《力学综合实验》指导书实验一拉伸、压缩实验一、实验目的1.观察低碳钢和铸铁拉伸、压缩时的实验现象，了解不同材料的拉压特性。2.绘制低碳钢和铸铁拉伸时的应力一应变曲线，确定两种材料拉伸时的力学性能指标。二、实验原理利用电子万能试验机对标准尺寸的拉伸、压缩试件进行轴向拉伸和压缩，通过观察实验现象、分析应力一应变曲线了解不同材料的力学特性。三、实验设备和仪器电子万能试验机、游标卡尺、低碳钢和铸铁的拉伸试件、压缩试件四、实验内容（一）拉伸实验1.低碳钢的试件的准备在试件中段取标距1=10d既100mm在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。铸铁拉伸试件的准备用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d取最小值作为计算试件横截面面积用。2.操作步骤1）开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源：2）鼠标点击CMT5504/5105电子万能试验机SANS图标，进入联机参数界面，进入控制操作界面；3）点击右侧上下按键使横梁上下移动至和适位置；4）根据试样形式装上相应夹头：5）设定试验方案和试验参数；6）传感器初值置零：7）安装试样及引伸计传感器：8）点击（运行）按钮，开始试验，强化阶段取下引伸计传感器，试验结束自动停止，点击生成试验报告；9）安装下一根试样，重复步骤8），直到所有试样全部试验结束；10）打印试验报告：1
1 《力学综合实验》指导书 实验一 拉伸、压缩实验 一、实验目的 1.观察低碳钢和铸铁拉伸、压缩时的实验现象，了解不同材料的拉压特性。 2.绘制低碳钢和铸铁拉伸时的应力—应变曲线，确定两种材料拉伸时的力学 性能指标。 二、实验原理 利用电子万能试验机对标准尺寸的拉伸、压缩试件进行轴向拉伸和压缩，通 过观察实验现象、分析应力—应变曲线了解不同材料的力学特性。 三、实验设备和仪器 电子万能试验机、游标卡尺、低碳钢和铸铁的拉伸试件、压缩试件 四、实验内容 （一）拉伸实验 1.低碳钢的试件的准备 在试件中段取标距l 10d 既 100mm 在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志， 用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互相垂 直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。铸铁拉伸 试件的准备用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径 d 取最小值 作为计算试件横截面面积用。 2.操作步骤 1）开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源； 2）鼠标点击 CMT5504/5105 电子万能试验机 SANS 图标，进入联机参数界面， 进入控制操作界面； 3）点击右侧上下按键使横梁上下移动至和适位置； 4）根据试样形式装上相应夹头； 5）设定试验方案和试验参数； 6）传感器初值置零； 7）安装试样及引伸计传感器； 8）点击(运行)按钮，开始试验，强化阶段取下引伸计传感器，试验结束自 动停止，点击生成试验报告； 9）安装下一根试样，重复步骤 8），直到所有试样全部试验结束； 10）打印试验报告；
11）关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源。取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件,-1标距间的长度1，按下式可计算出低碳钢的延伸率=×100%。1将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径d，计算出面积A；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率A-A,×100%W=A12）清理试验现场。（二）压缩实验1）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。2）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。3）设定试验方案和试验参数；对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止。4）初值置零；5）点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，生成试验报告；6）打印试验报告五、思考题1.拉伸实验时低碳钢和铸铁破坏现象有何区别？原因是什么？2.为何低碳钢压缩测不出破坏载荷，而铸铁压缩测不出屈服载荷？2
2 11）关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源。 取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件 标距间的长度 1 l ，按下式可计算出低碳钢的延伸率 1 100% l l l 。 将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径 1 d ， 计算出面积 A1；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率 1 100% A A A 12）清理试验现场。 （二）压缩实验 1）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处 中最小一处的平均直径计算横截面面积。 2）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。 3）设定试验方案和试验参数；对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过 屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破 坏为止。 4）初值置零； 5）点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，生成试验报告； 6）打印试验报告 五、思考题 1.拉伸实验时低碳钢和铸铁破坏现象有何区别？原因是什么？ 2.为何低碳钢压缩测不出破坏载荷，而铸铁压缩测不出屈服载荷？
实验二扭转实验一、实验目的1.测定低碳钢的剪切屈服极限t,及剪切强度极限t，。2.观察低碳钢及铸铁扭转破坏特点。二、实验原理金属材料的剪切机械性能，常用扭转破坏实验测定。由于试件受到扭矩作用后，材料完全处于纯剪切应力状态，因此，无论是塑性还是脆性材料，均可通过扭转破坏实验进行强度和塑性的测定。材料不同，其抗剪强度及破坏形式也就不同。由于低碳钢材料在纯剪切应力状态下，其抗正断能力高于抗剪断能力，故低碳钢试件将沿最大剪应力所在的横截面剪断，断口平齐。呈现了切断的特征。而铸铁材料在纯剪切应力状态下，其抗正断能力低于抗剪断能力，所以，铸铁试件将从其表面某一最弱处，沿与轴线呈的45°螺旋状曲面被拉断，呈现正断断口的特征。三、实验设备和仪器NDW-500型扭转试验机、游标卡尺、低碳钢和铸铁的扭转试件四、实验内容1.试件的准备用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。2.操作步骤1）开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源；2）鼠标点击电子扭转实验机图标，进入参数界面，单击主屏单菜通讯项点击联机按钮，进入控制操作界面；系统显示窗口显示PC字样。3）根据试样形式，点击转动按键至使夹头转至和适位置：安装试样拧紧内螺栓：4）设定试验方案和试验参数；5）各数据初值置零：6）点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，保存试验结果；7）提取试验结果，结果显示，读取各参数并记录：8）打印试验报告；9）关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源，取下扭断的试件。五、思考题3
3 实验二 扭转实验 一、实验目的 1.测定低碳钢的剪切屈服极限 s 及剪切强度极限 b 。 2.观察低碳钢及铸铁扭转破坏特点。 二、实验原理 金属材料的剪切机械性能，常用扭转破坏实验测定。由于试件受到扭矩作用 后，材料完全处于纯剪切应力状态，因此，无论是塑性还是脆性材料，均可通过 扭转破坏实验进行强度和塑性的测定。材料不同，其抗剪强度及破坏形式也就不 同。 由于低碳钢材料在纯剪切应力状态下，其抗正断能力高于抗剪断能力，故低 碳钢试件将沿最大剪应力所在的横截面剪断，断口平齐。呈现了切断的特征。而 铸铁材料在纯剪切应力状态下，其抗正断能力低于抗剪断能力，所以，铸铁试件 将从其表面某一最弱处，沿与轴线呈的 45 螺旋状曲面被拉断，呈现正断断口的 特征。 三、实验设备和仪器 NDW-500 型扭转试验机、游标卡尺、低碳钢和铸铁的扭转试件 四、实验内容 1.试件的准备 用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互 相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。 2.操作步骤 1）开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源； 2）鼠标点击电子扭转实验机图标，进入参数界面，单击主屏单菜通讯项点 击联机按钮，进入控制操作界面；系统显示窗口显示 PC 字样。 3）根据试样形式，点击转动按键至使夹头转至和适位置；安装试样拧紧内 螺栓； 4）设定试验方案和试验参数； 5）各数据初值置零； 6）点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，保存试验结果； 7）提取试验结果，结果显示，读取各参数并记录； 8）打印试验报告； 9）关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源，取下扭断的试件。 五、思考题
1.低碳钢和铸铁在扭转破坏有什么不同现象？断口有何不同？试分析其原因。2.结合已经做过的拉伸、压缩和扭转试验，你能根据断口来判断试样的材料和受什么力而断裂破坏的吗？4
4 1.低碳钢和铸铁在扭转破坏有什么不同现象？断口有何不同？试分析其原 因。 2.结合已经做过的拉伸、压缩和扭转试验，你能根据断口来判断试样的材料 和受什么力而断裂破坏的吗？
实验三弯曲正应力实验一、实验目的1.初步掌握电测法及多点静态应变测量的方法；2.测定梁弯曲时横截面上的正应力及其分布规律，并与理论公式进行比较。二、实验原理在梁中部的上、下表面及前、后两侧面沿梁的横截面高度，每隔h/4处贴上一枚平行于梁轴线的电阻应变片，共计8枚，其编号分别为：上表面为“1”前侧面的上、中、下分别为“2”、“3”、“4”；后侧面的上、中、下分别为“2””、“3””“4””；下表面为“5”.在梁中部的下表面另外加贴一片垂直于梁轴线的电阻应变片，编号为“5””。温度补偿片放置在钢梁的附近。根据各测量点的应变测量值，由虎克定律（α=E：）计算应力实测值，得MI）计算的到横截面上正应力沿梁高的分布规律，并与弯曲正应力公式（α=1应力理论值进行比较。三、实验设备和仪器静态电阻应变仪、矩形截面单体梁。四、实验内容1.应变仪参数设定：按电阻应变仪使用方法，根据本次实验所用的电阻应变片规格对所用的电阻应变仪进行测量参数设定2.接线：根据本次实验内容，将需要测量的各测量点上引出的电阻应变片导线依次按选定的1/4桥路接线方法接至电阻应变仪的各测量桥上。3.加载测量：加载采用增量法。在零载荷时进行应变仪的平衡操作，以保证零载荷时，各点的应变输出均为零；然后按一定的载荷增量逐级加载，测量每级载荷所对应的应变值，直至最大载荷（最大正应力小于屈服强度）为止。4.卸载：完成载荷从零到最大载荷的若干级加载测量后就卸载至零。5.整理测量数据：根据各测量点的应变测量值，计算应力实测值，与弯曲正）计算的应力理论值进行比较。应力公式（α=T五、思考题1.影响实验结果准确性的主要因素是什么？2.在中性层上理论计算应变值6测=0，6实±0，这是为什么？5
5 实验三 弯曲正应力实验 一、实验目的 1.初步掌握电测法及多点静态应变测量的方法； 2.测定梁弯曲时横截面上的正应力及其分布规律，并与理论公式进行比较。 二、实验原理 在梁中部的上、下表面及前、后两侧面沿梁的横截面高度，每隔 h/4 处贴上 一枚平行于梁轴线的电阻应变片，共计 8 枚，其编号分别为：上表面为“1”；前 侧面的上、中、下分别为“2”、“3”、“4”；后侧面的上、中、下分别为“2’”、 “3’”、“4’”；下表面为“5”.在梁中部的下表面另外加贴一片垂直于梁轴线 的电阻应变片，编号为“5’”。温度补偿片放置在钢梁的附近。 根据各测量点的应变测量值，由虎克定律（σ＝Eε）计算应力实测值，得 到横截面上正应力沿梁高的分布规律，并与弯曲正应力公式（σ＝ I My ）计算的 应力理论值进行比较。 三、实验设备和仪器 静态电阻应变仪、矩形截面单体梁。 四、实验内容 1.应变仪参数设定：按电阻应变仪使用方法，根据本次实验所用的电阻应变 片规格对所用的电阻应变仪进行测量参数设定。 2.接线：根据本次实验内容，将需要测量的各测量点上引出的电阻应变片导 线依次按选定的 1/4 桥路接线方法接至电阻应变仪的各测量桥上。 3.加载测量：加载采用增量法。在零载荷时进行应变仪的平衡操作，以保证 零载荷时，各点的应变输出均为零；然后按一定的载荷增量逐级加载，测量每级 载荷所对应的应变值，直至最大载荷（最大正应力小于屈服强度）为止。 4.卸载：完成载荷从零到最大载荷的若干级加载测量后就卸载至零。 5.整理测量数据：根据各测量点的应变测量值，计算应力实测值，与弯曲正 应力公式（σ＝ I My ）计算的应力理论值进行比较。 五、思考题 1.影响实验结果准确性的主要因素是什么？ 2.在中性层上理论计算应变值 0 0 测＝ ， 实 ，这是为什么？