材料力学实验指导书 新疆大学机械工程学院力学系 2010.06
1 材料力学实验指导书 新疆大学机械工程学院力学系 2010.06
第1章绪论 1.1材料力学实验的目的 材料力学实验是材料力学课程教学中的重要环节,是培养学生理论联系实 际、独立思考以及创新能力的主要手段。通过材料力学实验环节,使学生掌握测定 材料力学性能的基本方法、测量应变的电测法和实验应力分析的基本原理,并掌握 相应仪器设备的使用方法。 1.2材料力学实验的内容 一、材料的力学性能测定:材料的各项强度指标,如屈服极限、强度极限、持久 极限以及材料的弹性性能,如比例极限、弹性模量等,都是设计中的基本参数和依 据,而这些参数一般要通过实验来测定。随着材料科学的进展,各种新型合金材 料、复合材料不新断出现,研究合成每一种新型材料首要的任务也是力学性能的测 定。 二、验证已建立的理论:材料力学的一些理论是以假设为基础导出的,例如梁 的弯曲理论就是以平面假设为基础的。用实验验证这些理论的正确性和适用范围, 可加深对理论的认识和理解。对力学中新建立的理论和公式,必须要用实验来验 订正。 三、应力分析的电测法(全方位开放实验)电阻应变测量是工程中广泛使用 的方法之一,可以测量材料常数,可以验证理论,特别对形状不规则、受力复杂没 有理论解的物件,可用此方法来测定其应变,应力值。用电测法可开发许多设计性 实验、综合性实验,为学生创造性学习提供广阔空间。 四、近代力学实验方法简介、演示:主要有光弹性法、全息干涉法、云纹法、 散班干涉法。 以上内容可根据学时及专业的不同有所选择。 1.3实验方法和要求 测定材料在拉伸、压缩、剪切和扭转时力学性能的原理,电测法原理,实验 应力分析原理,位移测量原理,的互等定理等。 按照实验指导书和任课物师介绍的方法完成课内各项实验内容,客观认真地将实验 数据填入实验报告,对不合理的实验结果需重测域补测。每次实验结束离开实验室 前,实验报告须交实验指导教师审核、签名。实验数据应及时整理,并交任课教师 批改,以便进行考核和评分
2 第 1 章 绪 论 1.1 材料力学实验的目的 材料力学实验是材料力学课程教学中的重要环节,是培养学生理论联系实 际、独立思考以及创新能力的主要手段。通过材料力学实验环节,使学生掌握测定 材料力学性能的基本方法、测量应变的电测法和实验应力分析的基本原理,并掌握 相应仪器设备的使用方法。 1.2材料力学实验的内容 一、材料的力学性能测定 : 材料的各项强度指标,如屈服极限、强度极限、持久 极限以及材料的弹性性能,如比例极限、弹性模量等,都是设计中的基本参数和依 据,而这些参数一般要通过实验来测定。随着材料科学的进展,各种新型合金材 料、复合材料不断出现,研究合成每一种新型材料首要的任务也是力学性能的测 定。 二、验证已建立的理论: 材料力学的一些理论是以假设为基础导出的,例如梁 的弯曲理论就是以平面假设为基础的。用实验验证这些理论的正确性和适用范围, 可加深对理论的认识和理解。对力学中新建立的理论和公式,必须要用实验来验 证。 三、应力分析的电测法:(全方位开放实验) 电阻应变测量是工程中广泛使用 的方法之一,可以测量材料常数,可以验证理论,特别对形状不规则、受力复杂没 有理论解的物件,可用此方法来测定其应变,应力值。用电测法可开发许多设计性 实验、综合性实验,为学生创造性学习提供广阔空间。 四、近代力学实验方法简介、演示: 主要有光弹性法、全息干涉法、云纹法、 散班干涉法。 以上内容可根据学时及专业的不同有所选择。 1.3实验方法和要求 测定材料在拉伸、压缩、剪切和扭转时力学性能的原理,电测法原理,实验 应力分析原理,位移测量原理,功的互等定理等。 按照实验指导书和任课教师介绍的方法完成课内各项实验内容,客观认真地将实验 数据填入实验报告,对不合理的实验结果需重测或补测。每次实验结束离开实验室 前,实验报告须交实验指导教师审核、签名。实验数据应及时整理,并交任课教师 批改,以便进行考核和评分
第2章材料力学试验设备介绍 2.1常用试验机 材料试验机是力学性能测试最基本最重要的实验设备。试验机最基本的功能 是对试件施加载荷并测定材料在试验载荷下的力学性能。根据施加载荷的类型,试 验机可分为拉力、压力、扭转、冲击和疲劳等试验机,根据所加载荷的性质,又可分 为静态试验机和动态试验机。 一、微机控制电子万能试验机 1.电子万能试验机工作原理 电子万能试验机是采用电子装置对载荷和试件的变形及横梁的位移进行精确的 控制、测量、自动显示和自动记录,如配备了计算机,则可以进行程序控制并对试验 结果进行处理:它采用同服电机和机械传动系统对试件加载有准确的加载速度和宽 的速度范围005-500 mm/min),如将负荷测量、变形测量、速度控制、函数发生器及 机械传动系统构城闭环系统,则能实现恒载荷、恒应变等各种控制方式。其工作原 理图如图2-1所示: 上城 动横 上块 A/D 工台 位移发大夏递度拉制 图21电子万能试验机工作原理图 3
3 第 2章 材料力学试验设备介绍 2.1 常 用 试 验 机 材料试验机是力学性能测试最基本最重要的实验设备。试验机最基本的功能 是对试件施加载荷并测定材料在试验载荷下的力学性能。根据施加载荷的类型, 试 验机可分为拉力、压力、扭转、冲击和疲劳等试验机, 根据所加载荷的性质, 又可分 为静态试验机和动态试验机。 一、微机控制电子万能试验机 1.电子万能试验机工作原理 电子万能试验机是采用电子装置对载荷和试件的变形及横梁的位移进行精确的 控制、测量、自动显示和自动记录, 如配备了计算机, 则可以进行程序控制并对试验 结果进行处理; 它采用伺服电机和机械传动系统对试件加载, 有准确的加载速度和宽 的速度范围(0.05~500mm/min), 如将负荷测量、变形测量、速度控制、函数发生器及 机械传动系统构成闭环系统, 则能实现恒载荷、恒应变等各种控制方式。其工作原 理图如图 2-1所示: 图 2-1 电子万能试验机工作原理图
微机控制电子万能试验机 松费子万 图2,2微机控制电子万能试验机 图23金属时拉试验 图4微机控制液压万能试哈机 1.CMS000微机控制电子万能试验机,最大负荷100N,由深圳新三思材料检测有限公司生 产。2.QH40O0微机控制电液伺服万能试验机,最大负荷100KN,由深圳新三思材料检测有限 公司生产。 试验机主机外观图 CMT5000电子万能试验机的拉伸、 压缩和弯曲是在同一个加截载空间。 试件夹持旋紧手柄 拉伸夹头钳口,分圆试样 钳口和板试样钳口两种 电机电源横梁上升下降控制 图2-5试验机主机外观图 CMT5000控制软件流程图 →G0 主功能界面 存储文件试验参数设置 打开文件 试哈楼作 数据分析 曲线观察打印 图26 4
4 微机控制电子万能试验机 图2-2 微机控制电子万能试验机 图2-3 金属拉伸试验 图2-4 微机控制液压万能试验机 1.CMT5000微机控制电子万能试验机,最大负荷100KN,由深圳新三思材料检测有限公司生 产。2.CHT4000微机控制电液伺服万能试验机,最大负荷100KN,由深圳新三思材料检测有限 公司生产。 图2-5 试验机主机外观图 图2-6 主功能界面 存储文件 试验参数设置 试验操作 曲线观察打印 数据分析 GO 打开文件 试验机主机外观图 CMT5000 电子万能试验机的拉伸、 压缩和弯曲是在同一个加载空间。 试件夹持旋紧手柄 拉伸夹头钳口,分圆试样 钳口和板试样钳口两种 电机电源横梁上升下降控制 CMT5000控制软件流程图
2.微机控制电子试验机使用说明 试验机由主机、控制台和微机三个部分组成。控制台是试验机的控制中心和 试验信号处理中心。不使用计算机,试验机仍然可以控制和操作。 使用方法: ①.选择负荷衰减档,1档为100N:按清零健使载荷显示清零和电标定 ②.从0.5-500mmmn的横梁移动速度可以按键选择。÷l0键灯亮表示设定速度值 衰减10倍。使用计算机控制软件时,自动设定使:10键灯亮,速度衰减10倍。 ③.[上升]下降[停止为控制功能键,控制横梁按设定速度移动活动横梁上升、下 降或停止。 ④.横梁位移显示可随时清零。 ⑤.如有必要,可安装X一Y记录仪记录试验曲线。 3.控制软件介绍 ①.点击本软件,打开测量显示窗口如图1所示 图27测量显示窗口 图28试验方案 图29用户参数向导 图2-10报告输出 ②.选择试验方案图2,用户对各个试玛验进行个性化设置: ③.选择用户参数向导图3,用户通过此向导添加自己需要的参数: ④.程序还具有Exc©l数据处理、试验结果调整、联机设置、线性修正、曲线放大 等功能: ⑤.最后进行报告输出图4。 二、微机控制扭转试验机 微机控制扭转试验机性能: 1、满足GB101281988《金属室温扭转试验方法》的要求 2、采用进口交流伺服电机提供动力,通过进口全数字交流伺服器控制,使速度控 制精度更高,并且传动效率高、噪音低,运动平稳。 3、通过对原“SANS”电气控制系统的改进,使电气控制系统不但保持了原有设计 的优点,同时更加适应扭转机的要求,使用和操作更加方便。 4、在国内首家采用扭矩测量120000码,全程不分档技术,使测量全程的分辨率不 变。 5
5 2.微机控制电子试验机使用说明 试验机由主机、控制台和微机三个部分组成。控制台是试验机的控制中心和 试验信号处理中心。不使用计算机,试验机仍然可以控制和操作。 使用方法: ①.选择负荷衰减档,1档为100KN;按[清零]键使载荷显示清零和电标定。 ②.从 0.5~500mm/min的横梁移动速度可以按键选择。[10]键灯亮表示设定速度值 衰减 10倍。使用计算机控制软件时,自动设定使[10]键灯亮,速度衰减10倍。 ③.[上升][下降][停止]为控制功能键,控制横梁按设定速度移动活动横梁上升、下 降或停止。 ④.横梁位移显示可随时清零。 ⑤.如有必要,可安装 X-Y记录仪记录试验曲线。 3.控制软件介绍 ①.点击本软件,打开测量显示窗口如图 1所示; 图2-7 测量显示窗口 图2-8 试验方案 图2-9 用户参数向导 图2-10 报告输出 ②.选择试验方案图2,用户对各个试验进行个性化设置; ③.选择用户参数向导图3,用户通过此向导添加自己需要的参数; ④.程序还具有Excel 数据处理、试验结果调整、联机设置、线性修正、曲线放大 等功能; ⑤.最后进行报告输出图4。 二、微机控制扭转试验机 微机控制扭转试验机性能: 1、满足 GB10128-1988《金属室温扭转试验方法》的要求。 2、采用进口交流伺服电机提供动力,通过进口全数字交流伺服器控制,使速度控 制精度更高,并且传动效率高、噪音低,运动平稳。 3、通过对原“SANS”电气控制系统的改进,使电气控制系统不但保持了原有设计 的优点,同时更加适应扭转机的要求,使用和操作更加方便。 4、在国内首家采用扭矩测量120000码,全程不分档技术,使测量全程的分辨率不 变