G測(cè)定實(shí)驗(yàn) 五、扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)-10六、純彎曲梁正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)12七、彎扭組合變形時(shí)的主應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)15八、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)8強(qiáng)度指標(biāo):、拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康?見教材實(shí)驗(yàn)儀器見教材 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理： 例:（一）低碳鋼試件試驗(yàn)前試驗(yàn)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A1=25.50mm2計(jì)算長(zhǎng)度L=100mm計(jì)算長(zhǎng)度L1= 133.24mm試驗(yàn)前草圖試驗(yàn)后草圖1ZIZ1強(qiáng)度指標(biāo):屈服應(yīng)力(T s= Ps/A _2

2、73.8 _MPa強(qiáng)度極限(T b= Pb/A _411.3 MPa（二）鑄鐵試件試驗(yàn)前試驗(yàn)后最小平均直徑d= 10.16 mm最小直徑d= 10.15mm截面面積A= 81.03mm2截面面積A1=80.91mm2計(jì)算長(zhǎng)度L= 100mm計(jì)算長(zhǎng)度L忤100mm試驗(yàn)前草圖試驗(yàn)后草圖1 11 1Ps=_22.1KNPb=_33.2_ KN塑性指標(biāo)：伸長(zhǎng)率 厘 100%L68.40 %33.24%AA1面積收縮率- 100%A低碳鋼拉伸圖:最大載荷Pb=_14.4KN強(qiáng)度極限c b= Pb/ A = _ 177.7 M Pa問題討論：1、 為何在拉伸試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件，材料相同而長(zhǎng)短

3、不同的試 件延伸率是否相同？答:拉伸實(shí)驗(yàn)中延伸率的大小與材料有關(guān)，同時(shí)與試件的標(biāo)距長(zhǎng)度有關(guān).試件 局部變形較大的斷口部分，在不同長(zhǎng)度的標(biāo)距中所占比例也不同.因此拉伸試 驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)的力學(xué)性能及斷口特征.答:試件在拉伸時(shí)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(wú).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:

4、_二、壓縮實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩?。?shí)驗(yàn)原理：見教材。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：例：（一）試驗(yàn)記錄及計(jì)算結(jié)果材料低碳鋼鑄鐵直徑d =15 mm直徑d =15mm試件尺寸長(zhǎng)度L=20mm長(zhǎng)度L =20mm面積A = 176.63mm2面積A =176.63 mm2試件形狀草圖試驗(yàn)前_ J試驗(yàn)后07_丿屈服載荷Ps=49KN屈服應(yīng)力(T s=277.4MPa最大載何Pb=153KN抗壓強(qiáng)度(T b=866.2MPa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45 50。夾角，在斷口位置剪應(yīng)力已達(dá)到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達(dá)到極限，因而發(fā)生斜面 剪切破壞。

5、2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時(shí)力學(xué)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(shí)試件 不會(huì)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(qiáng)度遠(yuǎn) 大于抗拉強(qiáng)度，無(wú)屈服現(xiàn)象。壓縮試驗(yàn)時(shí)，鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切 破壞。通過試驗(yàn)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(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)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(jī)座。教師簽字:_日 期:_三、拉壓彈性模量E測(cè)定試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩?。?shí)驗(yàn)儀器：見教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及

6、處理:（一）碳鋼試件尺寸計(jì)算長(zhǎng)度L =_100_ _mm直徑d =_ 10mm截面面積A =_78.5_ mm2（二）引伸儀測(cè)量記錄：讀數(shù)載荷P(KN)左表右表讀數(shù)A1（格）讀數(shù)差A(yù)1（格）讀數(shù)A2（格）讀數(shù)差A(yù)2（格）12243648510612714（三）數(shù)據(jù)處理結(jié)果平均伸長(zhǎng)增量（L）=_ mm平均（Ai）=左右兩表讀數(shù)差平均值:（A）平均（A2）=1）（ A2）=2碳鋼彈性模量 E(L A)MPa問題討論:1、 試件的尺寸和形狀對(duì)測(cè)定彈性模量有無(wú)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(wú)關(guān)。2、 逐級(jí)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

7、？為什么必須用逐級(jí)加載的方法測(cè)彈性模量？答：逐級(jí)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(jí)加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時(shí)可以驗(yàn)證材料 此時(shí)是否處于彈性狀態(tài)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。教師簽字:_日 期:_四、低碳鋼剪切彈性模量G測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩膶?shí)驗(yàn)儀器：見教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理:（一）試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果試件尺寸材料直 徑mm標(biāo)距長(zhǎng)度Lo力臂長(zhǎng)度L測(cè)臂長(zhǎng)度R碳鋼10190mm150mm150mm123456扭矩Mn相對(duì)扭轉(zhuǎn)角MnLo32 MnLoIPd4（二）結(jié)果比較（卩=0.3）理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)值誤差%G理EGPa2(1 )G實(shí)=GPa問

8、題討論:1、試驗(yàn)過程中,有時(shí)候在加砝碼時(shí)，百分表指針不動(dòng)，這是為什么？應(yīng)采取什么措施？答：檢查百分表是否接觸測(cè)臂或超出百分表測(cè)量上限，應(yīng)調(diào)整百分表位置。2、測(cè)G時(shí)為什么必須要限定外加扭矩大小？答：所測(cè)材料的G必須是材料處于彈性狀態(tài)下所測(cè)取得，故必須控制外加扭矩 大小。教師簽字:_日 期:_五、扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩膶?shí)驗(yàn)儀器:見教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理:（一）試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄尺寸試件材料碳鋼鑄鐵直徑d(mm)1010計(jì)算長(zhǎng)度L（mm）100100抗扭截面模量mm3Wp 0.2d316200200屈服扭矩Ms35.5 N m破壞扭矩Mb80.5 N m46.5 N m（二）性能計(jì)算1、

9、碳鋼:扭轉(zhuǎn)屈服極限：sMsWP177.3 MPa扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限b也402.4 MPaWP2、鑄鐵:扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限：bMb232.5 MPaWP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(wú)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)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?教師簽字:_日 期:_六、純彎曲梁正應(yīng)力試驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案X*1見教材實(shí)驗(yàn)儀器

10、:見教材實(shí)驗(yàn)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載荷P距中性層試件尺寸低碳鋼213GPa4000NYi=10mmY2=15mmb= 20mmL=620mmh= 40mm a=150mm靈敏系數(shù)；2.272、梁布片圖：hX*1卩yi 13 5=，_k_3、記錄及計(jì)算結(jié)果載荷4000N 應(yīng)變（卩 ）測(cè)點(diǎn)123平均值12345674、結(jié)果比較:應(yīng)力(MPa)實(shí)驗(yàn)值理論值實(shí)理%誤差理CT 10(T 2-28.13C 328.13C 4-42.40C 542.40C 6-56.25C 756.255、作出截面應(yīng)力分布圖：（理論分布）問題討論：實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮梁的自重，是否會(huì)引起測(cè)量結(jié)果誤差

11、？為什么？答：施加的荷載和測(cè)試應(yīng)變成線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在加外載荷前，首先進(jìn)行了測(cè)量電路的平衡（或記錄初讀數(shù)），然后加載進(jìn)行測(cè)量，所測(cè)的數(shù)（或差值）是外載荷引起的，與梁自重?zé)o關(guān)教師簽字:_日 期:_七、彎扭組合變形時(shí)的主應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康?見教材實(shí)驗(yàn)儀器：見教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理:（一）原始數(shù)據(jù)記錄材料E值泊松比試件計(jì)算長(zhǎng)度Li力臂長(zhǎng)度L2載荷（N）試件內(nèi)徑d試件外徑D70 GPa0.33300mm200mm36mm40mm（二）彎扭組合試驗(yàn)臺(tái)裝置圖(三)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格測(cè)點(diǎn)A或(C)&-45045、.、次數(shù) 載荷P、-一- -二二三平均-一- -二二三平均-一- -二二三

12、平均初始值000150N114-1-111250N190-2-184350N265-2-257450N342-3-331測(cè)點(diǎn)B或（D）-45045次數(shù) 載荷 P、-一- -二二三平均-一- -二二三平均-一- -二二三平均初始值000150N165201-31250N274336-52350N383469-74450N493604-95（四）數(shù)據(jù)處理求出A、B（或C、D）點(diǎn)主應(yīng)力大小及方向A點(diǎn)或（C點(diǎn)）、載荷計(jì)算結(jié)果150N250N350N450N備注(T 316.0 8/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPatg2a35.5238.6139.1

13、539.58B點(diǎn)或（D點(diǎn)）、.載荷150N250N350N450N備注計(jì)算結(jié)果、利用公式：13(45tg24545204545(T 3115.78/-1.7826.22/-3.0336.64/43647.17/-5.59MPatg2a-0.73-0.72-0.72-0.72問題討論：1、畫出指定A、B點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)圖.答：A 點(diǎn)B 點(diǎn)BAC45-452、要測(cè)取彎曲正應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,應(yīng)如何連接電橋電路？EAC測(cè)取彎曲正應(yīng)力測(cè)取扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力教師簽字:_DUDB日 期:_八、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康?見教材。實(shí)驗(yàn)儀器：見教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理:（一）原始數(shù)據(jù)記錄試件寬度b試件厚度t試件長(zhǎng)度L彈

14、性模量EK020mm2mm396mm213 GPa2.35卩 /N-41（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：無(wú)支撐Per （最大）1/2支撐 （最大）-4001 -17501 、應(yīng)變豎向、位遊S（mm）（第1次）（第2次）（第3次）平均備注0.01-240.02-780.04-1700.06-2730.08-3540.10-3840.12-3930.14-400P- 5曲線(2)由連續(xù)加載測(cè)試結(jié)果確定無(wú)支撐Per及二分之一點(diǎn)支撐Per值.無(wú)支撐時(shí)：Per= 168.5N；二分之一點(diǎn)支撐時(shí)：Per 理743.0 N2EI計(jì)算理論臨界力：Per 理2178.7 N實(shí)驗(yàn)值與理論值比較：誤差百分率 空 切100% 6.1 %Per 理問題討論：壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)有什么不同？答：不同點(diǎn)有：1、 目的不同：壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)測(cè)臨界力，壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)破壞過程中的機(jī)械性