試驗實訓(xùn)指導(dǎo)書

1、試驗實訓(xùn)指導(dǎo)書一、實驗實訓(xùn)課程的地位、作用和任務(wù)建筑力學(xué)實驗是工科學(xué)生必須掌握的重要實踐課程。 本課程是通過實驗來加強學(xué)生對 建筑力學(xué)基本理論、基本概念和研究方法的理解，重點是拓寬學(xué)生的知識面，進行實驗?zāi)?力和操作技能的系統(tǒng)培養(yǎng)，培養(yǎng)用實驗的方法去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。 主要包括電測實驗和材料的力學(xué)性能測試兩部分，本課程的設(shè)置，以培養(yǎng)學(xué)生動手操作能 力為主，驗證為輔。必須參加現(xiàn)場實驗，并寫出實習(xí)報告 。二、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（一）材料軸向拉伸試驗1掌握：低碳鋼和鑄鐵在拉伸時所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)；2理解：低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗原理；3了解：萬能試驗機的工作原理及操作方法。（二）材料

2、的壓縮試驗1掌握：低碳鋼和鑄鐵在壓縮時所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)及破壞現(xiàn)象；2理解：脆性材料和塑性材料在壓縮過程中所表現(xiàn)出的力學(xué)性能的區(qū)別；3了解：萬能試驗機的工作原理及操作方法。（三）圓軸扭轉(zhuǎn)試驗1掌握：低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)及破壞現(xiàn)象；2理解：低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)試驗原理；3了解：扭轉(zhuǎn)試驗機的工作原理。（四）梁彎曲正應(yīng)力實驗1掌握：梁在純彎曲時某一截面上的應(yīng)力及其分布情況，并驗證彎曲正應(yīng)力公式的正確 性；理解：電測應(yīng)力的基本原理和操作方法；了解：電阻應(yīng)變片的粘貼方法。（五）彈性模量 E和泊松比卩的測定掌握：虎克定律及電測原理；了解：了解兩種組橋方式，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理;了解

3、：電測法在壓桿穩(wěn)定實驗中的應(yīng)用。三、學(xué)時分配序號實驗項目名稱時數(shù)必開 選 開每套儀器人數(shù)實驗類型目的要求1低碳鋼、鑄鐵的拉伸實驗2必開10人操作性1、觀測低碳鋼、鑄鐵拉伸 過程中的各種現(xiàn)象2、測定低碳鋼、鑄鐵拉伸 時的各項相應(yīng)指標(biāo)3、比較塑性材料、脆性材 料拉伸時的力學(xué)性能2低碳鋼、鑄鐵的壓縮實驗2必開10人操作性1、觀測低碳鋼、鑄鐵壓縮 過程中的各種現(xiàn)象2、測定低碳鋼、鑄鐵壓縮 時的各項相應(yīng)指標(biāo)3、比較塑性材料、脆性材 料壓縮時的力學(xué)性能3彈性模量E的測定實驗2選開10人操作性1 驗證虎克定律，測定低 碳鋼的彈性模量。2了解實驗加載方案的擬 定原則。3 學(xué)習(xí)應(yīng)力電測法42人O1操 作 性轉(zhuǎn)

4、材扭 性M 匕匕4 厶冃1 2 L 3 米52人O1操作性曲彎純梁仆 時262人O1綜合性抗鋼驗格， 4-刀 O 屈 率 。量 目 弼長級質(zhì)項 XJf伸等筋驗 冊和度鋼試 憔度強定個 狽強的評 一 拉 筋是 的四、說明本教學(xué)大綱適用 于三年高職建筑工程技術(shù)、監(jiān)理等建筑工程類各專業(yè)。本課程與其他課程銜接與分工本課作為實驗課程，是在力學(xué)教學(xué)過程中進行，是力學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是各 后續(xù)實驗課的基礎(chǔ)。要求所有的實驗必須親自動手操作，當(dāng)堂完成，課后填寫實驗報告。實驗一低碳鋼和鑄鐵拉伸實驗一、實驗?zāi)康挠^察、比較低碳鋼（Q235鋼）和鑄鐵的拉伸過程及破壞現(xiàn)象，測定其主要的力學(xué)性能指標(biāo)，并比較其機械性能。

5、二、實驗設(shè)備液壓萬能試驗機刻線機3游標(biāo)卡尺三、實驗概述拉伸實驗是材料力學(xué)性能實驗中最基本最重要的實驗。為了使實驗結(jié)果可以相互比較，必須對試件、試驗機及實驗方法做岀明確具體的規(guī)定，我國國標(biāo)GB228- 87 “金屬拉伸試驗方法”中規(guī)定對金屬拉力試件通常采用圓形和板狀兩種試件對圓截面試件規(guī)定： Lo= 10 d 0 或 Lo = 5 d 0板狀試件規(guī)定：Lo = 11.3 A或 Lo = 5.65 A式中：Lo 試件的標(biāo)距d0試件直徑(取標(biāo)距內(nèi)三處最小的一處平均值)A0板試件橫截面積本實驗采用圓截面比例試樣。1、低碳鋼作為塑性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實驗。將試件安裝在試驗機的上下夾頭中，加

6、載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過 程。試驗機的自動繪圖裝置畫岀試件的拉伸圖，實驗中可直接從測力度盤讀下屈服載荷和破壞前試件所能承受的最大載荷Pb，由以下兩式算得兩個主要強度指標(biāo)為：A0板試件橫截面積本實驗采用圓截面比例試樣。1、低碳鋼作為塑性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實驗。將試件安裝在試驗機的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過 程。試驗機的自動繪圖裝置畫岀試件的拉伸圖，實驗中可直接從測力度盤讀下屈服載荷和破壞前試件所能承受的最大載荷Pb，由以下兩式算得兩個主要強度指標(biāo)為：Ps屈服極限:(T sPsA強度極限：(7 b =旦A其中A0為試件原始橫截面面積。低碳鋼

7、拉伸過程中，屈服階段反映在拉伸圖上為一水平波動線，去除初始瞬時效應(yīng)后波動 的最低點所對應(yīng)的載荷為屈服載荷，故在試驗機測力度盤上讀取屈服載荷時，應(yīng)在第一次 波動之后再讀到的最小力值即為屈服載荷。觀察時要注意記錄。試件拉斷后，可由測力度盤上的副針讀出破壞前試件所能承受的最大載荷，并測量拉斷后 的標(biāo)距部分長度 和拉斷后頸縮處的最小直徑。由以下兩式算得其主要塑性指標(biāo)：延伸率：S =( L1- L0) + L0 X 100%截面收縮率： $ = (A1 - A0 )-A0X 100%式中，A。為試件原始橫截面面積。A1為試件拉斷后，頸縮處之最小截面積Lo為試件之原始標(biāo)距長度Li為試件拉斷后標(biāo)距長度鑄鐵的

8、拉伸實驗且在很不顯著的變形下即斷裂，故對鑄鐵只能由于鑄鐵在拉伸過程中沒有屈服階段,且在很不顯著的變形下即斷裂，故對鑄鐵只能測得其強度極限，即：（7 b = 色Ao四、實驗步驟用劃線機劃上試件的標(biāo)距，并將其（低碳鋼）用劃線機劃上試件的標(biāo)距，并將其（低碳鋼）10等分，以便觀察變形沿軸線的分布情況。2 用分規(guī)和游標(biāo)卡尺測量試件的直徑do和標(biāo)距10。在標(biāo)距中央及兩條標(biāo)距線附近各取一截面進行測量，每一橫截面沿互垂方向各測一次取其平均值，再用所得的三個數(shù)據(jù) 中的最小值計算試件的橫截面面積。檢查機器，選擇度盤并配上相應(yīng)擺錘。將試件夾裝在上夾頭中，轉(zhuǎn)動齒桿調(diào)整 度盤零點，再把試件夾在下夾頭中，最后將自動繪圖裝

9、置調(diào)整好。經(jīng)教師檢查后開動機器進行實驗。實驗過程中，注意觀察自動繪圖裝置、載荷 刻度盤及試件的變形，特別是彈性、屈服、強化和頸縮各階段的特征，注意記錄Ps及Pb。試件斷裂后，立即關(guān)閉機as卸下拉斷的試件，測量頸縮處之最小直徑di和標(biāo)距長度11，對于圓形試件，在頸縮最小處兩個垂直方向上測量其直徑，用兩者的平均值作為di。拉斷后標(biāo)距長度11的測量：將試件拉斷后的兩段在拉斷處緊密對接起來，盡量使軸線位于一條直線上。若斷口位于標(biāo)距中間的長度內(nèi)，則直接測量標(biāo)距兩端點長度得11。若斷口離鄰近的標(biāo)距端點距離小于或等于時，因為試件頭部較粗部分將影響頸縮部分的局部伸長量，使S偏小，因此需用“斷口移中法”來確定

10、11。例如，設(shè)標(biāo)距內(nèi)共有 10格（見 圖2），斷口偏左。取左邊標(biāo)距起點c至斷口間的格數(shù)的兩倍為山格（n,取偶數(shù)）至 b點，量得cb長度為，再自b向右取格數(shù) 至a點，使格，量岀ba長度為，貝9若斷口在標(biāo)距兩端點或標(biāo)距之外，實驗結(jié)果無效。6.觀察破壞現(xiàn)象并畫下破壞斷口的草圖。7.測量斷后數(shù)據(jù)。8 取下繪圖紙，對拉伸圖進行修整，注明坐標(biāo)及比例尺。9 切斷電源，整理現(xiàn)場。鑄鐵拉伸實驗參照低碳鋼拉伸實驗步驟進行。五、預(yù)習(xí)要求閱讀本實驗講義及“試驗機介紹”。閱讀教材中材料力學(xué)性能的有關(guān)部分。思考題(1)低碳鋼拉伸圖可分為幾個階段？每一階段，力與變形有何關(guān)系？岀現(xiàn)什么 現(xiàn)象？(2 )低碳鋼和鑄鐵在拉伸時可測

11、得哪些力學(xué)性能指標(biāo)？用什么方法測得？.準(zhǔn)備好測試記錄表格。材料力學(xué)實驗報告實驗名稱班級姓名實驗日期小組成員一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備1 .型試驗機，機號鋼試件所用量程最小刻度鑄鐵試件所用量程最小刻度2 游標(biāo)卡尺量程最小刻度三、實驗記錄與結(jié)果1試件尺寸直徑（mm）橫截面I 橫截面U橫截面川最小 橫標(biāo)距平平平幷平平平截面積鋼 材 鑄 鐵實驗數(shù)據(jù)屈服載荷最大載荷拉斷后標(biāo)料（kN）(kN)距(屈服載荷最大載荷拉斷后標(biāo)料（kN）(kN)距(mr)i頸縮處直徑（mr）i頸縮處最小橫 截面積（）平均3 計算結(jié)果平均3 計算結(jié)果材強度指標(biāo)屈服極限(MPa強度極限屈服極限(MPa強度極限截面收縮率延伸率s（%）(

12、MPa$（%）注：計算結(jié)果一般取三位有效數(shù)字即可。試件破壞斷口 圖破壞斷口圖低碳鋼四、低鐵鋼拉伸實驗報告與分析將實驗得到的拉伸圖進行整理后（如去除不必要的線，描黑，并標(biāo)示坐標(biāo)和 PS和Pb等），每人用坐標(biāo)紙重繪一張貼在報告里。實驗二低碳鋼和鑄鐵壓縮實驗一、實驗?zāi)康?觀察和比較低碳鋼和鑄鐵壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。2 測定壓縮時低碳鋼的屈服極限（T s和鑄鐵的強度極限（T bo二、實驗設(shè)備液壓萬能材料試驗機游標(biāo)卡尺三、實驗概述金屬材料實驗的壓縮試件一般為短圓柱形，如圖3 （a所示，其高度 h與d之比一般為。試件的h/d對實驗影響較大，不同的 h/d試件實驗結(jié)果不能進行比較。本實驗采 用 h/d=1

13、.5 o非金屬材料，如石料、混凝土及木材的壓縮試件通常為正方體，如圖3 ( b)所示。實驗在萬能材料試驗機上進行。(自動繪圖裝置在實驗過程中自動繪出壓縮圖。)低碳鋼壓縮過程呈屈服現(xiàn)象，但不象拉伸時那樣明顯，需細心觀察。超過屈服階段后，當(dāng)載荷不斷增加時，試件逐漸被壓扁而不發(fā)生斷裂破壞，故只能測得其屈服極限(T s，而測不岀強度極限。鑄鐵壓縮時，在變形不大時，即沿斜面斷裂，可求得其強度極限T bo四、實驗步驟1.1、量尺寸。用游標(biāo)卡尺測量低碳鋼和鑄鐵試件的d, h o2、選擇力盤，調(diào)整機器零點。3、安裝試件。將試件兩端面涂油，置于試驗機下壓頭上，注意放在下壓頭中心，以保障力線與試件軸線重和。4、加載。開動機器均勻緩慢加載，直至規(guī)定載荷或破壞，記下所需之?dāng)?shù)據(jù)。5、卸載。取下試件，觀察試件受壓變形或破壞情況，并畫下草圖。五、注意事項：加載要均勻緩慢，特別是當(dāng)試件即將開始受力時，要注意控制好速度，否則易 發(fā)生實驗失敗甚至損壞機器。鑄鐵壓縮時，不要靠近試件觀看，以免試件破壞時有碎屑飛出傷眼。試件破壞 后，應(yīng)及時卸載，以免壓碎。六、預(yù)習(xí)要求：1 閱讀