工程力學(xué)教案及工程力學(xué)實驗指南

靜力學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)包括靜力學(xué)，動力學(xué)，運動學(xué)三部分，靜力學(xué)主要研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律，靜力學(xué)主要討論以下問題：1.物體的受力分析；2.力系的等效.與簡化；3.力系的平衡問題。第1講§1－1靜力學(xué)的基本概念§1-2靜力學(xué)公理【目的與要求】1、使學(xué)生對靜力學(xué)基本概念有清晰的理解，并掌握靜力學(xué)公理及應(yīng)用范圍。2、會利用靜力學(xué)靜力學(xué)公理解決實際問題?！局攸c、難點】1、力、剛體、平衡等概念；2、正確理解靜力學(xué)公理。靜力學(xué)的基本概念1、力和力系的概念一）力的概念1）力的定義：力是物體間的相互作用，這種作用使物體運動狀態(tài)或形狀發(fā)生改變。（舉例理解相互作用）2)力的效應(yīng)：eq\o\ac(○,1)外效應(yīng)（運動效應(yīng)）：使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化。（舉例）eq\o\ac(○,2)內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）：使物體的形狀發(fā)生變化。（舉例）3）力的三要素：大小、方向、作用點。力是定位矢量4）力的表示：eq\o\ac(○,1)圖示eq\o\ac(○,2)符號：字母＋箭頭如：二）力系的概念1）定義：作用在物體上的一組力。（舉例）2)力系的分類eq\o\ac(○,1)按力的的作用線現(xiàn)在空間分布的形式：A匯交力系b平行力系c一般力系eq\o\ac(○,2)按力的的作用線是否在同一平面內(nèi)A平面力系B空間力系3)等效力系與合力A等效力系——兩個不同力系，對同一物體產(chǎn)生相同的外效應(yīng)，則稱之B合力——若一個力與一個力系等效，則這個力稱為合力2.剛體的概念：1）定義：在力的作用下保持其大小和形狀不發(fā)生變化。2）理解：剛體為一力學(xué)模型。3.平衡的概念：1）平衡——物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動．2)平衡力系——作用在剛體上使物體處于平衡狀態(tài)的力系。3平衡條件——平衡力系應(yīng)滿足的條件。二．靜力學(xué)公里公理一：二力平衡公里作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。使剛體平衡的充分必要條件二力構(gòu)件：在兩個力作用下處于平衡的物體。公理二加減平衡力系原理在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變厡力系對剛體的作用。推理1力的可傳性作用于剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點，并不改變該力對剛體的作用。作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為大小、方向和作用線．公理3作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上．公理4力的平行四邊形法則作用在物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定，如圖所示F1+F2=FR推理2三力平衡匯交定理作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線通過匯交點。平衡時必與共線則三力必匯交O點，且共面．【小結(jié)】：本節(jié)重點介紹了力的概念、四個公理和二個推論；二力構(gòu)件與三力構(gòu)件，應(yīng)掌握其判斷方法；注意作用與反作用公理與二力平衡條件的區(qū)別?！咀鳂I(yè)】思考題1-1、1-2第2講§1－3約束與約束反力【目的與要求】1、使學(xué)生對約束的概念有清晰的理解;2、掌握柔性、光滑面、光滑鉸鏈約束的構(gòu)造及約束反力的確定；3、能正確的繪制各類約束的約束反力，尤其是鉸鏈約束、二力桿、三力構(gòu)件的約束反力的畫法?！局攸c、難點】1、約束及約束反力的概念。2、工程中常見的約束類型及約束反力的畫法。自由體：在空間運動，其位移不受任何限制的物體。非自由體：在空間運動，其位移受到某些方面任何限制的物體。主動力：約束反力以外的其他力約束——對非自由體某個方向的移動期限制作用的周圍物體。約束反力（約束力）——約束對被約束物體作用的力。約束反力的特點——約束反力的方向總是與非自由踢被約束所限制的位移方向相反。一。柔索約束1.實例2.約束反力的特點：（拉力）大小:待定作用點；連接點方向：柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。二。光滑表面約束1.實例2.約束反力的特點（FN）大?。捍ǚ较颍貉刂佑|面的公法線指向物體內(nèi)部。作用點：接觸點三。光滑鉸鏈約束1.固定鉸支座1）實例2）反力特點：(Fx,Fy)大小：待定方向：互相垂直的二分力作用點：鉸鏈轉(zhuǎn)動中心2.可動鉸支座1）實例2）反力特點：大?。捍ǚ较颍捍怪庇谥蚊孀饔命c：鉸鏈轉(zhuǎn)動中心3。中間鉸鏈1）實例2）反力特點大?。捍ā７较颍夯ハ啻怪钡亩至?。作用點：鉸鏈轉(zhuǎn)動中心。四。光滑球鉸鏈約束(Fx,Fy,Fz)1.實例2.約束及反力特點1）約束特點：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動，但構(gòu)件與球心不能有任何移動．2）約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問題3）約束力通過接觸點,并指向球心,是一個不能預(yù)先確定的空間力.可用三個正交分力表示．【小結(jié)】1、本節(jié)課詳盡地介紹了工程中常見的各種約束構(gòu)造及約束反力的確定。2、光滑鉸鏈約束的不同類型所具有的特點和區(qū)別是本節(jié)課的難點，3、應(yīng)通過扎實的練習(xí)，熟練掌握工程中常見的各種約束及約束反力的正確畫法。

【作業(yè)】1-2第3講§1－4物體的受力分析受力圖【目的與要求】1、通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)：使學(xué)生能從簡單的物體系統(tǒng)中正確地選取研究對象，熟練準(zhǔn)確地畫出受力圖2、培養(yǎng)學(xué)生能初步將工程實際問題抽象為力學(xué)模型的能力。3、初步認(rèn)識幾種載荷?！局攸c、難點】1、畫受力圖是靜力學(xué)問題的定性分析，是解決靜力學(xué)問題很重要的環(huán)節(jié)。2、單個物體和簡單的物體系統(tǒng)（三個以下物體組成的系統(tǒng)）的受力分析和受力圖。內(nèi)容：在受力圖上應(yīng)畫出所有力；主動力和約束力（被動力）一。畫受力圖步驟：1、取所要研究物體為研究對象（隔離體）畫出其簡圖2、畫出所有主動力3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動）力二。應(yīng)用實例1.碾子重為P，拉力為F，A、B處光滑接觸，畫出碾子的受力圖．解1）確定研究對象畫簡圖2）畫出主動力3）畫出約束力2水平均質(zhì)梁AB重為P1，電動機重為P2，不計桿CD的自重，畫出桿CD和梁AB的受力圖．圖(a)解：1)取CD桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)2)取AB梁，其受力圖如圖(c)討論CD桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？若這樣畫，梁AB的受力圖又如何改動?4不計三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖．解右拱CB為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示討論1考慮到左拱三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時整體受力圖如圖（f）所示討論2：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）5不計自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖(a)解：1）繩子受力圖如圖（b）所示2）梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示3）梯子右邊部分受力圖如圖（d）所示4）整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？處理教材中的練習(xí)P15頁1-6【小結(jié)】本節(jié)課重點討論了如何正確的作出受力圖。注意事項：1）要熟練掌握常見約束的構(gòu)造及約束反力的確定方法；2）掌握畫受力圖的步驟，明確畫受力圖的重要性.3）畫受力圖的過程就是對研究對象進受力分析的過程，受力圖若不正確，說明不會正確的受力分析，不只是學(xué)不好本課程，還會影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

【作業(yè)】1-41-5內(nèi)容：第二章力系等效定理第4講§2－1力在軸及平面上的投影§2－2力系的主矢目的與要求1.掌握力在坐標(biāo)軸和力在平面上的投影方法。2.正確理解力系主矢的概念重點、難點：1.力在坐標(biāo)軸和力在平面上的投影方法是該部分的重點

2.力系主矢是難點內(nèi)容一。力在坐標(biāo)軸的投影1.平面力系在坐標(biāo)軸的投影力在坐標(biāo)軸上的投影是代數(shù)量，若投影的指向與坐標(biāo)軸的正向一致，投影值為正；反之為負(fù)。力F在x軸、y軸上的投影為（式1.2）如圖1-26所示，力F在x軸和y軸的投影分別為（式1.3）2.空間力系力在坐標(biāo)軸的投影一次投影法或二.力在平面上的投影（空間力系投影關(guān)系）1.在平面的投影2.在軸上的投影（二次投影法）舉例計算（略）三．力系的主矢力系的主矢-–力系中各力矢的幾何和。記作：討論力系的主矢與力系的合力（略）【小結(jié)】1.力在軸上的投影2.力在平面上的投影

【作業(yè)】P33頁2-22-3第5講：§2－3力對點之距與力對軸之距§2－4力系的主距§2－5力系的等效定理【目的與要求】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)：1、掌握力矩的概念，正確理解力對點、力對軸的轉(zhuǎn)動效果2、熟悉力系的主距及力系的等效定理【重點、難點】1．力對點的矩與力對軸之距的概念的正確理解2.合力距定理的應(yīng)用3.理解力系的主距和等效力系的概念力對點的矩與力對軸之距1.力對點之距合力距定理1）力對點之距在力學(xué)上以乘積F·d作為量度力F使物體繞O點轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量，這個量稱為力F對O點之矩，簡稱力矩，，以符號表示，即O點稱為力矩中心(簡稱矩心)。力使物體繞矩心作逆時針方向轉(zhuǎn)動時，力矩取正號；作順時針方向轉(zhuǎn)動時，取負(fù)號。平面內(nèi)力對點之矩是一個代數(shù)量。力對點之矩有如下特性：⑴力F對O點之矩不僅取決于力F的大小，同時還與矩心的位置有關(guān)；⑵力F對任一點之矩不會因該力沿其作用線移動而改變，因為此時力和力臂的大小均來改變：⑶力的作用線通過矩心時，力矩等于零；⑷互成平衡的二力對同一點之矩的代數(shù)和等于零。作用于物體上的力可以對任意點取矩。2)合力距定理合力距定理:合力對某點的距等于各力對于該點的距的代數(shù)和。舉例計算（略）2力對軸之距力使物體繞某軸轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量稱為力對軸的距。力對軸的距是一個代數(shù)量，等于力在垂直于該軸的平面內(nèi)的投影對該軸與此平面的交點之距。記作力對軸為零的情況;力與軸平行時；2）力的作用線與軸相交時。3.力對點的矩與力對軸之距的關(guān)系力對點的距矢在通過該點的軸上的投影等于此力對該軸的距，該關(guān)系稱為力矩關(guān)系定理。即舉例計算（略）二.力系的主距力系中各力對同一點的距的幾何和稱為力系對該點的主距。將上述矢量式向直角坐標(biāo)軸投影，便得三．力系的等效定理【小結(jié)】：1、力對點之距與力對軸之距2、力系的主距3、合力距定理的應(yīng)用4、力系的等效定理【作業(yè)】P332-102-152-16內(nèi)容：第三章匯交力系和力偶系第6講§3-1匯交力系的合成【目的與要求】1.掌握匯交力系合成方法2.能深刻理解平面力偶及力偶矩的概念，3.明確力偶的基本性質(zhì)及等效條件?！局攸c、難點】1.匯交力系合成的方法2.力偶及其基本性質(zhì)、力偶的等效條件；一。匯交力系的合成※概念：匯交力系平面匯交力系空間匯交力系1.幾何法力的多邊形規(guī)則——匯交力系的合力作用線通過匯交點，合力矢的大小合方向與力系的主矢相同，即等于各分力的矢量和。2．解析法平衡條件解析式Cos（FR,i）=Cos（FR,J）=Cos（（FR,K）=3.2匯交力系的平衡根據(jù)力系平衡的充要條件可得：匯交力系的平衡的條件為：主矢為零。即平面匯交力系平衡方程例3-3如圖，已知G＝100N，求斜面和繩子的約束力取小球為研究對象，畫受力圖并建立坐標(biāo)系如圖；列平衡方程若坐標(biāo)系如圖b)建立，平衡方程如何寫？第7講§3-3力偶系【目的與要求】1、能深刻理解平面力偶及力偶矩的概念，2、明確平面力偶系的合成條件與平衡條件的應(yīng)用。【重點、難點】1、力偶及其基本性質(zhì)、力偶的等效條件；2、平面力偶系的平衡條件及其應(yīng)用。3.3力偶系一、力偶力偶距矢力偶的等效1.力偶：定義：兩個大小相等，方向相反，且不共線的平行力組成的力系稱為力偶。力偶的表示法書面表示（F，F(xiàn)’）圖示力偶矩大小正負(fù)規(guī)定：逆時針為正單位量綱：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]力偶的三要素力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向、力偶的作用面2力偶的基本性質(zhì)力偶無合力力偶中兩個力對其作用面內(nèi)任意一點之矩的代數(shù)和，等于該力偶的力偶矩力偶的可移動性：（保持轉(zhuǎn)向和力偶矩不變）力偶的可改裝性：（保持轉(zhuǎn)向和力偶矩不變）力偶的等效平面力偶系1平衡條件：力偶系得力偶距矢為零。2平面力偶系平衡方程【小結(jié)】本節(jié)課主要介紹了：1、力矩的概念和力對點之矩的計算；2、平面力偶系中力偶的概念及其基本性質(zhì)；3、力偶的等效變化性質(zhì)是平面力偶系的簡化基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握力偶的等效變化性質(zhì)，為力偶系的合成奠定基礎(chǔ)4、應(yīng)熟練掌握由平面力偶系的平衡條件解平面力偶系的平衡問題.【作業(yè)】3－12a)、b)、g)；3－14內(nèi)容：第四章平面一般力系第8講§4－1平面任意力系向一點簡化、平面任意力系簡化結(jié)果的分析目的與要求1、掌握力的平移定理及其應(yīng)用2、使學(xué)生掌握平面任意力系向一點簡化的方法、學(xué)會應(yīng)用解析法求主矢和主矩3、能熟練地計算平面任意力系簡化的最后結(jié)果確定合力的作用線位置重點、難點：1、力的平移定理2、主矢與主矩的概念3、平面任意力系向作用面內(nèi)簡化4、簡化結(jié)果的討論，合力大小、方向、作用線位置的確定4.1力的平移定理定理內(nèi)容：作用于剛體上的力可平移到剛體內(nèi)任意一點，但必須附加一個力偶，此附加力偶的力偶距等于原力對移動點的距。4.2平面任意力系的簡化將圖3-5-2所示平面匯交力系和平面力偶系合成，得：1、主矢：主矩如圖3-5-3主矢FR’和主矩MoFFR’≠0Mo=0FR’=0Mo≠0FR’≠0Mo≠02、固定端的約束反力性質(zhì)特點：限制了平面內(nèi)可能的運動（移動和轉(zhuǎn)動）。一反力及一反力偶。小結(jié)：本節(jié)課主要介紹了：1、力的平移定理，平面任意力系的簡化，主矢與主矩的計算、固定端約束反力的確定，簡化結(jié)果的討論是該節(jié)課的重點也是本章的重點。2、通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)應(yīng)明確：1）主矢與簡化中心位置無關(guān)，主矢不是原力系的合力2）主矩與簡化中心有關(guān)，主矩不是原力的合力偶。3、能熟練計算力系的合力的大小、方作用線位置?！?－2平面任意力系的平衡條件及其應(yīng)目的與要求1、使學(xué)生在平面匯交力系、平面力偶系平衡條件的基礎(chǔ)上深入理解平面任意力系的平衡條件及平衡方程的三種形式2、能熟練地求解平面任意力系作用下單個物體的平衡問題重點、難點：2、平面任意力系的平衡條件平衡條件主矢為零：FR’=0主矩為零：Mo=0 即平衡方程二距式方程三距式方程應(yīng)用舉例解題步驟：選取研究對象，畫受力圖建立直角坐標(biāo)系列平衡方程并求解已知F=15kN，M=3kN.m，求A、B處支座反力解1、畫受力圖，并建立坐標(biāo)系2、列方程舉例：已知Fp=519.6N，求M及O點約束力。小結(jié)：本節(jié)課主要介紹了：1、平面任意力系的平衡方程。2、用平衡條件求解單個物體的平衡。是本章的重點，應(yīng)熟練掌握其解題方法作業(yè)P70頁4-34-44-6物體系統(tǒng)平衡物體系物體的數(shù)量和平衡方程個數(shù)物體系統(tǒng)問題求解原則靜定和靜不定問題第9講§4-2平面任意力系的平衡條件及其應(yīng)（二）目的與要求1、理解并掌握平面平行力系的平衡條件及平衡方程的兩種形式2、能熟練地求解平面任意力系作用下單個物體的平衡問題重點、難點：2、平面平行力系的平衡條件3、平衡條件在工程實際問題中的應(yīng)用4.2.2平面平行力系的平衡方程1．平行力系的平衡條件：主矢為零，主距為零。2.平衡方程例3-7例3-7已知：OA=R，AB=l,不計物體自重與摩擦,系統(tǒng)在圖示位置平衡;求:力偶矩M的大小，軸承O處的約束力，連桿AB受力，沖頭給導(dǎo)軌的側(cè)壓力.解:取沖頭B,畫受力圖.解得§3－3靜定與靜不定問題的概念物體系統(tǒng)的平衡目的與要求1、理解靜定與靜不定問題的概念2、理解并掌握平面平行力系的平衡條件及平衡方程的兩種形式3、能熟練掌握物系平衡問題求解方法重點、難點：2、靜不定的概念3、物體系統(tǒng)平衡問題及解題方法已知：已知：求：鉸鏈A和DC桿受力.（用平面任意力系方法求解）解：取AB梁，畫受力圖.小結(jié)：本節(jié)課主要介紹了：1、平面任意力系的平衡方程及其應(yīng)用。2、平面任意力系和特殊情況－平面平行力系的平衡方程及應(yīng)用。3、對由實際工程經(jīng)抽象簡化后的力學(xué)問題應(yīng)先鑒定它是靜定還是靜不定問題。4、掌握物體系統(tǒng)平衡問題的解題方法，理解可解條件及其確定方法。作業(yè)P70頁4-114-134-16第10講第5章摩檫目的與要求1、能區(qū)分滑動摩擦力與極限摩擦力，對滑動摩擦定律有清晰的理解。2、理解摩擦角的概念和自鎖現(xiàn)象3、能熟練地用解析法計算考慮摩擦力存在的物體的平衡問題。重點、難點：1、滑動摩擦力和最大的靜滑動摩擦力2、擦角的概念和自鎖現(xiàn)象3、平衡的臨界狀態(tài)和平衡范圍4、用解析法求解有摩擦力存在的平衡問題摩擦摩擦滑動摩擦滾動摩擦靜滾動摩擦動滾動摩擦摩擦干摩擦濕摩擦§5-1§5-1滑動摩擦靜滑動摩擦力的特點1方向：沿接觸處的公切線，2大?。?（庫侖摩擦定律）與相對滑動趨勢反向；大?。海ù笮。海▽Χ鄶?shù)材料，通常情況下）方向沿接觸處的公切線，與相對滑動趨勢反向；物體處于臨界平衡狀態(tài)時，物體處于臨界平衡狀態(tài)時，全約束力和法線間的夾角．摩擦角和自鎖現(xiàn)象§5-2摩擦角全約束力和法線間的夾角的正切等于靜滑動摩擦系數(shù)．摩擦錐（角）22自鎖現(xiàn)象考慮摩擦力的平衡問題小結(jié)：

本節(jié)課重點討論了有摩擦?xí)r物體的平衡問題的解析法及應(yīng)用，應(yīng)注意：0《F《Fmax,由于F是個范圍值，即問題的解答也是個范圍值，要采取兩種方式分析這個范圍1、以F＝Fmax＝fN，作為補充方程求解平衡范圍的極值1、以F《fN不等式進行運算。

作業(yè)P87頁5-5、6、7第12講第6章空間力系§6－1力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影§6－2重心目的與要求1、能熟練掌握空間力簡化及平衡重點、難點：§6–1空間一般力系最后結(jié)果為一合力最后結(jié)果為一合力.合力作用線距簡化中心為當(dāng)最后結(jié)果為一個合力.合力作用點過簡化中心.§6–2空間任意力系的平衡方程空間任意力系平衡的充要條件：該力系的主矢、主矩分別為零.1.空間任意力系的平衡方程（4§6–2空間任意力系的平衡方程空間任意力系平衡的充要條件：該力系的主矢、主矩分別為零.1.空間任意力系的平衡方程（4–12）2.空間約束類型舉例3.空間力系平衡問題舉例空間平行力系的平衡方程（4–13）稱為重心或形心公式再對稱為重心或形心公式再對x軸用合力矩定理則計算重心坐標(biāo)的公式為（4–14）對均質(zhì)物體，均質(zhì)板狀物體，有2．2．

確定重心的懸掛法與稱重法（1）懸掛法圖a中左右兩部分的重量是否一定相等？，，例4-2已知：物重P=10kN，CE=EB=DE；求：桿受力及繩拉力解：畫受力圖如圖，列平衡方程結(jié)果：小結(jié)：本節(jié)課主要介紹了：1、空間力沿空間直角坐標(biāo)的平衡2、能熟練運用組合法、負(fù)面積法求物體的重心作業(yè)P101頁6-16-46-5第13講笫7章軸向拉伸與壓縮內(nèi)容：材料力學(xué)引言§7－1、軸向拉伸與壓縮的概念§7－2、軸向拉伸與壓縮時橫截面上的內(nèi)力—軸力目的與要求：理解構(gòu)件強度、剛度和穩(wěn)定性的概念；了解材料力學(xué)的任務(wù)、研究對象、基本假設(shè)以及桿件變形的四種基本形式；理解內(nèi)力和應(yīng)力的概念，了解截面法；了解直桿在軸向拉伸或壓縮時的受力特點和變形特點，會判斷工程實際中的拉壓桿并畫出其計算簡圖；能熟練應(yīng)用截面法或軸力計算規(guī)則求軸力并繪制軸力圖。重點、難點：重點：拉（壓）桿橫截面上的軸力。引言：1材料力學(xué)的任務(wù)：eq\o\ac(○,1)強度eq\o\ac(○,2)剛度eq\o\ac(○,3)穩(wěn)定性在保證滿足強、剛度、穩(wěn)定性的前提下以最經(jīng)濟的代價，為構(gòu)件選材、確定合理的形狀和尺寸，為設(shè)計構(gòu)件提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法。2、材料力學(xué)的基本假設(shè)：eq\o\ac(○,1)連續(xù)性假設(shè)eq\o\ac(○,2)均勻性假設(shè)eq\o\ac(○,3)各向同性假設(shè)eq\o\ac(○,4)微小變形假設(shè)eq\o\ac(○,5)完全彈性假設(shè)3、桿件基本變形eq\o\ac(○,1)拉壓eq\o\ac(○,2)剪切eq\o\ac(○,3)彎曲eq\o\ac(○,4)扭轉(zhuǎn)eq\o\ac(○,5)組合變形§7－1、軸向拉伸與壓縮的概念概念實例基本變形基本變形—(軸向)拉伸、壓縮載荷特點：受軸向力作用變形特點：各橫截面沿軸向做平動內(nèi)力特點：內(nèi)力方向沿軸向，簡稱軸力FN軸力正負(fù)規(guī)定：軸力與截面法向相同為正FN=P7-2截面法軸力軸力圖一、截面上的內(nèi)力截面法步驟：“截、留、代、平”軸力與軸力圖eq\o\ac(○,1)桿件橫截面上的內(nèi)力的合力成為軸力，規(guī)定：離開截面（受拉）為正，指向截面（受壓）為負(fù)。eq\o\ac(○,2)軸力圖：為了表示截面上的軸力沿軸線的變化情況用軸力圖來如圖14-1-4小結(jié)：1、強度、剛度和穩(wěn)定性的概念；2、材料力學(xué)的任務(wù)、變形固體的變形性質(zhì)及基本假設(shè)；3、桿件變形的四種基本形式；4、軸向拉伸與壓縮的概念；5、內(nèi)力、截面法、軸力圖的概念；6、軸力的計算規(guī)則。作業(yè)：P137頁：7-1a)b)c)d)第14講內(nèi)容：§7－3、軸向拉伸與壓縮時橫截面上的應(yīng)力§7－4、軸向拉伸與壓縮時的變形，胡克定律目的與要求：掌握直桿在拉伸或壓縮時的應(yīng)力和變形計算；理解拉壓胡克定律及其使用條件。重點、難點：重點：拉（壓）桿橫截面上的正應(yīng)力；胡克定律，拉（壓）桿的變形計算。§7－3、軸向拉伸與壓縮時橫截面上的應(yīng)力一、應(yīng)力的概念2、橫截面上的正應(yīng)力eq\o\ac(○,1)（略）eq\o\ac(○,2)應(yīng)用舉例（參照教材P113頁例7-37-4）3、斜截面上的應(yīng)力討論§7－4、軸向拉伸與壓縮時的變形，胡克定律變形、應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)變分析單元K單元原棱長為△x，△u為絕對伸長量，其相對伸長△u/△x的極限稱為沿x方向的正應(yīng)變ε。△u△x即：εx=lim△x→∞2.a點的橫向移動aa’，使得oa直線產(chǎn)生轉(zhuǎn)角γ，定義轉(zhuǎn)角γ為切應(yīng)變γγ=aa’oa=aa’△x)二、胡克定律實驗證明：實驗證明：當(dāng)正應(yīng)力小于某一極限值時，正應(yīng)力與正應(yīng)變存在線性關(guān)系，即：σ=Εε稱為胡克定律，E為彈性模量，常用單位：Gpa（吉帕）同理，切應(yīng)變小于某一極限值時，切應(yīng)力與切應(yīng)變也存在線性關(guān)系即：τ=Εγ此為剪切胡克定律，G為切變模量，常用單位：GPa鋼與合金鋼 E=200-220GPa G=75-80GPa鋁與合金鋁 E=70-80GPa G=26-30GPa木材 E=0.5-1GPa 橡膠 E=0.008GPa胡克定律另一種表達；3、橫向線應(yīng)變、泊松比eq\o\ac(○,1)橫向線應(yīng)變拉伸時，；壓縮時，。eq\o\ac(○,2)泊松比4、應(yīng)用舉例（略）小結(jié)：1、正應(yīng)力計算公式；2、胡克定律。作業(yè)：P138頁7-67-8第15講內(nèi)容：§7－5、材料在拉伸與壓縮時的力學(xué)性能§7－6、軸向拉壓時的強度計算目的與要求：了解塑性材料和脆性材料的力學(xué)性能，掌握強度計算的方法。重點、難點：重點：材料的力學(xué)性能，強度計算。難點：強度條件§7－5、材料在拉伸與壓縮時的力學(xué)性能一、拉伸試驗1.試樣：eq\o\ac(○,1)圓形試樣矩形截面試樣2拉伸曲線：eq\o\ac(○,1)低碳鋼變形階段：A彈性階段B屈服階段C強化階段D局部變形階段eq\o\ac(○,2)其他材料（略）鑄鐵等脆性材料在拉伸時，變形很小，應(yīng)力應(yīng)變曲線圖沒有明顯的直線部分，通常近似認(rèn)為符合胡克定律。其抗拉強度σb是衡量自身強度的唯一指標(biāo)。3材料的塑性指標(biāo)eq\o\ac(○,1)伸長率eq\o\ac(○,2)斷面收縮率冷作硬化現(xiàn)象材料在壓縮時的力學(xué)性能§7－6、軸向拉壓時的強度計算極限應(yīng)力、許用應(yīng)力、安全系數(shù)極限應(yīng)力許用應(yīng)力安全系數(shù)n強度條件：強度計算的三類問題強度校核許用載荷的確定截面尺寸的確定應(yīng)用實例參照教材P126—127頁例7-77-8小結(jié)：1、低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能；2、低碳鋼壓縮時的力學(xué)性能；3、鑄鐵拉伸時的力學(xué)性能；4、鑄鐵壓縮時的力學(xué)性能。作業(yè)：P139頁：7-127-137-14第16講內(nèi)容：§7－7、拉伸與壓縮靜不定問題簡介§7－8、應(yīng)力集中的概念目的與要求：了解應(yīng)力集中的概念；了解拉伸與壓縮靜不定問題。重點、難點：重點：難點：拉伸與壓縮靜不定問題§7－7、拉伸與壓縮靜不定問題簡介靜不定問題的概念求解靜不定問題的方法方法：根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件補足方程。步驟：1、列靜力學(xué)平衡方程2、由變形幾何關(guān)系列變形協(xié)調(diào)方程3、利用物理關(guān)系補足方程4、將補足方程與靜力學(xué)方程聯(lián)立求解。舉例應(yīng)用（略）裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力§7－8、應(yīng)力集中的概念（略）小結(jié)：1、應(yīng)力集中的概念；2、拉伸與壓縮靜不定問題。作業(yè)：P139頁7-117-19笫8章剪切與擠壓第17講內(nèi)容：§8－1、剪切的概念§8－2、剪切的實用計算§8－3、切應(yīng)變，剪切胡克定律目的與要求：要求明確剪切的概念，了解受剪聯(lián)接件的受力特點和變形特點；能熟練地確定剪切面和剪力；掌握常見受剪聯(lián)接件的剪切實用計算；了解剪切變形的概念，理解剪切胡克定律及其應(yīng)用條件。重點、難點：重點：剪切的概念；剪切的強度條件及其實用計算。81。1剪切的概念工程上常用于聯(lián)結(jié)構(gòu)件的螺栓、鉚釘、銷釘和鍵等稱為聯(lián)結(jié)件常見聯(lián)結(jié)件的失效形式：剪切和擠壓連接件的假定計算：假定應(yīng)力是均勻分布在剪切面和積壓面上剪切的受力特點:作用在桿件兩側(cè)面上且與軸線垂直的外力合力的大小相等、方向相反作用線很近。是桿件兩部分沿中間截面在作用力方向上發(fā)生相對錯動。計算實例假定：切應(yīng)力均勻分布在剪切面上擠壓強度條件舉例擠壓的假定計算擠壓的假定計算有效積壓面面積擠壓接觸面為平面擠壓接觸面為曲面擠壓應(yīng)力擠壓強度設(shè)計準(zhǔn)則小結(jié)：1、剪切的受力特點和變形特點；2、剪切的強度條件；3、剪切胡克定律。作業(yè)：P150頁8-28-5第18講笫9章圓軸的扭轉(zhuǎn)§9－1、扭轉(zhuǎn)的概念§9－2、扭矩，扭矩圖目的與要求：明確扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的受力特點和變形特點，會判別工程實際中的受扭構(gòu)件并畫出其計算簡圖；能熟練掌握外力偶矩、扭矩的計算和繪制扭矩圖。重點、難點：重點：扭矩的計算；扭矩圖的繪制?！?－1扭轉(zhuǎn)的概念實例1、受力特點：桿件兩端分別作用大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面均垂直于干的軸線的兩個力偶的作用。2、變形特點：橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動§9－2、扭矩，扭矩圖一、外力偶距的計算3二、扭矩及扭矩圖1、內(nèi)力：作用面與橫截面重合的一個力偶，稱為扭矩T2、內(nèi)力的求解——截面法：扭矩圖;--仿照軸力圖的畫法，畫出扭矩沿軸線的變化，就是扭矩圖。如圖，主動輪A的輸入功率PA=36kW，從動輪B、C、D輸出功率分別為PB=PC=11kW，PD=14kW，軸的轉(zhuǎn)速n=300r/min.試畫出傳動軸的扭矩圖按二er二、扭矩33按3、扭截轉(zhuǎn)變形后各個橫截面仍為平面3、33，而且其大小、形狀以=小結(jié)：1、扭轉(zhuǎn)的概念；2、扭矩的概念及計算規(guī)則；3、扭矩圖的繪制。作業(yè)：P128頁9-3、4第19講§9－3純剪切剪切胡克定律純剪切單元體——用相鄰兩橫截面、兩縱向截面及軸表面平行的兩圓弧面，從扭轉(zhuǎn)變形的桿內(nèi)截出一微分六面體。有單元體的平衡條件可得：兩平面內(nèi)切應(yīng)力等值反向，形成一對力偶。純剪切——若單元體的量對互相垂直的平面上只有切應(yīng)力，而另一對平面上沒有任何應(yīng)力的剪切。切應(yīng)力互等定理根據(jù)單元體的平衡方程可得出結(jié)論：在互相垂直的兩個平面上，切應(yīng)力必然成對存在；兩者都垂直于兩平面的交線，方向則共同指向或共同背離這一交線。這就是切應(yīng)力互等定理。胡克定理當(dāng)切應(yīng)力不超過剪切比例極限時，切應(yīng)力余切應(yīng)變成正比。即.§9－4園軸扭轉(zhuǎn)是的切應(yīng)力及強度條件園軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力變形幾何關(guān)系eq\o\ac(○,1)平面假設(shè)：原位平面的橫截面變形后仍為平面橫截面之間只是繞軸線做剛性轉(zhuǎn)動。eq\o\ac(○,2)角度改變量為eq\o\ac(○,3)到圓心距離為處de切應(yīng)變2、物理關(guān)系3、靜力學(xué)關(guān)系橫截面上的扭矩為其中稱為極慣性矩。4、應(yīng)力計算其中稱為扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)二、極慣性矩與扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)圓形截面2、空心截面園軸三、強度條件與剛度條件1、強度條件強度計算的三類問題eq\o\ac(○,1)強度校核eq\o\ac(○,2)許可載荷的確定eq\o\ac(○,3)截面尺寸的確定。剛度條件小結(jié)：1、切應(yīng)力計算公式，橫截面上切應(yīng)力的分布規(guī)律；2、扭轉(zhuǎn)角計算公式；3、強度、剛度條件。作業(yè)P164頁9-10、13第20講笫10章彎曲內(nèi)力內(nèi)容：§10－1、平面彎曲的概念§10－2梁的計算簡圖§10－3、梁彎曲時橫截面上的內(nèi)力—剪力與彎矩目的與要求：理解平面彎曲的受力特點和變形特點，會判別工程實際中的受彎構(gòu)件并將其簡化為梁的計算簡圖；掌握剪力和彎矩的計算。重點、難點：重點：平面彎曲的受力特點和變形特點，剪力和彎矩的計算?！?0－1、平面彎曲的概念實例概念、1、縱向?qū)ΨQ軸2、縱向?qū)ΨQ面§10－2梁的計算簡圖支承的簡化1、固定端2、固定鉸支座3活動鉸支座二、梁的分類1、簡支梁2、外伸梁3、懸臂梁§10－3、梁彎曲時橫截面上的內(nèi)力—剪力與彎矩內(nèi)力分析存在于橫截面上的內(nèi)力為剪力和彎矩。其求解方法與求拉壓變形的軸力、扭轉(zhuǎn)變形的扭矩一樣，也使用截面法。基本要領(lǐng)：截、留、代、平二、用截面法求內(nèi)力符號的規(guī)定十六字口訣：左上右下，剪力為正；左順右逆，彎矩為正。應(yīng)用實例教材中P173頁例10-1、2小結(jié)作業(yè)P183頁10-2a、c、g、10-3c、e、g、第21講§10－4剪力圖與彎距圖一、剪力方程與彎矩方程1．剪力方程——2.彎矩方程-——二、求解實例教材P175頁例10-3、4、5、6、7§10－5彎矩、剪力與載荷集度之間的關(guān)系一、彎矩、剪力與載荷集度之間的關(guān)系經(jīng)分析：有以下關(guān)系eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)即由以上積分關(guān)系可得結(jié)論：對分布載荷某處的載荷集度等于該處剪力的一階導(dǎo)數(shù)，等于該處彎矩的二階導(dǎo)數(shù)。二、推論彎矩圖、剪力圖曲線的斜率分別與載荷的集度一一對應(yīng)。在集中力作用處，剪力有突變，其突變量等于集中力的數(shù)值，且剪力圖上數(shù)值的變化方向與集中力的方向一致。在集中力作用處，彎矩圖的斜率有突變，彎矩圖出現(xiàn)尖角，發(fā)生轉(zhuǎn)折。在集中偶力作用處，剪力無突變，彎矩有突變，其突變量等于集中力偶的距數(shù)值，且集中力偶距順時針方向，彎矩驟升、反之驟降。若剪力圖中處。彎矩取極值、舉例計算（略）小結(jié)1、剪力方程和彎矩方程；2、剪力、彎矩與載荷集度的關(guān)系；3、剪力圖和彎矩圖的作圖規(guī)律。作業(yè)P185頁10-3a、d、e第22講笫11章彎曲應(yīng)力§11-1梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力目的與要求：了解純彎曲與橫力彎曲的區(qū)別，理解中性層和中性軸的概念，了解慣性矩和抗彎截面系數(shù)的物理意義并掌握其計算；熟練掌握梁橫截面上正應(yīng)力分布規(guī)律、正應(yīng)力計算公式。重點、難點：重點：中性層和中性軸的概念；慣性矩和抗彎截面系數(shù)的計算；彎曲正應(yīng)力計算。梁的純彎曲1純彎曲——只存在彎矩而沒有剪力的彎曲2橫力彎曲——又剪力和彎矩的彎曲二、正應(yīng)力的分布規(guī)律1、變形的幾何關(guān)系eq\o\ac(○,1)平面假設(shè)：原為平面的橫截面變形后任然為平面，且仍垂直于變形后梁的軸線，只是繞橫截面內(nèi)某軸線旋轉(zhuǎn)一角度。eq\o\ac(○,2)中性層、中性軸的概念eq\o\ac(○,3)變形特點：對如圖變形中性層以上縮短，即上部受壓；中性層以下伸長，即下部受拉eq\o\ac(○,4)縱向線應(yīng)變2物理關(guān)系3靜力學(xué)關(guān)系eq\o\ac(○,1)正應(yīng)力分布eq\o\ac(○,2)正應(yīng)力公式4慣性矩eq\o\ac(○,1)任意形狀截面eq\o\ac(○,2)矩形截面梁eq\o\ac(○,3)圓形截面梁三舉例計算教材中例11-1小結(jié)：1、純彎曲與橫力彎曲的概念；2、慣性矩和抗彎截面系數(shù)的計算公式；3、彎曲正應(yīng)力分布規(guī)律及計算公式。作業(yè)：P199頁11-2、6、8第23講§11-2橫力彎曲是橫截面上的正應(yīng)力§11-3彎曲切應(yīng)力及強度條件橫力彎曲橫截面上的正應(yīng)力公式其中彎曲正應(yīng)力的強度條件彎曲切應(yīng)力簡介橫截面上的切應(yīng)力:基本假設(shè)：eq\o\ac(○,1)橫截面上任意點的切應(yīng)力方向均與剪力方向平行。eq\o\ac(○,2)距離中性軸最遠處切應(yīng)力最大.eq\o\ac(○,3)距離中性軸等遠處切應(yīng)力大小相等。橫截面上任意點切應(yīng)力計算公式其中表示靜距，表示截面寬度其他截面形狀的切應(yīng)力eq\o\ac(○,1)工字型eq\o\ac(○,2)圓形eq\o\ac(○,3)薄壁環(huán)形切應(yīng)力的強度條件六、舉例計算（略）小結(jié)作業(yè)P201頁11-10、11第24講扭轉(zhuǎn)與彎曲習(xí)題課本部分內(nèi)容歸納小結(jié)1、彎曲正應(yīng)力公式的推導(dǎo)是通過變形的幾何關(guān)系、物理關(guān)系、靜力學(xué)關(guān)系三個方面的方程來解決。2一般來說梁的橫截面上同時存在正應(yīng)力和切應(yīng)力，膽量的強度往往由正應(yīng)力來控制。彎曲正應(yīng)力的大小沿截面的高度呈線性變化，沿截面的中性軸上為零，上、下邊沿處為最大。其計算公式及強度條件分別為。3、在某些情況下如果梁的跨度短或者截面窄且高，就有必要進行彎曲切應(yīng)力的強度校核。矩形截面梁時的切應(yīng)力計算公式：彎曲切應(yīng)力的強度條件為.4、慣性矩和抗彎截面系數(shù)是梁彎曲變形計算的重要的界面幾何性質(zhì)，掌握它們的特性，有助于選擇合理的截面形狀。二舉例計算1簡支梁如左圖，已知a、q、M=qa2；求梁的內(nèi)力。解：1）求得A、B處反力FAY,FBY2）1-1截面內(nèi)力：(0≤x1≤a)3）2-2截面內(nèi)力：(a≤x2<2a)4）3-3截面內(nèi)力：(0≤x3≤a，此處x3的起點為B點，方向如圖)圖2已知：G,a,b,l,畫梁AB內(nèi)力圖解：1〉求A,B支座反力(a+b=l、22〉求x截面內(nèi)力0<x<ab)a<x<l 第25講第十二章彎曲變形彎曲變形的概念撓曲線——在對稱彎曲的情況下，梁的軸線彎曲成縱向?qū)ΨQ面內(nèi)的一條平面曲線，該曲線稱為梁的撓曲線。撓度——撓曲線上對應(yīng)點的縱坐標(biāo)。二、撓曲線的微分方程三、用積分法求彎曲變形1、等截面梁的El是常量將微分方程積分一次得轉(zhuǎn)角方程：.再積分一次得撓曲線方程2、應(yīng)用舉例（略）四、用疊加法求彎曲變形參照教材P207頁表12-1梁在簡單載荷下的彎曲變形五、簡單靜不定梁六、梁的剛度校核七、提高亮的強度和剛度的措施小結(jié)（略）第26講復(fù)習(xí)準(zhǔn)備期終考試復(fù)習(xí)串講提供復(fù)習(xí)提要08244、08245工程力學(xué)復(fù)習(xí)提要靜力學(xué)基礎(chǔ)概念：力、力系、剛體、平衡；知識：力的三要素、靜力學(xué)公理及推論、約束和約束反力、各種約束反力的特點（作用點及方向）、受力分析、受力圖。典型例題習(xí)題P10頁例1-2、3習(xí)題P13頁1-2、1-5.力系等效定理概念：主矢、主矩、力對點的距、力對軸的矩。知識：力的投影、力系的平衡定理、合力距定理、力系等效定理。典型例題習(xí)題P24頁例2-4、5、6、7習(xí)題P13頁2-9、15、16、20.匯交力系和力偶系概念：力偶、力偶距、匯交力系。知識：匯交力系的平衡條件、力偶等效定理、力偶系的平衡條件。典型例題習(xí)題P46頁例3-5、6、7、8習(xí)題P51頁3-6、7、11、12.平面一般力系概念與知識：靜定、靜不定。:力的平移定理、平面一般力系的簡化、平面一般力系的平衡條件及平衡方程、平面平行力系的平衡條件及平衡方程。典型例題習(xí)題：P59頁例4-3、5、7、8.習(xí)題P69頁4-6、8、13、14a、b、c摩擦概念：滑動靜摩擦力、摩擦角、自鎖、典型例題習(xí)題P81頁例5-4習(xí)題P86頁5-6、14、空間一般力系知識：空間一般力系的平衡條件、重心及坐標(biāo)公式、典型系統(tǒng)。P100頁習(xí)題6-4第7章．軸向拉伸與壓縮概念：拉伸與壓縮、內(nèi)力、軸力、應(yīng)力、應(yīng)變、泊松比、極限應(yīng)力、許用應(yīng)力、強度條件、應(yīng)力集中、材料拉伸試驗中的幾個概念。知識：截面法求軸力、畫軸力圖、胡克定律、強度條件計算中的三大類問題。典型例題習(xí)題P110頁例7-2、3、5、8習(xí)題P137頁7-5、8、13。第8章剪切與擠壓概念與知識：剪切、擠壓、剪切與擠壓的強度條件。典型習(xí)題例題：P145頁例8-1、2。習(xí)題P149頁8-5第9章．園軸扭轉(zhuǎn)概念與知識：扭轉(zhuǎn)角、扭矩、扭矩圖、純剪切、切應(yīng)力互等定理、剪切胡克定律、園軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)、極慣性矩、扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)、園軸扭轉(zhuǎn)的強度條件、剛度條件。典型例題習(xí)題P160頁9-3、4習(xí)題P164頁9-10、13.思5。第10章．彎曲內(nèi)力概念與知識：彎曲變形、縱向?qū)ΨQ軸、縱向?qū)ΨQ平面、對稱彎曲、剪力、彎矩、截面法求剪力和彎矩、剪力圖集彎矩圖、剪力彎矩及載荷集度之間的關(guān)系。典型例題習(xí)題：P175頁例10-3、4、5、6。習(xí)題P184頁10-2a、b、c、e、h.第11章．彎曲應(yīng)力概念與知識：純彎曲、橫力彎曲、彎曲變形的平面假設(shè)、中性軸、中性層、彎曲正應(yīng)力及分布、彎曲切應(yīng)力、慣性矩、彎曲截面系數(shù)、彎曲正應(yīng)力的強度條件、彎曲切應(yīng)力的強度條件。典型習(xí)題例題:P193頁例11-3、5習(xí)題P119頁思1、2第12章．彎曲變形概念與知識：撓曲線、撓度、轉(zhuǎn)角、撓曲線微分方程、彎曲變形的求法、梁的剛度條件、提高梁強度和剛度的措施。

工程（建筑）力學(xué)實驗指書

班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：土木工程學(xué)院力學(xué)實驗室二00六年十月

目錄前言TOC\o"1-1"\h\z\u實驗規(guī)則 1實驗一金屬拉伸試驗 2實驗二金屬壓縮試驗 7實驗三金屬扭轉(zhuǎn)試驗 10實驗四電測應(yīng)力分析 13附錄一、萬能實驗機簡介…………18附錄二、扭轉(zhuǎn)實驗機簡介…………22附錄三、材料力學(xué)多功能實驗裝置簡介…………24附錄四、DH3818靜態(tài)應(yīng)變儀簡介………………25附錄五、常用工程才料的力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)

前言是材料力學(xué)課程的重要組成部分材料力學(xué)實驗，是理論研究和解決工程實際問題的手段。材料力學(xué)的基本任務(wù)是對各類型的構(gòu)件作強度，剛度及穩(wěn)定的計算和分析（包括用實驗方法）。這些計算和分析是工程技術(shù)人員在保證安全和最經(jīng)濟的使用材料前提下，為構(gòu)建選擇材料和尺寸的必要基礎(chǔ)。材料力學(xué)實驗包括以下三方面的內(nèi)容：研究和檢驗材料的力學(xué)性能（機械性能），就是材料必須具有的抵抗外力作用而不超過允許變形或不破壞的能力，這種能力表現(xiàn)為材料的強度、剛度、韌性、彈性及塑性等。第二、驗證材料力學(xué)的理論和定律，材料力學(xué)的理論，往往到一定的簡單假設(shè)為基礎(chǔ)，這些假設(shè)多來自實驗觀察，而所建立的理論的正確性也必須經(jīng)過實驗的檢驗，因此驗證理論的正確性也是材料力學(xué)實驗的重要內(nèi)容之一。第三、實驗應(yīng)力分析，即采用電測法，初步掌握電測法的基本原理和方法，驗證梁彎曲時正應(yīng)力的分布和電測主應(yīng)力實驗學(xué)習(xí)用電測法定平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力大小和方向。根據(jù)生產(chǎn)實際的需要和課程的特點安排了一些典型的實驗項目，以期達到開發(fā)學(xué)生智力、分析問題和解決實際的能力。材料力學(xué)實驗包括學(xué)習(xí)實驗原理、方法和技術(shù)、機器設(shè)備的原理和使用方法。材料力學(xué)性能測定，驗證材料力學(xué)理論和實驗應(yīng)力分析。結(jié)合不同實驗，讓學(xué)生親自動手，學(xué)會運用不同的設(shè)備，以培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，為以后從事實際工作和科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。實驗規(guī)則每次實驗前要做好準(zhǔn)備，必須做到：復(fù)習(xí)有關(guān)理論知識。閱讀實驗指導(dǎo)書，基本上了解實驗?zāi)康?，?nèi)容、程序及有關(guān)儀器設(shè)備的主要原理和使用方法。實驗前指導(dǎo)教師按上述要求，檢查學(xué)生準(zhǔn)備情況，不合格者不得參加實驗。按照實驗課程表所指定的時間，準(zhǔn)時進入實驗室，不得遲到早退。以小組為單位，在老師的指導(dǎo)下進行實驗。實驗小組長負(fù)責(zé)保管所有用具，組織分工，按實驗步驟操作規(guī)程進行實驗。小組成員要有分工，并要互相配合，認(rèn)真地進行實驗，不得獨自的無目的地隨意動作，以保證實驗正常進行。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，愛護實驗設(shè)備。對儀器設(shè)備的使用方法不清楚時，應(yīng)向指導(dǎo)教師提出詢問，避免造成設(shè)備損壞。按規(guī)定的實驗步驟進行實驗，不得隨意改變實驗方法和步驟。對所用儀器，工具要注意保持整潔，不得隨意亂丟。實驗中遇到異常情況或儀器損壞，小組長應(yīng)立即報告指導(dǎo)教師進行處理，不得使用非指定儀器。實驗準(zhǔn)備完畢請指導(dǎo)老師檢查允許后方可開動機器進行實驗遵守課堂紀(jì)律，保持實驗室內(nèi)安靜和清潔實驗完必要整理機器、工具、桌椅，按規(guī)定位置擺放好。實驗數(shù)據(jù)要有指導(dǎo)教師檢查后，學(xué)生才可離開實驗室。按規(guī)定時間提交實驗報告，報告要獨立完成，書寫工整，計算、圖表等要清晰整齊。

實驗一金屬拉伸試驗拉伸試驗是檢驗金屬材料力學(xué)性能普遍采用的一種極為重要的基本試驗。金屬的力學(xué)性能可用強度極限σb、屈服極限σs、延伸率δ、斷面收縮率Ψ和沖擊韌度αk五個指標(biāo)來表示。它是機構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)。在機構(gòu)制造和建筑工程等許多領(lǐng)域，有許多機械零件或建筑構(gòu)件是處于受拉狀態(tài)，為了保證構(gòu)件能夠正常工作，必須使材料具有足夠的抗泣強度，這就需要測定材料的性能指標(biāo)是否符臺要求，其測定方法就是對材料進行拉伸試驗，因此，金屬材料的拉伸試驗及測得的性能指標(biāo)，是研究金屬材料各種使用條件下，確定其工作可靠性的主要工具之一，是發(fā)展新金屬材料不可缺少的重要手段，所以拉伸試驗是測定材料力學(xué)性能的一個基本試驗。一、實驗?zāi)康?、測定低碳鋼在拉伸過程中的幾個力學(xué)性能指標(biāo)：屈服極限σs、強度極限σb、延伸率δ、斷面收縮率Ψ。鑄鐵的σb。2、觀察低碳鋼、鑄鐵在拉抻過程中的各種現(xiàn)象，繪制拉伸圖(P—ΔL圖)由此了解試件變形過程中變形隨荷載變化規(guī)律，以及有關(guān)的一些物理現(xiàn)象。3、觀察斷口，比較低碳錒和鑄鐵兩種材料的拉伸性能。4、了解拉仲試驗原理和方法，掌握萬能材料試驗機的操作要領(lǐng)、鍛煉實驗技能。二、試驗設(shè)備儀器及量具液壓萬能材料試驗機，劃線臺，游標(biāo)卡尺；小直尺。三、試件金屬材料拉伸試驗常用圓形試件。為了使實驗測得數(shù)據(jù)可以互相比較，試件形狀尺寸必須按國家桶準(zhǔn)GB228—76的規(guī)定制造成標(biāo)準(zhǔn)試件。如因材料尺寸限制等特殊情況下能做成標(biāo)準(zhǔn)試件時，應(yīng)按規(guī)定做成比例試件。圖1為圓形截面標(biāo)準(zhǔn)試件和比例試件的國標(biāo)規(guī)定。對于板材可制成矩形截面。園形試件標(biāo)距L。和直徑之比，長試件為Lo／do＝10，以δ10表示，短試件為Lo／do=5以δs表示。矩形試件截面面積Ao和標(biāo)距Lo之間關(guān)系應(yīng)為或試件兩端為夾持部分，因夾具類形不同，圓形試件端部可做成圓柱形，階梯形或螺紋形如圖1。四、實驗原理材料的機械性能指標(biāo)σs、σb、δ、Ψ是由拉伸破壞實驗來確定的，實驗時萬能材料試驗機自動給出載荷與變形關(guān)系的拉伸圖(P—ΔL圖)如圖2所示，觀察試樣和拉伸圖可以看到下列變形過程。1、彈性階段—OA2、屈服階段—BC3、強化階段—CD4、頸縮階段—DE由實驗可知彈性階段卸荷后，試樣變形立即消失，這種變形是彈性變形。當(dāng)負(fù)荷增加到一定值時，測力度盤的指針停止轉(zhuǎn)動或來回擺動，拉伸圖上出現(xiàn)了鋸齒平臺，即荷載不增加的情況下，試樣繼續(xù)伸長，材料處在屈服階段。此吁可記錄下屈服點Ps。當(dāng)屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗變形的能力，材料處在強化階段。此階段：強化后的材料就產(chǎn)生了殘余應(yīng)變，卸載后再重新加載，具有和原材料不同的性質(zhì)，材料的強度提高了。但是斷裂后的殘余變形比原來降低了。這種常溫下經(jīng)塑性變形后，材料強度提高，塑性降低的現(xiàn)象稱為冷作硬化。當(dāng)荷載達到最大值Pb后，試樣的某一部位截面開始急劇縮小致使載荷下降。至到斷裂，這一階段叫頸縮階段。實驗中可測得：Ps一屈服荷重。Pb—最大荷重。L1一斷后標(biāo)距部分長度。A1一斷后最細(xì)部分截面積。由此可計算1、屈服極限：2、強度極限：3、延伸率：4、截面收縮率：其中A、L均為拉伸前試件的截面面積及標(biāo)距。五、低碳鋼的拉伸步驟1、試件的準(zhǔn)備，試件中段取標(biāo)距L=50mm，在標(biāo)距兩端刻線（或沖眼）做為標(biāo)志。用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)，測量中間和兩端三處直徑d0。取最小值作為計算截面面積用。2、試驗機的準(zhǔn)備（液壓萬能試驗機構(gòu)造原理參看附錄一）：首先學(xué)習(xí)試驗機操作規(guī)程。估計低碳鋼σb，計算打斷試件所需的最大荷載。根據(jù)最大荷載選定試驗機測力表盤和錘錘A、B、C、并調(diào)節(jié)緩沖手柄到相應(yīng)的位置。按需要放大倍數(shù)調(diào)節(jié)好自動繪圖器，裝上繪圖紙，以備畫出P—ΔL曲線。裝好試件，調(diào)整指針對準(zhǔn)零點。3、檢查試車：由教師檢查以上準(zhǔn)備情況，開動試驗機，加少量荷載（勿使超過比例極限）檢查試驗機，繪圖機構(gòu)工作是否正常。然后卸載（可保留少量荷載），視情況指針調(diào)零。4、進行試驗：慢速加載。使試驗機指針緩慢均勻的轉(zhuǎn)動。自動繪圖裝置可繪出試件受力和變形的關(guān)系圖，如圖1。觀察測力盤指針轉(zhuǎn)動情況，當(dāng)指針不動或擺動，倒退時，說明材料發(fā)生流動（屈服）測力指針倒退的最小值。即為流動荷載Ps，如圖BC段，試驗者應(yīng)記錄下此值，以備計算屈服點應(yīng)力值δs流動階段結(jié)束，試件可以繼續(xù)承受更大的外力和發(fā)生變形，稱為強化階段如圖C至D段。D段所對應(yīng)的荷載即試件能承擔(dān)的最大荷載Pb，試驗者記錄好Pb，值以備計算。當(dāng)荷載達到Pb之后，試件開始頸縮，測力指針開始回轉(zhuǎn)，表明試件承載能力減少，到E點斷裂。5、試驗結(jié)束關(guān)閉試驗機，取下試件和圖紙，打開試驗機回油閥，使試驗機回到原位。6、測量試件：將斷裂試件緊對在一起，測量端口處直徑d1,在斷口兩個互相垂直方1/3處區(qū)段內(nèi)?？芍苯恿咳?；若不在此區(qū)，按國家標(biāo)準(zhǔn)采用斷口移中辦法，計算L1的長度。具體方法是：如圖3所示，斷口靠近左端部，在靠近斷口端部處測量長度a，應(yīng)使斷口靠近a之中部，然后緊靠a測量距離b，b之格數(shù)為：（n－m）/2,n為L內(nèi)總格數(shù)，m為a所占格數(shù)，則試件拉斷后正確計算長度為1、b的格數(shù)為偶數(shù)量L1=a＋2b（如圖3）2、b的格數(shù)為奇數(shù)量L1=a＋b1＋b2（如圖4）圖四六、鑄鐵拉伸試驗步驟1、試件的準(zhǔn)備：測量試件中間和兩端之處直徑d，取最小值計算截面積·2、試驗機準(zhǔn)備：估計鑄鐵σb值，估算拉斷試件最大荷載。試驗機調(diào)整與低碳鋼拉伸試驗相同。3、檢查及試車：與低碳鋼拉伸試驗相同。4、進行試驗：開動好試驗機。用慢速加載直到試件斷裂，記錄最大荷載Pb值。觀察自動繪圖器上的曲線。5、試驗結(jié)束：關(guān)閉試驗機，取下試件，使試驗機回原位。6、測量試件：測量斷裂后試件的直徑和長度，可以發(fā)現(xiàn)σ≈O，Ψ≈O。7、計算鑄鐵拉伸強度極限：七、結(jié)束工作1、清理并復(fù)原試驗機、工具和現(xiàn)場。2、描下拉伸曲線，按要求填寫試驗報告，整理數(shù)據(jù)，寫出結(jié)論。八、思考題：1、低碳鋼拉伸圖大致可分幾個階段?每個階段力和變形有什么關(guān)系?2、低碳鋼和鑄鐵兩種材料斷口有什么不同?它們的力學(xué)性能有何不同?(比較強度和塑性)3、拉伸試驗為什么要采用標(biāo)準(zhǔn)試件?4、試件載面直徑相同而標(biāo)距長度不同，試件的延伸率和載面收縮率是否相同?5、施工中為什么把Φ10以下的鋼筋拉伸？

實驗二金屬壓縮試驗工程上除了有許多受拉構(gòu)件外，還有許多構(gòu)件是承受壓力酌，如機座、橋墩：屋柱等，其材料的強度指標(biāo)必須通過壓縮試驗測得。通過壓縮試驗可與拉伸試驗相比較。例如，由拉、壓試驗知道灰鑄鐵在拉伸、壓縮、彎曲時的強度極限各不相同。工程上就利用鑄鐵壓縮強度高這一特點，用它制造機床底座，泵體等受壓構(gòu)件。(一)低碳鋼的壓縮試驗圖圖11、測定壓縮時的屈服極限σs。2、驗證低碳鋼在壓縮時的虎克定律。二、設(shè)備萬能材料試驗機、游標(biāo)卡尺。三、試件柱形(圖1)，規(guī)定1≤≤3，試件不能太細(xì)或太短，因減少試件端面與墊板間摩擦約束力對試件承載能力的影響，試件兩端面加工光潔度要高一些(一般要為△7～△9)，試驗時接觸面要適當(dāng)潤滑。試件和機器平臺間加球形墊板，以便壓力自動調(diào)中。四、試驗步驟圖2l圖2裁，選擇測力度盤及相應(yīng)擺錘，方法與拉伸試驗相同。2、安放試件，注意使荷載對中，試驗機調(diào)零．3、均勻加載，注意記下Ps值。低碳鋼試件壓縮時有較短的屈服過程圖2，不如拉伸時指針有明顯的波動現(xiàn)象。因此試驗時要注意觀察，測力度盤指針停頓或稍后退時，此時指針?biāo)竞奢d即為屈服荷載Ps值，應(yīng)立即記下，以便計算σs值。由于低碳剛是塑性材料，屈服之后繼續(xù)加載，試件截面逐漸增大，試件被壓成餅而不斷裂，故無壓縮強度極限，屈服后試件稍有鼓形即可停止試驗，以免過載使試驗機損壞。4、試驗結(jié)束，清理工具現(xiàn)場，復(fù)原試驗機，填寫試驗報告。(二)鑄鐵的壓縮試驗一、實驗?zāi)康?、測定鑄鐵的強度極限σs。2、比較鑄鐵的拉、壓力學(xué)性能及破壞形式。二、實驗設(shè)備萬能材料試驗機，游標(biāo)卡尺。三、試件(同低碳鋼)四、實驗原理鐵鑄壓縮時和拉伸—樣，也是在很小變形下發(fā)生破壞，只能測出最大荷載Pb(圖3)，故壓縮強度極限。鑄鐵試件的斷口接近45°斜面，這是因為45°斜面為最大剪應(yīng)力平面，故鑄鐵壓縮試驗試件斷口為剪切破壞。其荷載與變形如圖4。五、實驗步驟l、測量試樣直徑，估計最大荷載，選擇量程及相應(yīng)擺錘，方法與拉伸試驗相同。2、試樣安放在下壓板中心位置上。3、開機試樣接近上模板時減速，將要靠近時，立刻停車，關(guān)閉油門，測力度盤調(diào)零，調(diào)整繪圖器。4、開機均勻緩慢加載，試件出現(xiàn)裂紋立刻停車，記下Pb值。5、試驗結(jié)束．復(fù)原試驗機，清理工具，現(xiàn)場，整理實驗記錄。六、思考題1、為什么不能測取低碳鋼的壓縮強度極限?2、比較鑄鐵在拉伸和壓縮下的強度極限并得出必要的結(jié)論。3、為什么鑄鐵試件沿著與軸線約成45°的斜截面破壞?

實驗三金屬扭轉(zhuǎn)試驗在機械傳動中的軸類部件，大多數(shù)是在純扭或彎扭聯(lián)合情況下工作的。設(shè)計扭轉(zhuǎn)軸所用的允許剪應(yīng)力，是根據(jù)材料在扭轉(zhuǎn)破壞試驗時，所測出的扭轉(zhuǎn)(剪切)流動極限τa，或扭轉(zhuǎn)(剪切)強度極限τb而求得的。出于材料不同，桿件在受拉或受壓而破壞時，其斷口形狀不同。扭轉(zhuǎn)破壞時也是這種情況，例如低碳鋼(或普通碳素鋼)與鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞，其斷口形狀是不同的。一、實驗?zāi)康?、測定低碳銹的τa、τb，鑄鐵的τb。2、觀察斷口形狀，進行比較分析。二、設(shè)備扭轉(zhuǎn)材料試驗機，游標(biāo)卡尺。三、原理和裝置l、低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞試驗試驗采用標(biāo)距L=lOOmm，直徑d=lO±O．1mm圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件，如圖1。低碳鋼件裝到扭轉(zhuǎn)試驗機上（試驗機的構(gòu)造原理見附錄二扭轉(zhuǎn)試驗機簡介），由電動機構(gòu)施加扭矩Mn。試驗機上的自動繪圖裝置可記錄試件的Mn—Φ關(guān)系圖，如圖2，其中Φ為扭轉(zhuǎn)角。扭矩在Mp以內(nèi)，材料處于彈性狀態(tài)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系服從虎克定律，因為0A部分呈線性。低碳鋼在純剪受力時也存在屈服階段，因此當(dāng)圓軸試件上的扭矩超過Mp后，在試件橫截面上外沿處，材料發(fā)生屈服，形成環(huán)形塑性區(qū)，試件橫截面上的剪應(yīng)力分布如圖3(b)此后使試件繼續(xù)扭轉(zhuǎn)變形，塑性區(qū)不斷向內(nèi)擴展，Mn一Φ曲線趨于平坦，圖上出現(xiàn)近似于直線的BC水平段，此時測力度盤上的指針幾乎不動，扭角Φ卻在繼續(xù)不斷增加，塑性區(qū)占據(jù)了大部分截面。這樣就可以近似地假定此時整個圓截面上各點處的剪應(yīng)力已同時到屈服極限τs值。若令Ms表示整個截面上應(yīng)力處于屈服極限τs作用的扭矩值，則：式中ρ表示截面上任意一點dA離圓心的距離；是試件的彈性抗扭截面模量，由此可得τs的近似值為：試件連續(xù)變形，材料進—步強化，達到Mn—Φ曲線上D點時，試件剪斷。由測力度盤上的被動針讀出最大扭矩Mb。此時截面上應(yīng)力到達強度極限τb。與求相似τs，τb值可近似的按下式計算：2、鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞試驗鑄鐵Mn—Φ曲線圖如圖4所示，試件由開始受扭至到破壞，近似直線，按彈性公式計算四、試驗步驟：l、在試件標(biāo)距內(nèi)的中問和兩端三處測量直徑，取最小值為直徑尺寸d0。計算抗扭截面模量。2、根據(jù)材料性質(zhì)估算所需最大扭矩,選好扭矩試驗機的測力表盤。測力指針調(diào)好零點。調(diào)好自動繪圖裝置。裝上試件。3、經(jīng)教師檢查準(zhǔn)備情況，并加步量扭矩試車后，正式試驗。測出Ms、Mb，取下試件觀察斷口。4、按上述步驟試驗鑄鐵試件。5、試驗完成后，將試驗機、工具和現(xiàn)場清理復(fù)原。五、討論：總結(jié)低碳鋼(塑性材料)鑄鐵(脆性材料)兩種材料，在拉伸，壓縮和扭轉(zhuǎn)時的強度指標(biāo)以及破壞斷口的情況，進行分析比較，說明原因。六、思考題：1，低碳鋼與鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的破壞情況有什么不同?根據(jù)不同現(xiàn)象分析原因。2、根據(jù)低碳鋼和鑄鐵拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)試驗的強度指標(biāo)和斷口形狀，分析總結(jié)兩種材料的抗拉、抗壓、抗剪能力。

實驗四電測應(yīng)力分析電測法的基本原理與方法將機械量（如變形和位移）轉(zhuǎn)變成電量，通過電量（電阻、電容、電感）而測得機械量，這種方法，叫做電測法。將機械量轉(zhuǎn)換成電量的元件，叫轉(zhuǎn)換器，其中有電阻式、電容式、電感式等，而用得較多的是電阻式的，稱電阻應(yīng)變片。1、電阻應(yīng)變片常用的應(yīng)變片（圖1）是由直徑為0.015-0.05mm的鎳銅（康銅）或鎳鉻合金電阻絲燒成柵型，用膠貼在兩層薄紙中，絲的末端為引出線。標(biāo)距L一般為2.5~100mm，絲柵電阻在60Ω-60Ω間，常用的是在120Ω左右。圖1圖1貼在被測構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力而產(chǎn)生變形時，電阻應(yīng)變片也隨之變形（電阻絲伸長或縮短），因而使絲柵電阻發(fā)生改變（增大或減?。Ｓ衫碚撝笇?dǎo)和試驗得知，在一定范圍內(nèi)電阻相對改變量與應(yīng)變成正比。即：（5-1）K—電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，與電阻絲的材料及饒線形式有關(guān)，對一定的應(yīng)變片K是常數(shù)，可通過試驗測定。K一般在2.0-3.2之間。電阻應(yīng)變片種類很多，有箔式的、高溫的、防潮的等等?？筛鶕?jù)不同需要選用。2、應(yīng)變儀原理（使用說明詳見附錄四）電阻應(yīng)變儀的基本原理，是通過惠斯登電橋，將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓（電流）的變化，如圖22所示。直流電橋的橋臂為R1、R2、R3、R4。A、C兩端為電源端，其電源電壓為E。B、C兩端為輸出端，其電壓為U。通過電壓為U。通過放大器f1，最后在電流G上顯示出信號。根據(jù)電路計算，克的輸出電壓U與電源電壓E及各電橋電阻（R1、R2、R3、R4）的關(guān)系式為：（5-2）圖2顯然，R1R3＝R2R4為電橋平衡條件。這時輸出電壓U為零，電流計圖2現(xiàn)在假設(shè)，從電橋的平衡狀態(tài)（R1＝R2、R3＝R4）開始，給每個電橋一個微小的增量，即R1、R2、R3、變?yōu)镽1＋ΔR１、R２＋ΔR2、R３＋ΔR３、R４＋ΔR４。將它們代入５－２式，經(jīng)過整理并略去微量得：（5-3）若用四個電阻片作橋臂（其出始值滿足平衡條件），當(dāng)電阻片的應(yīng)變分別為ε１、ε２、ε３、ε４時，用式（５-１）代入式（５-３）得（5-4）若其中一個橋臂R為貼在試件上的應(yīng)變片，而其他三個橋壁為固定電阻，當(dāng)時只產(chǎn)生ΔR１（由試件變形引起），其他三個電阻沒有增量，則由此可見，電橋可將應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電壓增量，其輸出電壓與各橋臂上應(yīng)變代數(shù)和成正比。３、溫度補償電阻值對溫度變化是很敏感的，如果測量過程中溫度發(fā)生變化，會引起電阻值的改變，就會影響測量精度。為了消除由于溫度變化一起的誤差，可以采用溫度補償?shù)姆椒?。為此去一片與工作應(yīng)變片同樣性能的應(yīng)變片，粘貼在與構(gòu)件材料相同不受力的試件上，使它具有與構(gòu)件相同的溫度，此應(yīng)變片成為溫度補償片，測量時將工作片接在A、B端上，補償片接在BC端上，其他兩橋臂接固定電阻，利用電橋特性（５-４）式中可看出，由于溫度變化而產(chǎn)生電阻的變化被消除了。利用電橋的特性，還可以根據(jù)構(gòu)件各種不同受力狀態(tài)，利用不同的溫度補償接橋方式及合理的接橋方式，可以增加電橋的靈敏度，消除一些需要測量的應(yīng)變值。４、電阻應(yīng)變片的粘貼應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量，將直接影響測量結(jié)果，必須充分予以重視。（1）根據(jù)試驗?zāi)康倪x好貼片為止，將其表面清理干凈，并劃好定位線，表面光潔度應(yīng)達到▽５左右。（2）在清理干凈的構(gòu)件表面上和應(yīng)變片的背面分別涂膠，將應(yīng)變片安定位線位置貼上，并用手指在應(yīng)變片上擠壓，擠出氣泡和多余的膠水。膠層一般不超過０．０２mm（3）為保證測量的穩(wěn)定可靠，必須將應(yīng)變片干燥要２４小時，也可加速干燥，用紅外線燈烘烤，但溫度不得超過６０℃，干燥后的應(yīng)變片與試件間的絕緣電阻不應(yīng)小于５００kΩ.（4）焊線及保護：將電阻應(yīng)變片因出現(xiàn)與測量用的導(dǎo)線焊在一起，并把導(dǎo)線加以固定和編號（或用不同顏色的導(dǎo)線）。為保證測量工作正常進行，可以在應(yīng)變片上涂一層膠合劑和凡士林、石蠟等物，以期防潮作用。長期使用要進行專門防潮處理。純彎曲梁彎曲正應(yīng)力的測定一、實驗?zāi)康?、初步掌握電測法的基本原理和方法。2、驗證梁彎曲時正應(yīng)力的分布規(guī)律。二、實驗內(nèi)容和原理純彎梁實驗器，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。三、實驗內(nèi)容和原理純彎梁彎曲時，由理論推導(dǎo)得知，各縱向纖維層之首簡單拉伸或壓縮，并且其應(yīng)力大小與到中性層的距離成正比。即式中M－彎矩；Iz－橫截面對種性軸的慣性距；y－中興軸到所求應(yīng)力點的距離。由上式可知，梁在純彎曲時，沿橫截面高度各電處的正應(yīng)力按直線規(guī)律變化。如將電阻應(yīng)變片貼在距中性層距離不等的位置上，如圖３所示：測得純彎曲時沿橫截面高度各點的縱向應(yīng)變ε，且由單項應(yīng)力狀態(tài)的虎克定律σ=Eε，可求出各點處的實驗應(yīng)力σ實，實驗應(yīng)力σ實與y之變化規(guī)律，實驗應(yīng)力與相應(yīng)的理論之進行比較，以驗證純彎曲正應(yīng)力分布規(guī)律。圖3實驗應(yīng)力計算公式：σ=Eε理論計算公式式中四、實驗方法及步驟1、試驗準(zhǔn)備（1）電阻應(yīng)變的粘貼。處理、焊線（已實驗室準(zhǔn)備好）（2）測量并記錄量梁的截面尺寸b,各應(yīng)變片的位置尺寸，即加力點到支點的距離a。（3）將應(yīng)變片接入電阻應(yīng)變儀，接通應(yīng)變儀電源，預(yù)熱約５分鐘，將靈敏系數(shù)旋扭調(diào)在和應(yīng)變片靈敏系數(shù)相同的位置上。（4）在指導(dǎo)教師的協(xié)助下將應(yīng)變儀調(diào)整平衡。（5）估算梁允許的最大荷載，使其在比例極限內(nèi)工作。2、進行試驗（1）分級加載，每次１０kg（2）實驗結(jié)束。關(guān)閉儀器，卸掉荷載，整理試驗紀(jì)錄。五、試驗結(jié)果整理與計算1、如果補償片不受力，擇優(yōu)工作應(yīng)變片測得的應(yīng)變即位該纖維層的應(yīng)變大小，其應(yīng)力由式σ=Eε求出，注意應(yīng)變儀讀促出的應(yīng)變值為１με＝10-6ε，100με=100×10-6ε，1000με=1000×10-6ε等等。讀數(shù)“＋”表示拉應(yīng)變，讀數(shù)“－”表示壓應(yīng)變。2、互為補償時，即個應(yīng)變都受力的情況下，并且其應(yīng)變關(guān)系已知時，可采用互為補償線路，即可選擇其中任一應(yīng)變片為工作片，另一片為補償片，這樣都使讀數(shù)增大，提高測量精度。在彎曲試驗的具體情問題中，由于電阻應(yīng)變片R1與R5（圖3）與中性軸的距離相等，則應(yīng)變絕對值相等符號相反，即ε5=ε1因此，可以結(jié)成互為補償線路。這時從應(yīng)變儀中得到的讀數(shù)為ε測=2ε5=2︱ε1︱即ε5=ε測/2同理R2R4亦可照此方法接線。3、請教師檢查數(shù)據(jù)，整理好儀器，工具和現(xiàn)場。六、注意事項1、必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程使用電阻應(yīng)變儀。轉(zhuǎn)動個旋鈕時應(yīng)緩慢輕巧。2、到現(xiàn)在接線柱上要擰緊，更換測點時，必須關(guān)閉店門或?qū)⑦x擇開關(guān)至于“0”七、思考題1、應(yīng)變片標(biāo)距的大小對測量結(jié)果有無影響？2、為什么要用溫度補償片？為什么要求補償片粘貼到與受利試件相同的材料上？3、電阻應(yīng)變儀測得數(shù)值帶有正號或負(fù)號說明什么？4、哪些因素是試驗與理論值產(chǎn)生偏差？5、為什么本次試驗中使用σ=Eε這一公式計算應(yīng)力？6、實驗中那些現(xiàn)象科驗證彎曲盈利分布規(guī)律的正確性？

附錄一萬能材料試驗機簡介概述：在材料力學(xué)實驗中，一般都要給試件加載，并示出荷載大小，這種試驗設(shè)備稱為材料試驗機。它是材料試驗的主要設(shè)備，在生產(chǎn)廠礦和科研機構(gòu)有著廣泛的應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)應(yīng)該初步掌握它的原理和使用方法。根據(jù)加載性質(zhì)的不同，可分為靜荷載試驗機，例如拉力試驗機、壓力試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機等；動荷載試驗機，例如沖擊試驗機、疲勞試驗機等。如果在同一臺試驗機上能分別進行拉力、壓力，變曲等多種試驗，則稱萬能材料試驗機。萬能試驗機類型很多，有油壓擺式、杠桿擺式萬能試驗機等。不同工廠生產(chǎn)的這類試驗要具體形式也不相同，但基本原理是一樣的。其主要組成分為加力和測力兩大部分，此外許多試驗機還備有試驗曲線自動記錄裝置。下面僅介紹常見的夜市萬能試驗機。油壓擺式萬能試驗機：結(jié)構(gòu)原理這里最常用的一種試驗機。類型較多，但一般只是外形不同，基本原理可表示如圖1。加載部分在機器底座1上，裝有兩個固定立柱2，它支撐著固定橫頭3和工作油缸4。開動油泵電動機帶動油泵5工作，將油液從郵箱經(jīng)油管（1）和送油閥送入工作油缸，從而推動工作活塞6、上橫頭7；活動立柱8和活動臺9上升。若將試件兩端裝卡在上下夾頭10和11中，因下夾頭固定不動，當(dāng)活動臺上升時便使試件承受拉力。輸油管路中的送油閥門用來控制進入工作油缸中的油量，以便調(diào)節(jié)對試件加載的速度。加載時回油閥門至于關(guān)于關(guān)閉位置。回油閥門打開時，則可將工作油缸中的油液泄回油箱，活動臺由于自重而下落，回到原始位置。如果拉伸試件的長度不同時，可用下夾頭電動機轉(zhuǎn)動底座中渦輪，使螺柱13上下移動，調(diào)節(jié)下夾頭的位置。注意當(dāng)試件已卡緊或受力后不能再開動下夾頭電視。否則，就要造成用下夾頭對事件加載，以致?lián)p傷機件?；顒优_的行程對拉伸和壓縮區(qū)間都有規(guī)定，使用者必