43压缩实验 4.4扭转实验. 45剪切弹性模量G的测定实验… 46冲击实验… 47金属疲劳实验.… 第5章电测应力分析实验. 5.1概述… 5.2应变电测原理与技术 53弹性模量和泊松比测定实验 5.4梁的纯弯曲正应力实验 55等强度梁实验…… 5.6薄壁圆筒的弯扭组合变形实验. 5.7偏心拉伸实验 5.8压杆稳定实验.…… 第6章光测力学实验 6.1光测力学的发展。 6.2光弹实验原理… 6.3光弹性基本实验.… 6.4云纹干涉技术… 6.5电子散斑干涉技术实验 6.6剪切电子散干涉技术实验 6.7二维数字散斑相关测量实验… 第7章综合设计实验. 7.1概述… 7.2XL318T材料力学综合设计实验台简介… 。 7,3静定桁架结构设计与应力分析实验。… 7.4超静定桁架结构设计与应力分析实验. 7.5刚架组合设计与应力分析实验 7.6薄壁构件拉伸实验… 第8章材料力学性质检测设备… 81概述 This document is produced by trial version of Prin2Flash.Visit www.printflash.com for more information
82液压式万能材料试验机. 83电子万能试验机. 8.4扭转试验机.… 8.5电子扭转试验机.… 8.6微机控制高频劳试验机.…。 参考文献… This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
第一章绪 论 1.1实验与力学实验的地位 从力学的发展史看，力学实验是力学科学建立的基础和发展的基本方法。力学的许多重要理论 都直接或间接地和力学实验相联系，按照武际可先生的说法，“力学本质上是一门观察和实验科学” 众所周知，在17世纪以前的古代和中世纪，无论欧洲还是中国都已有关于杠杆平衡、重心、 浮力、强度和调度以及匀速直线和匀速圆周运动等一些力学概念的措述。古埃及金字塔，古罗马斗 兽场，中国的都江堰、赵洲桥等著名建筑也说明古人的力学经验积累已达到相当高的水平。但作为 力学理论却是在人们重视和采用力学实验方法之后才逐步形成和建立的。“实验”作 种科学 究方法最早由达·芬奇(Leonardo di ser Piero da Vinci,1452~l519)提出和运用，他因此在 自然科学方面作出了巨大的贡献，达·芬奇研究过杠杆平衡、斜抛体和自由落体的运动，以及摩擦 对物体运动的影响，还作过铁丝的拉伸强度试验等。伽利略(Ga1i1eoGa1i1ei,1564~1642)发展 了决·芬奇的实验征究方法，创立了对时物理现象讲行黔研究并把究验方法与数学方法，罗提论证 相结合的科学研究方法。 正是 由于伽利略善于观察和思考，善于设计和运用实验方法， 善于总结和 分析，才有了比萨斜塔落体实验、小球斜面滚动实验等著名实验，也才有了摆的定律、惯性定律 落体运动定律以及对相对性原理等重要理论的提出，从而奠定了经典力学的基础。他在晚年(1638 年)出版的历史巨著《关于两门新科学的谈话和数学证明》一书中，除了动力学外，还有不少关于 材料力学的内容。他讨论的第一个问题是直杆轴向拉伸问题，得到承载能力与横截面面积成正比， 而与长度无关的正确结论：讨论的第二个问题是关于梁的弯曲试验和理论分 正确地断定了梁的 抗弯能力和几何尺寸的 学相 关系。他 主意到空 能 大提高 度而无需增加重量”。因 此，该书不仅是动力学的第一部著作，还被看作是材料力学开始形成一门独立学科的标志。 在17世纪初一18世纪末的近两百年中，经典力学得以建立的一个重要原因是，伴随欧洲资本 主义生产方式陆续取代封建的生产关系，商业和航海迅速发展对科学技术的需要，由伽利略发展和 培根倡导的实验科学开始兴起，使得技术上的工匠传统和学者传统走向结合，17世纪中叶，欧洲 各国纷纷成立科学院，如英国皇家学 法国科学院、罗马科学 数学 ,柏林科 院等， 为加强学术交流创办科学期刊。好几个国家甚至为满足航海需要悬赏解决经度的测定问题，促进了 天文观测和对天体运行规律的研究，那是科学史上的一个灿烂时代，一大批科学家因为著名的实验 发明和发现而彪炳史册。在伽利略前后，有第谷(Tycho Brahe,1510~1601)的30年天文观测， 盖利克(Ouov0 n Guericke.16021682)的马德堡直空半球实验.胡克(Hooke robert.1635-1703) 的弹簧受力实验、重力实验，库仑(Charlse-Coulob,1736一1806)的扭称发现和扭 转实验，卡文迪什(Henry Cavendish,1731~1810)测量万有引力的扭秤实验等等 一时期 展的实验研究和积累的丰富观察资料，不仅促成了经典力学的建立，还对数学学科的发展产生了深 远影响，促进了技术进步。望远镜和摆钟就是这一时期分别由伽利略和患更斯 (Christiaan Buygens,,1629~1695)发明的.科学界也公认，如果没有I利咯、开普勒(Johannes Kep1er,1571一1630)、惠更斯、胡克等前人在惯性，引力、行星运动、加速度、摆的运动等方面 的研究和成果积累，就不会有牛(Sir Isaac Ne 1612 ~1727)三大力学定律的问世。牛顿 能够完成三大力学定律的总结工作，除了当时的资料积累已经相当丰富外，很大一个原因是牛倾善 于运用数学总结和分析。事实上，微积分就是牛顿在总结切线、求积、瞬时速度以及函数的极大、 极小值等与运动有关问题的数学方法过程中创立的。他运用自己创立的微积分论证力学定律，从而 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2fash.com for more information
把经典力学确立为立整而亚密的休系。即便是对微积分同样作出石大贡城的英布尼茨(G。ttfx1d Wi1he1 n von Leibniz,16461716)也有着非凡.的物理学成就背景，他在1684年发表的《固体 受力的新分析证明》一文中指出，纤维可以延伸，其张力与伸长成正比，因此他提出将胡克定律应 用于单根纤 这一假说后米在材料力学中被称为马里奥特 菜布尼茨理论 对于实验在力学学科发展中的作用，武际可先生分为三类： 一类指建立新领域起开创作用的实 验。如1883年雷诺关于管流转变为湍流的实验导致湍流理论的发展：二类指验证已有理论的验证 性实验。如1798年卡文油什(Henry cavendi sh,17311810)测定引力常数的实验：三类指通过 加光弹实验纯模拟实哈恭祖理诊配的求解问颗的实哈。工积力学屈干经典力学荒陆，经时200名年 的发展，力学早已脱胎于物理学 形成 理论力学 材料力学 ,弹性力学、 结构 塑性力 流体力学、断裂力学、振动理论等众多分支。特别是计算机的出现和计算科学的迅速发展，使得过 去无法求解的问题有了计算分析方法，在某种程度上也可取代传统实验，如光弹模拟实验等，但它 不能从根本上代替实验，也许永远不能，这是因为： 1.经典力学研究的是宏观和中观问题，进入细观和微观层面后，许多理论不再适应，需要根 据实验观察建立新的理论 于当今大量采用的复合材料，复杂结构材料，以及岩体类非均质各向异性材料，尚需通 过大量的实验研究，解决本构关系问题。 3.计算机解决工程问题至少要有两个先决条件，一是准确获得材料常致，二是力学模型反映 实际。前一个间题需要通过实验解决，对后一个间题，即使解决了本构关系，在边界条件处理上也 且难做到与际完全相符 与二十世纪以前的几个世纪相比 ,我们在当今航空航天、核能技术 大型桥梁水坝建筑、深井 开采等工程领域遇到的力学问题要更为复杂。这一方面使得力学实验规模日益扩大，如做流体力学 实验用的风洞、激波管、水洞、水池，做动态强度试验用的振动台、离心机、轻气炮等就需要复杂 的机器设备和精密的控制测量仪表，需要多种技术人员协同工作和强大的能源保证才能完成。另一 方面，力学实验进入工程现场，适时观测、遥测和预报正在成为质量监控预防灾害的重要手段，许 多重点攻关项目甚至直接微原位原型荷载实验 因此，面向21世纪的工程人才培养，加强力学实验教学仍然具有十分重要的意义 首先，实验方法是发展科技的基本方法。如果说经典力学的产生是依靠实验和数学两大方法的 话，现在则需要加上一个计算机，即实验、数学加计算机。无论是从事科学研究还是解决工程问题， 都需要有良好的实验能力和素养】 其次，经奥力学不仅是现代力学的基础，也还是目前工程设计和力学分析的基本方法和依据 只有理论学习和实验观察 与分析相结合才能把握其精髓，提高力学的理论与分析水平 第三，力学实验能力是工程人才的专业基本能力。由于工程结构的复杂性和设计要求的不断提 高，对力学实验的依赖性越发增强，工程技术人员需要了解和学握常规的力学检测和力学分析手段， 具有良好的实验分析和观察意识。 1,2工程力学实验教学的任务 工程力学实验数学的任务是由工程人才的培养要求和工得力学的数学内突决定的 虽然我国目前把工程力学划为力学下的一个二级学科，但作为教学课程，其内容却不是独立的 按照经典力学的划分，它应包括理论力学、材料力学、结构力学等分支以及近代固体力学和流体力 学分支的一些内容。这些力学分支作为误程单独开设时，币常不冠工程力学名称。工程力学一般作 为不单独开设分支力学课程的短学时力学课程名称，并且根据不同的专业要求有不同的内容组合和 This document is produced by trial version of PrintFlash.Visit www.print2flash.com for more information
教学侧重。在内容选取上以理论力学，特别是静力学和材料力学组合的居多。面向士建类专业，包 括部分结构力学内容的又多称建筑力学。 工程力学实验教学的情况则有所不同。过去在非力学专业的基础力学教学中，主要开设材料力 学和流体力学实验，并且主要是作为理论教学的一个辅助环节开设一些验证性、演示性实验，理论 力学和结构力学不开实验课。为适应21世纪的人才培养要求，我国提出了加强实践教学，培养创 新人才的教育思想。在这一思想指导下，实验教学的功能和地位得到加强，主要体现在三个方面： (1)改变重理论轻实践的教育教学思想，强调实验实践教学环节在创新人才培养中的重要 用： (2)实险数学由单纯的验证性、演示性实验扩展到设计性、综合性或研究性实验，培养学生 的实验和创新能力： (3)实验教学不再单纯依附于理论教学，要求独立组织或单独设课。学时也要求提高到理论 教学的206 在这一背景下 不仅材料力学的教学内容有了较大的更新和调整，纷纷进行综合、设计实验的 教学探索，而且积极开展了理论力学的实验教学尝试。在教学管理和组织上，力学实验室从逐步走 向独立，到整合相关资源成立校级力学实验中心，为实验教学某种程度的独立运行或独立设课创浩 了条件。因而，将理论教学分散组织的各分支力学实验课作为一个整体统一进行安排和组织成为可 能，形成了工程力学实验课的基本架构 简言之 工程力学实验理课并非是和工程力学理论课简单配套的实验教学环节，也不是科学研 究意义上的工程力学实验。实际上，它是非力学专业基础力学有关实验教学环节的总称。当然，就 像工程力学的内容组合有所不同一样，工程力学实验的内容也因各校的教学组织不同而有所不同。 本书以材料力学的实验为主，包括部分理论力学和结构力学实验内容，教学任务概括为： (1)通过实验观察，验证和了解工程力学的一些重要理论和原理，巩固力学知识，深化对力 学理论的认识： (2)掌握材料力学性质或常数的常规测定方法，了解材料的变形与破坏现象，了解材料的常 用检测设备和使用方法： (3)堂据应力分折的常规方法，了醒有光设备仪器的原理和使用方法。 (4)通过实验误差的原因分析，认识工程间问题的复杂性和力学简化模型的局限性，提高力学 分析和实验能力。 进行科学实验的基本训练，培养学生严谨认真的工作作风，实事求是的科学态度，分工协 作的团队精神，增强观察和发现、分析和解决工程实际问题的能力· .3工程力学实险致学的内容 工程力学实验教学的内容是根据其教学任务和目的设计安样的，与科学研究实验和工程服务实 验相比既有区别也有联系。“区别”指一些原理性、认识性或设计性实验，如弯曲正应力、偏心拉 伸、桁架设计等虽然是来自于工程的典型模型，但主要是为教学服务的，不具有具体的科研和应用 意义：“联系”指实验的方法，所用的设备仪器，以及涉及力学性质或常数测定的一些实验与科研 和工程应用密不可分 按照实验教学示范中心的评审标准，工程力实验教学的内容按层次分为三类：一类是基础型实 验，包括验证性、演示性等实验牧学内容；二类是提高型实验，包括综合性、设计性、应用性等实 验：三类指具有探索性质的创新型实验。本书采用按照实验性质和实验方法划分的方法，将工程力 学实脸内容划分为5类： (1)理论力学实验。主要包括动静滑动摩擦系数测定实验，不可见轴转速测试实验，功率、 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2fash.com for more information