材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案

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)中心試件尺寸材料直徑mm標(biāo)距長(zhǎng)度L0力臂長(zhǎng)度L測(cè)臂長(zhǎng)度R碳鋼10190mm150mm150mm123456扭矩AMn相對(duì)扭轉(zhuǎn)角MLn32mln—nO— nO—A?I71d4A?p（二）結(jié)果比較（u=0.3）理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)值誤差％EGPaG實(shí)二 Gpa6理=2(1+u)=問題討論:1、試驗(yàn)過程中，有時(shí)候在加祛碼時(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)臂或者超出百分表測(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??？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: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m幾43Wp 必0.2d316200200屈服扭矩MS35.5N,m破壞扭矩Mb80.5N?m46.5N?m（二）性能計(jì)算TM1、碳鋼:扭轉(zhuǎn)屈服極限：T=177.3MPa°WP丁M A扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限Tb二丁二402.4MPaP2、鑄鐵:扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限：T=匕=232.5MPabrAi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5°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)。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213GPa4000NY=10mm1Y=15nlm9b=20mmL=620mmh=40mma=150mm靈敏系數(shù) ；2.272、梁布片圖:應(yīng)力(MP)a實(shí)驗(yàn)值理論值區(qū)―2*%誤差O010理02-28.130328.1304-42.400542.4006-56.250756.255、作出截面應(yīng)力分布圖：（理論分布）-56.25MPa56.25MPa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?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（或者記錄初讀數(shù)，）然后加載進(jìn)行測(cè)量，所測(cè)的數(shù)（或者差值）是外載荷引起的，與梁自重?zé)o關(guān)。教師簽字: H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)康模阂娊滩?。?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L力臂長(zhǎng)度L載荷（N）試件內(nèi)徑d試件外徑D70GPa0.33300mm200mm36mm40mm（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或者￡.￡°e——?平均—?U平均—*平均載荷AP000初始值114-1-111150N190-2-184250N265-2-257350N342-3-331450N8￡E犧點(diǎn)0或者（D）——?平均—?平均平均次數(shù)000載荷AP165201-31初始值274336-52150N383469-74250N493604-95（四）數(shù)據(jù)處理求出A、B（或者C\D'）點(diǎn)主應(yīng)力大小及方向.利用公式:1+p「1+p「--(E +c2ftg2a=2cJ5,c”A點(diǎn)或者（C點(diǎn)）0。 45A點(diǎn)或者（C點(diǎn)）1、1、畫出指定A、B點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)圖.答：載荷計(jì)算標(biāo)、150N250N350N450N備注0136.08/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPatg2a35.5238.6139.1539.58B點(diǎn)或者（D點(diǎn)）載荷計(jì)算結(jié)集、150N250N350N450N備注01315.78/-1.7826.22/-3.0336.64/-4.3647.17/-5.59MPatg2a-0.73-0.72-0.72-0.72問題討論:2、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?EETOC\o"1-5"\h\z拉 伸 實(shí)驗(yàn)2壓 縮 實(shí)4拉壓彈性模量E測(cè)定實(shí)驗(yàn)6低碳鋼剪切彈性模量G測(cè)定實(shí)\o"CurrentDocument"驗(yàn)8扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)10純彎曲梁正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)12彎扭組合變形時(shí)的主應(yīng)力測(cè)定實(shí)\o"CurrentDocument"囁15壓桿穩(wěn)定實(shí)測(cè)取彎曲正應(yīng)力U

測(cè)取彎曲正應(yīng)力U

E 測(cè)取扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力教師簽字:日期:18一、拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂娊滩摹?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二10.14mm最小直徑d=5.70mm截面面積A=80.71mm2截回囿積A=25.50則2計(jì)算長(zhǎng)度L=100mm計(jì)算長(zhǎng)度匚=133.241Tlm試驗(yàn)前草圖試驗(yàn)后草圖強(qiáng)度指標(biāo)：P二—22,強(qiáng)度指標(biāo)：P二—22,1—KNPs=__3372—KNb塑性指標(biāo)：I-I伸長(zhǎng)率6=-J—x100%=33.24%低碳鋼拉伸圖：屈服應(yīng)力。二P4—273.8—MP強(qiáng)度極限 ?/A_41L3MPA—A面積收縮率w= 1x100%=68.40%A（二）鑄鐵試件試驗(yàn)前試驗(yàn)后最小平均直徑d=10.16mm最小直徑d=10.15mm截囿囿枳A=81.03mm2截面囿積A=80.911Tlm2計(jì)算長(zhǎng)度L=100 mm計(jì)算長(zhǎng)度L 100mm試驗(yàn)前草圖試驗(yàn)后草圖| | 1 1 強(qiáng)度指標(biāo):最大載荷P=_14.4KN

b強(qiáng)度極限。=P/A=177.7MPbb a問題討論:1、為何在拉伸試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或者比例試件，材料相同而長(zhǎng)短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份,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)試件或者比例試件,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.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:二、壓縮實(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)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)果材料低碳鋼鑄鐵試件尺寸直徑d=15_mm長(zhǎng)度L= 20 mm面積A=176.63_mni2直徑d=_15_ mm長(zhǎng)度L= 20 mm面積A= 176.63mm2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)到其反抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達(dá)到極限，于是發(fā)生斜面剪切破壞。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)試件鑄鐵為脆性材料，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切不會(huì)發(fā)生斷裂，隨荷載增加發(fā)生塑性形變;大于抗拉強(qiáng)度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗(yàn)時(shí),破壞。鑄鐵為脆性材料，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切通過試驗(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)康模阂娊滩摹?shí)驗(yàn)儀器：見教材。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：（一）碳鋼試件尺寸計(jì)算長(zhǎng)度L=_100nun直徑d=j.0mm截面面積A=78.5mm2（二）引伸儀測(cè)量記錄：讀數(shù)載荷P(KN)左 表右 表讀數(shù)A（格）1讀數(shù)差A(yù)A1（格）讀數(shù)A2（格）讀數(shù)差A(yù)A2（格）12243648510612714（三）數(shù)據(jù)處理結(jié)果平均（AA）= 平均（AA）=1 2擺布兩表讀數(shù)差平均值：（AA） =平均伸長(zhǎng)增量（AL）=mm碳鋼彈性模量EJRL碳鋼彈性模量EJRL一仙/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(jí)加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最