材料力學(xué)實驗復(fù)習(xí)課課件

材料力學(xué)實驗

復(fù)習(xí)課

材料力學(xué)實驗

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12015秋季《材料力學(xué)實驗》實驗安排周數(shù)實驗項目實驗地點W53.1金屬材料的拉伸壓縮實驗專業(yè)實驗中心（2）副樓101W73.2扭轉(zhuǎn)實驗W93.4橋路連接變換實驗機(jī)械工程學(xué)院

324室W113.5彈性模量和泊松比的測定W133.6純彎曲梁的正應(yīng)力測定W153.7薄壁圓管主應(yīng)力的測定W17復(fù)習(xí)課W19考試（參見第17周的考試分組安排）開課

時間單周一（8、9）單周三（8、9)單周五（6、7）2015秋季《材料力學(xué)實驗》實驗安排周數(shù)實驗項目實驗地點W521、“金屬材料拉伸實驗”可以測定材料的哪些性能指標(biāo)？

強(qiáng)度：剛度：彈性模量和泊松比（借助引伸計）等常數(shù)1、“金屬材料拉伸實驗”可以測定材料的哪些性能指標(biāo)？

強(qiáng)度：32、請描述低碳鋼在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：低碳鋼在拉伸試驗中，橫截面拉應(yīng)力最大，45°斜截面切應(yīng)力最大，而低碳鋼的剪切強(qiáng)度小于抗拉強(qiáng)度；頸縮階段某一截面突然變細(xì)，致使頸索截面附近外圈產(chǎn)生較大的塑性變形，導(dǎo)致塑性斷裂，而中心處脆性斷裂，因此形成杯錐狀的斷口。杯錐狀斷口塑性斷裂脆性斷裂2、請描述低碳鋼在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因4

=

COS=

COSCOS=COS2

=

sin=cossin=

(

sin2)/2NPPPPN=P,σ==NPA0PpPKKKKA0=COS=COS52、請描述鑄鐵在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：鑄鐵在拉伸試驗中，橫截面拉應(yīng)力最大，45°斜截面切應(yīng)力最大，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度小于剪切強(qiáng)度；鑄鐵在拉伸試驗的整個過程中，近似彈性變形，標(biāo)距內(nèi)各橫截面均勻變細(xì)，所以為平斷斷口。平斷斷口沿橫截面脆性斷裂2、請描述鑄鐵在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？63、請描述鑄鐵在壓縮實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：鑄鐵在壓縮試驗中，橫截面壓應(yīng)力最大且剪應(yīng)力為0，而45°斜截面切應(yīng)力最大且與壓應(yīng)力大小相等度；鑄鐵在壓縮試驗的過程中，近似彈性變形，先壓成鼓形，中間鼓起來，當(dāng)45°斜截面上的切應(yīng)力超過抗剪切強(qiáng)度極限時，橫截面的正應(yīng)力還未達(dá)到抗壓強(qiáng)度極限，導(dǎo)致其最終被剪斷。

3、請描述鑄鐵在壓縮實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？74、繪制低碳鋼的(σ—ε)曲線，標(biāo)明并敘述其在拉伸過程中的四個變形階段。OA：彈性變形。應(yīng)力與應(yīng)變成正比，可以測量彈性模量和泊松比。AC：屈服階段。應(yīng)力時增時減，但是應(yīng)變一直增大，暫時失去抵抗變形的能力。CE：強(qiáng)化階段。標(biāo)距范圍內(nèi)均勻變細(xì)，試件上發(fā)熱。EF：頸縮階段。當(dāng)名義應(yīng)力開始降低，某截面突然變細(xì)，頸縮處斷裂，斷口非常燙。σεσsσpσb4、繪制低碳鋼的(σ—ε)曲線，標(biāo)明并敘述其在拉伸過程中的四85、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)試驗的斷口形式，并解釋破壞的原因。(應(yīng)力+性能2方面分析）圓形截面純剪應(yīng)力狀態(tài)對于低碳鋼：沿橫截面剪斷的=-45012

對于鑄鐵：沿45°螺旋面拉斷的5、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)試驗的斷口形式，并解釋破壞的原因。96、根據(jù)拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗結(jié)果，綜合分析低碳鋼和鑄鐵材料的機(jī)械性質(zhì)（強(qiáng)度和剛度）?？估瓘?qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼抗剪強(qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼抗壓強(qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼由于低碳鋼是典型塑性材料，而鑄鐵是典型的脆性材料，所以三種實驗結(jié)束后，低碳鋼的變形都比鑄鐵大低碳鋼：鑄鐵：6、根據(jù)拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗結(jié)果，綜合分析低碳鋼和鑄鐵材107、電阻應(yīng)變測量中，共有哪幾種接橋方式？各有什么特點？半橋外補(bǔ)償接線簡單，對布片無要求測量效率高不可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度1，精度低半橋自補(bǔ)償接線相對復(fù)雜不需要外接溫度補(bǔ)償片及但需要合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度2，精度較高全橋外補(bǔ)償接線相對復(fù)雜需要外接溫度補(bǔ)償片及合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度2，精度較高全橋自補(bǔ)償接線最復(fù)雜不需要外接溫度補(bǔ)償片及但需要合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度4，精度最高7、電阻應(yīng)變測量中，共有哪幾種接橋方式？各有什么特點？半橋外118、電阻應(yīng)變測量中，如果實現(xiàn)半橋公共（用）外補(bǔ)償？半橋公共外補(bǔ)償有何特點？半橋公共外補(bǔ)償?shù)膶崿F(xiàn)：將公共補(bǔ)償片接在任一測量通道的第2橋臂，即BC橋臂，并用短接片連接所有的接線柱C，并旋緊它。半橋公共外補(bǔ)償特點：多通道公用一個補(bǔ)償片，節(jié)省補(bǔ)償片的數(shù)量；多通道同時測量，可以提高測量效率；精度低；不可實現(xiàn)單一內(nèi)力的測量。8、電阻應(yīng)變測量中，如果實現(xiàn)半橋公共（用）外補(bǔ)償？半橋公共外129、惠斯頓電橋平衡的條件是什么？惠斯頓電橋的特性是什么？惠斯頓電橋的基本關(guān)系式是什么？如圖所示的惠斯頓電橋，其平衡的條件是基本關(guān)系式：UACUBDCDBR1R2R3R4I1I2A惠斯頓電橋R1R3=R2R4電橋特性：鄰臂相減，對臂相加9、惠斯頓電橋平衡的條件是什么？惠斯頓電橋的特性是什么？惠斯1310、電測中，引起溫度誤差的原因有哪些？如何消除溫度誤差？

引起溫度誤差原因：1、應(yīng)變片本身熱脹冷縮2、應(yīng)變片與被測材料熱脹冷縮不同步消除溫度誤差的方式：外補(bǔ)償：用貼在和被測試件同材料上的應(yīng)變片做溫度補(bǔ)償片，消除溫度誤差，要求溫度補(bǔ)償塊和被測試件同材料、同溫度場；溫度補(bǔ)償片上只有溫度應(yīng)變。自補(bǔ)償：用貼在被測試件上的應(yīng)變片做溫度補(bǔ)償片；自補(bǔ)償片除了有溫度應(yīng)變還有載荷引起的應(yīng)變，對布片方案有要求。10、電測中，引起溫度誤差的原因有哪些？如何消除溫度誤差？1411、測量金屬彈性模量E的方法有哪些？機(jī)測法借用萬能試驗機(jī)和引伸計通過做拉伸實驗，在彈性變形階段測得；電測法：如右圖通過實驗測出P、ε即可計算出E。拉伸試件及其貼片情況P補(bǔ)償塊11、測量金屬彈性模量E的方法有哪些？機(jī)測法借用萬能試驗機(jī)和1512、金屬彈性模量E和泊松比的測定試驗中為什么使用全橋外補(bǔ)償？由于泊松比為待測值，不知道橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的關(guān)系，所以不能用自補(bǔ)償；薄板試件通常有初始翹曲，即被測點除了待測的應(yīng)變，還有溫度應(yīng)變以及初始翹曲產(chǎn)生的應(yīng)變；半橋外補(bǔ)償不能測單一內(nèi)力引起的應(yīng)變；R1和R2組成全橋外補(bǔ)償，分別接到1、3橋臂，可以消除初始翹曲產(chǎn)生的應(yīng)變；而溫度應(yīng)變通過2、4橋臂的溫度補(bǔ)償片消除。初始翹曲12、金屬彈性模量E和泊松比的測定試驗中為什么使用全橋外補(bǔ)償1613、如何驗證某一測點是否為單向應(yīng)力狀態(tài)？在該點貼一個直角應(yīng)變花使相互垂直的2個敏感柵絲分別和橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變方向一致通過測量橫、縱向應(yīng)變，并求其比值，即泊松比；若所求泊松比與理論值相等，則其為單向應(yīng)力狀態(tài)。13、如何驗證某一測點是否為單向應(yīng)力狀態(tài)？在該點貼一個直角應(yīng)1714、如圖所示，試分析測量縱向應(yīng)變時，加載孔的打孔位置和貼片位置對本實驗的影響。當(dāng)打孔位置正確時，貼片位置對實驗結(jié)果無影響，原因如下：軸向拉伸時彈性變形階段，P在同一截面產(chǎn)生的應(yīng)力相同，縱向應(yīng)變也相同，不受貼片位置影響當(dāng)打孔位置不正確時，貼片位置對實驗結(jié)果有影響

偏心拉伸，P在同一截面不同測點產(chǎn)生的應(yīng)力不同，雖為單向應(yīng)力狀態(tài)，但是應(yīng)力包括拉應(yīng)力與彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力。14、如圖所示，試分析測量縱向應(yīng)變時，加載孔的打孔位置和貼片1815、電測中，平面應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力的測定采用哪種形式的應(yīng)變片？應(yīng)變花：將多個敏感柵絲按不同的角度排列貼在同一張基地上所形成的應(yīng)變片稱應(yīng)變花，可以測平面應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力大小和方向15、電測中，平面應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力的測定采用哪種形式的應(yīng)變片？1916、請描述平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的測定流程。測量同一測點多個方向應(yīng)變貼應(yīng)變花接橋測量求主應(yīng)變和主方向計算公式由應(yīng)變花的形式?jīng)Q定求主應(yīng)力廣義胡克定理測試流程16、請描述平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的測定流程。測量同一測點多個2017、薄壁圓管主應(yīng)力測定實驗中，為什么選用半橋外補(bǔ)償接橋？因為其他3種接橋方式對布片方案有要求，需要測點各方向或者各測點上應(yīng)力（應(yīng)變）關(guān)系已知，而平面應(yīng)力狀態(tài)中，同一測點各個方向上的應(yīng)變關(guān)系未知，所以采用半橋外補(bǔ)償?shù)慕訕蚍绞健ＹN片情況17、薄壁圓管主應(yīng)力測定實驗中，為什么選用半橋外補(bǔ)償接橋？因2118、在純彎曲梁的正應(yīng)力測定中，除了半橋公共外補(bǔ)償還可使用其他的橋路么？若可以，請舉例說明。1、8測點還可使用全橋外補(bǔ)償，如圖1；其他測點每種橋路均可，以測點2為例：半橋自補(bǔ)償(R2,R3);全橋外補(bǔ)償(R2,Rt,R2’,Rt);全橋自補(bǔ)償(R2,R3,R2’,R3’);xyzACDBUBDUACR1RtR1’Rt18、在純彎曲梁的正應(yīng)力測定中，除了半橋公共外補(bǔ)償還可使用其2219、本學(xué)期所做的材料力學(xué)實驗用到的基本測量方法有幾種？各有什么特點？破壞性試驗用標(biāo)準(zhǔn)件可測材料的任意變形階段的機(jī)械性能指標(biāo)非破壞性試驗必須是在彈性階段進(jìn)行測量只能測試件表面各點的應(yīng)力應(yīng)變非破壞性試驗直觀性強(qiáng)，可測全局范圍內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變本學(xué)期未講述。機(jī)測法電測法光測法19、本學(xué)期所做的材料力學(xué)實驗用到的基本測量方法有幾種？各有23材料力學(xué)實驗

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242015秋季《材料力學(xué)實驗》實驗安排周數(shù)實驗項目實驗地點W53.1金屬材料的拉伸壓縮實驗專業(yè)實驗中心（2）副樓101W73.2扭轉(zhuǎn)實驗W93.4橋路連接變換實驗機(jī)械工程學(xué)院

324室W113.5彈性模量和泊松比的測定W133.6純彎曲梁的正應(yīng)力測定W153.7薄壁圓管主應(yīng)力的測定W17復(fù)習(xí)課W19考試（參見第17周的考試分組安排）開課

時間單周一（8、9）單周三（8、9)單周五（6、7）2015秋季《材料力學(xué)實驗》實驗安排周數(shù)實驗項目實驗地點W5251、“金屬材料拉伸實驗”可以測定材料的哪些性能指標(biāo)？

強(qiáng)度：剛度：彈性模量和泊松比（借助引伸計）等常數(shù)1、“金屬材料拉伸實驗”可以測定材料的哪些性能指標(biāo)？

強(qiáng)度：262、請描述低碳鋼在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：低碳鋼在拉伸試驗中，橫截面拉應(yīng)力最大，45°斜截面切應(yīng)力最大，而低碳鋼的剪切強(qiáng)度小于抗拉強(qiáng)度；頸縮階段某一截面突然變細(xì)，致使頸索截面附近外圈產(chǎn)生較大的塑性變形，導(dǎo)致塑性斷裂，而中心處脆性斷裂，因此形成杯錐狀的斷口。杯錐狀斷口塑性斷裂脆性斷裂2、請描述低碳鋼在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因27

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COS=

COSCOS=COS2

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sin=cossin=

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sin2)/2NPPPPN=P,σ==NPA0PpPKKKKA0=COS=COS282、請描述鑄鐵在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：鑄鐵在拉伸試驗中，橫截面拉應(yīng)力最大，45°斜截面切應(yīng)力最大，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度小于剪切強(qiáng)度；鑄鐵在拉伸試驗的整個過程中，近似彈性變形，標(biāo)距內(nèi)各橫截面均勻變細(xì)，所以為平斷斷口。平斷斷口沿橫截面脆性斷裂2、請描述鑄鐵在拉伸實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？293、請描述鑄鐵在壓縮實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？原因（應(yīng)力分析+機(jī)械性能分析）：鑄鐵在壓縮試驗中，橫截面壓應(yīng)力最大且剪應(yīng)力為0，而45°斜截面切應(yīng)力最大且與壓應(yīng)力大小相等度；鑄鐵在壓縮試驗的過程中，近似彈性變形，先壓成鼓形，中間鼓起來，當(dāng)45°斜截面上的切應(yīng)力超過抗剪切強(qiáng)度極限時，橫截面的正應(yīng)力還未達(dá)到抗壓強(qiáng)度極限，導(dǎo)致其最終被剪斷。

3、請描述鑄鐵在壓縮實驗實驗中的斷口形式，并解釋其形成原因？304、繪制低碳鋼的(σ—ε)曲線，標(biāo)明并敘述其在拉伸過程中的四個變形階段。OA：彈性變形。應(yīng)力與應(yīng)變成正比，可以測量彈性模量和泊松比。AC：屈服階段。應(yīng)力時增時減，但是應(yīng)變一直增大，暫時失去抵抗變形的能力。CE：強(qiáng)化階段。標(biāo)距范圍內(nèi)均勻變細(xì)，試件上發(fā)熱。EF：頸縮階段。當(dāng)名義應(yīng)力開始降低，某截面突然變細(xì)，頸縮處斷裂，斷口非常燙。σεσsσpσb4、繪制低碳鋼的(σ—ε)曲線，標(biāo)明并敘述其在拉伸過程中的四315、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)試驗的斷口形式，并解釋破壞的原因。(應(yīng)力+性能2方面分析）圓形截面純剪應(yīng)力狀態(tài)對于低碳鋼：沿橫截面剪斷的=-45012

對于鑄鐵：沿45°螺旋面拉斷的5、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)試驗的斷口形式，并解釋破壞的原因。326、根據(jù)拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗結(jié)果，綜合分析低碳鋼和鑄鐵材料的機(jī)械性質(zhì)（強(qiáng)度和剛度）。抗拉強(qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼抗剪強(qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼抗壓強(qiáng)度：鑄鐵<低碳鋼由于低碳鋼是典型塑性材料，而鑄鐵是典型的脆性材料，所以三種實驗結(jié)束后，低碳鋼的變形都比鑄鐵大低碳鋼：鑄鐵：6、根據(jù)拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗結(jié)果，綜合分析低碳鋼和鑄鐵材337、電阻應(yīng)變測量中，共有哪幾種接橋方式？各有什么特點？半橋外補(bǔ)償接線簡單，對布片無要求測量效率高不可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度1，精度低半橋自補(bǔ)償接線相對復(fù)雜不需要外接溫度補(bǔ)償片及但需要合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度2，精度較高全橋外補(bǔ)償接線相對復(fù)雜需要外接溫度補(bǔ)償片及合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度2，精度較高全橋自補(bǔ)償接線最復(fù)雜不需要外接溫度補(bǔ)償片及但需要合理布片可實現(xiàn)單一內(nèi)力測量橋路靈敏度4，精度最高7、電阻應(yīng)變測量中，共有哪幾種接橋方式？各有什么特點？半橋外348、電阻應(yīng)變測量中，如果實現(xiàn)半橋公共（用）外補(bǔ)償？半橋公共外補(bǔ)償有何特點？半橋公共外補(bǔ)償?shù)膶崿F(xiàn)：將公共補(bǔ)償片接在任一測量通道的第2橋臂，即BC橋臂，并用短接片連接所有的接線柱C，并旋緊它。半橋公共外補(bǔ)償特點：多通道公用一個補(bǔ)償片，節(jié)省補(bǔ)償片的數(shù)量；多通道同時測量，可以提高測量效率；精度低；不可實現(xiàn)單一內(nèi)力的測量。8、電阻應(yīng)變測量中，如果實現(xiàn)半橋公共（用）外補(bǔ)償？半橋公共外359、惠斯頓電橋平衡的條件是什么？惠斯頓電橋的特性是什么？惠斯頓電橋的基本關(guān)系式是什么？如圖所示的惠斯頓電橋，其平衡的條件是基本關(guān)系式：UACUBDCDBR1R2R3R4I1I2A惠斯頓電橋R1R3=R2R4電橋特性：鄰臂相減，對臂相加9、惠斯頓電橋平衡的條件是什么？惠斯頓電橋的特性是什么？惠斯3610、電測中，引起溫度誤差的原因有哪些？如何消除溫度誤差？

引起溫度誤差原因：1、應(yīng)變片本身熱脹冷縮2、應(yīng)變片與被測材料熱脹冷縮不同步消除溫度誤差的方式：外補(bǔ)償：用貼在和被測試件同材料上的應(yīng)變片做溫度補(bǔ)償片，消除溫度誤差，要求溫度補(bǔ)償塊和被測試件同材料、同溫度場；溫度補(bǔ)償片上只有溫度應(yīng)變。自補(bǔ)償：用貼在被測試件上的應(yīng)變片做溫度補(bǔ)償片；自補(bǔ)償片除了有溫度應(yīng)變還有載荷引起的應(yīng)變，對布片方案有要求。10、電測中，引起溫度誤差的原因有哪些？如何消除溫度誤差？3711、測量金屬彈性模量E的方法有哪些？機(jī)測法借用萬能試驗機(jī)和引伸計通過做拉伸實驗，在彈性變形階段測得；電測法：如右圖通過實驗測出P、ε即可計算出E。拉伸試件及其貼片情況P補(bǔ)償塊11、測量金屬彈性模量E的方法有哪些？機(jī)測法借用萬能試驗機(jī)和3812、金屬彈性模量E和泊松比的測定試驗中為什么使用全橋外補(bǔ)償？由于泊松比為待測值，不知道橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的關(guān)系，所以不能用自補(bǔ)償；薄板試件通常有初始翹曲，即被測點除了待測的應(yīng)變，還有溫度應(yīng)變以及初始翹曲產(chǎn)生的應(yīng)變；半橋外補(bǔ)償不能測單一內(nèi)力引起的應(yīng)變；R1和R2組成全橋外補(bǔ)償，分別接到1、3橋臂，可以消除初始翹曲產(chǎn)生的應(yīng)變；而溫度應(yīng)變通過2、4橋臂的溫度補(bǔ)償片消除。初始翹曲12、金屬彈性模量E和泊松比的測定試驗中為什么使用全橋外補(bǔ)償3913、如何驗證某一測點是否為單向應(yīng)力狀態(tài)？在該點貼一個直角應(yīng)變花使相互垂直的2個敏感柵絲分別和橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變方向一致通過測量橫、縱向應(yīng)變，并求其比值，即泊松比；若所求泊松比與理論值相等，則其為單向應(yīng)力狀態(tài)。13、如何驗證某一測點是否為單向應(yīng)力狀態(tài)？在該點貼一個直角應(yīng)4014、如圖所示，試分析測量縱向應(yīng)變時，加載孔的打孔位置和貼片位置對本實驗的影響。當(dāng)打孔位置正確時，貼片位置對實驗結(jié)果無影響，原因如下：軸向拉伸時彈性變形階段，P在同一截面產(chǎn)生的應(yīng)力相同，縱向應(yīng)變也相同，不受貼片位置影響當(dāng)打孔位置不正確時，貼片位置對實驗結(jié)果有影響

偏心拉伸，P在同一截面不同測點產(chǎn)生的應(yīng)力不同，雖為單向應(yīng)力