工程力学实验指导书 (试用版) 黄跃平胥明韩晓林编 东南大学力学实验中心 2007年02月
工程力学实验指导书 （试用版） 黄跃平 胥明 韩晓林 编 东南大学力学实验中心 2007 年 02 月
实验守则 一、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退。 二、每次实验前，要仔细阅读实验指导书，基本了解实验内容，目的， 实验步骤及机器和仪器的主要原理与使用方法等。 三、以小组为单位进行实验。小组长负责管理使用的设备，并组织分工 和统一指挥。 四、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免 发生危险或损坏事故。 五、在实验过程中，如机器或仪器发生故障应立即向实验指导人员报 告，进行检查以便及时排除故障，保证实验的正常进行。 六、实验结束后，要清理机器、仪器工具。如有损坏、应及时向实验 指导人员报告，听候处理。 七、要保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。 八、实验完毕后，要认真做好实验报告，并对思考进行讨论
实 验 守 则 一、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退。 二、每次实验前，要仔细阅读实验指导书，基本了解实验内容，目的， 实验步骤及机器和仪器的主要原理与使用方法等。 三、以小组为单位进行实验。小组长负责管理使用的设备，并组织分工 和统一指挥。 四、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免 发生危险或损坏事故。 五、在实验过程中，如机器或仪器发生故障应立即向实验指导人员报 告，进行检查以便及时排除故障，保证实验的正常进行。 六、实验结束后，要清理机器、仪器工具。如有损坏、应及时向实验 指导人员报告，听候处理。 七、要保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。 八、实验完毕后，要认真做好实验报告，并对思考进行讨论
目录 实验序号 实验名称 页码 立哈1 金匠材料拉伸实验 立哈 g 实验 10 实验4 电阻应变计测量原理实验指导 实验5 材料弹性常数(E)实验指导 14 实验6 弯曲正应力分布实验 16 实验7 薄壁圆管弯扭组合应力测定实验 实验8 开口薄壁梁弯心及应力等测定实验 22 买验9 开口薄壁截面的约束扭转和圣维南原理实验 实验10 冲击应力及动荷系数 6 实验11 电测法测定衰减振动参数 8 实验12 电测法标定加速度传感器的电压灵敏度 30 实验13 单自由度系统强迫振动的幅频特性 31 买验14 曲柄滑块机构角位移测虽 实验15 曲柄滑块机构的线位移和加速度测量 3 实验16 拉伸哑变硬化指数(n值)实验（设计型实验） 40 实验17 工程结构由测应力分析（设计型实验）任条书 42 实验18 工程结构减振实验（设计型实验）任务书 演示实验19 金属材料压缩剪切及扭转破坏实验 14 演示实验20 金属材料疲劳演示实验 8 演示实验21 光弹实验 49 演示实验22转子临界转速实验 53
目录 实验序号 实验名称 页 码 实验 1 金属材料拉伸实验 3 实验 2 应变计的粘贴工艺 9 实验 3 电阻应变计的热输出 10 实验 4 电阻应变计测量原理实验指导 11 实验 5 材料弹性常数(E)实验指导 14 实验 6 弯曲正应力分布实验 16 实验 7 薄壁圆管弯扭组合应力测定实验 18 实验 8 开口薄壁梁弯心及应力等测定实验 22 实验 9 开口薄壁截面的约束扭转和圣维南原理实验 23 实验 10 冲击应力及动荷系数 26 实验 11 电测法测定衰减振动参数 28 实验 12 电测法标定加速度传感器的电压灵敏度 30 实验 13 单自由度系统强迫振动的幅频特性 31 实验 14 曲柄滑块机构角位移测量 33 实验 15 曲柄滑块机构的线位移和加速度测量 36 实验 16 拉伸应变硬化指数（n 值）实验(设计型实验) 40 实验 17 工程结构电测应力分析(设计型实验)任务书 42 实验 18 工程结构减振实验(设计型实验)任务书 43 演示实验 19 金属材料压缩剪切及扭转破坏实验 44 演示实验 20 金属材料疲劳演示实验 48 演示实验 21 光弹实验 49 演示实验 22 转子临界转速实验 53
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书 工程力学实验序 20世纪以来 工业技术高度发展，特别是航空航天工业的崛起：计算机的出现以及迅速地更新换 代：各种新型材料不断问世并应用于广泛的工业部门：实验设备日趋完善、实验技术水平不断提高。所 有这些进展，使得力学实验所涉及的领域更加宽阔、知识更加丰富多采。特别是面向21世纪这样的信 息时代，工程力学实验的改革面临新的问题、新的机遇。归纳起来有以下几个方面： 1.必须突破以钢铁等金属材料主体的工程力学实验课程内容体系，引入新材料实验 20世纪50年代以来，一些具有良好性能的结构材料，例如复合材料、高分子材料、结构陶瓷、耐 热合金等，不断从军事工业与高科技领域扩展到许多工业部门。这些材料的使用大大减轻了结构重量， 而结构的强度和寿命却几倍以至十几倍增长。据估计，到2000年，汽车制造业所采用的非金属材料将 占到总重量的70%以上。这些材料的力学性能如何，由这些材料制浩的零件和部件应当按怎样的准则进 行设计，这是工程力学实验不能回避的问题。 2.必须突破与时间无关的线弹性问题，引入与时间有关的线性和非线性粘弹性同题。 经典工程力学实验主要讨论钢铁一类材料在常温、静载作用下弹性范围的应力变形问题，因而其 应力应变保持线性关系且与时间无关。但是，对于高分子材料、结构陶瓷以及高温条件下工作的耐热合 金等，户1的应力-应变关系都与时间有关，当然有些是线性的，有些是非线性的 3.必须突破以静力实验为主教学模式，增加与动态测试技术有关的新实验。 以往的工程力学实验大都是在静荷载条件下完成的，缺乏动态测试的内容，而在工程的实际运用 中，动态测试技术己经成为主要的手段。因此在静荷载条件下传统工程力学实验的基础上，改造和更新 实验内容，是工程力学实验课程重要组成部分。 4.必须突破单纯的实验为主教学模式，紧密结合国家和国际的最新测试标准。 以往的工程力学实验基本上是按照旧的围家标准进行的，随若我国加入WTO,与国际标准接轨 我国标准的制定和修改的时间将大大缩短。如果仍然按照旧的国家标准进行实验，显然已不能符合时代 的发展需要。积极了解国家标准和国际标准的发展动态，根据新的国家标准和国际标准改进实验方法已 是当务之急。 5,必须利用信息技术的高速发展的最新成果，充分利用信息技术，充分利用计算机在测试中超强 的数据分析能力。 根据课程的特点，是采用人工读取实验数据，人工分析实验数据。目前随者信息技术的高速发展， 计算机自动采集数据，自动分析数据己成为工程检测的主流：在课程中引进新的实验设备Instron和新 的测试仪器-虚拟仪器Labview,加强学生运用计算机采集和分析数据的能力 6.必须突破传统的电测实验，利用光学测试技术的手段，引进现代光学测试技术实验。 新材料和新结构的发展，需要更好的测试技术，现代光测技术已经成为新材料测试技术的手段， 引进光测技术实验，将扩展学生的视野，极大提高他们学习的积极性。 工程力学实验的主要内容是以材料力学的实验内容为主，以理论力学和光测力学的内容为辅。材料 的力学性能实验以进口的电 子拉伸试验机为主， 结合国家标准和国际标准的要求进 ,电测实验在验证 理论公式的静态测试基础上，增加了多项动态电测实验内容。动态测试方面将以虚拟仪器设备为主，虚 拟仪器设备也将应用在材料的力学性能实验和动态电测实验中。 1
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书 １ 工程力学实验序 20 世纪以来，工业技术高度发展，特别是航空航天工业的崛起；计算机的出现以及迅速地更新换 代；各种新型材料不断问世并应用于广泛的工业部门；实验设备日趋完善、实验技术水平不断提高。所 有这些进展，使得力学实验所涉及的领域更加宽阔、知识更加丰富多采。特别是面向 21 世纪这样的信 息时代，工程力学实验的改革面临新的问题、新的机遇。归纳起来有以下几个方面： 1.必须突破以钢铁等金属材料主体的工程力学实验课程内容体系，引入新材料实验。 20 世纪 50 年代以来，一些具有良好性能的结构材料，例如复合材料、高分子材料、结构陶瓷、耐 热合金等，不断从军事工业与高科技领域扩展到许多工业部门。这些材料的使用大大减轻了结构重量， 而结构的强度和寿命却几倍以至十几倍增长。据估计，到 2000 年，汽车制造业所采用的非金属材料将 占到总重量的 70%以上。这些材料的力学性能如何，由这些材料制造的零件和部件应当按怎样的准则进 行设计，这是工程力学实验不能回避的问题。 2.必须突破与时间无关的线弹性问题，引入与时间有关的线性和非线性粘弹性问题。 经典工程力学实验主要讨论钢铁一类材料在常温、静载作用下弹性范围的应力变形问题，因而其 应力应变保持线性关系且与时间无关。但是，对于高分子材料、结构陶瓷以及高温条件下工作的耐热合 金等，它们的应力-应变关系都与时间有关，当然有些是线性的，有些是非线性的。 3.必须突破以静力实验为主教学模式，增加与动态测试技术有关的新实验。 以往的工程力学实验大都是在静荷载条件下完成的，缺乏动态测试的内容，而在工程的实际运用 中，动态测试技术已经成为主要的手段。因此在静荷载条件下传统工程力学实验的基础上，改造和更新 实验内容，是工程力学实验课程重要组成部分。 4.必须突破单纯的实验为主教学模式，紧密结合国家和国际的最新测试标准。 以往的工程力学实验基本上是按照旧的国家标准进行的，随着我国加入 WTO，与国际标准接轨， 我国标准的制定和修改的时间将大大缩短。如果仍然按照旧的国家标准进行实验，显然已不能符合时代 的发展需要。积极了解国家标准和国际标准的发展动态，根据新的国家标准和国际标准改进实验方法已 是当务之急。 5. 必须利用信息技术的高速发展的最新成果，充分利用信息技术，充分利用计算机在测试中超强 的数据分析能力。 根据课程的特点，是采用人工读取实验数据，人工分析实验数据。目前随着信息技术的高速发展， 计算机自动采集数据，自动分析数据已成为工程检测的主流；在课程中引进新的实验设备 Instron 和新 的测试仪器-虚拟仪器 Labview，加强学生运用计算机采集和分析数据的能力。 6. 必须突破传统的电测实验，利用光学测试技术的手段，引进现代光学测试技术实验。 新材料和新结构的发展，需要更好的测试技术，现代光测技术已经成为新材料测试技术的手段， 引进光测技术实验，将扩展学生的视野，极大提高他们学习的积极性。 工程力学实验的主要内容是以材料力学的实验内容为主，以理论力学和光测力学的内容为辅。材料 的力学性能实验以进口的电子拉伸试验机为主，结合国家标准和国际标准的要求进行。电测实验在验证 理论公式的静态测试基础上，增加了多项动态电测实验内容。动态测试方面将以虚拟仪器设备为主，虚 拟仪器设备也将应用在材料的力学性能实验和动态电测实验中
工程力学实验课程对学生提出了更高的要求，主要在以下几个方面： 1了解试验标准 材料的力学性能是材料的固有屈性，不同的材料具有不同的力学性能。我们从试验中知道，材料的 力学性能，如屈服极限、强度极限、疲劳极限和冲击吸收功等，除了与材料本身有关外，还与加载速度 试件几何形状、表面光洁度、试验周围环境的温度、湿度有关。因此，在进行工程力学实验性能的测试 时，必须做出有关的规定，以便统一试验标淮，使测试结果具有可比性。这些规定在我国被称为国家 标准(GB)或部标(JB、YB等)。其他国家也有各自的试验标准，如美国的ASTW。在国际间进行仲裁时， 以国际标准进行试验，代号IS0。 2耀写实哈报告 它包括实验的目的、原理、方法和步骤，试验所用的仪器设备名称、型号、有关的性能指标、精度 试验的记录、结果的分析与计算，以及对实验中出现的问题进行讨论研究等，以便从中发现新的东西。 对于科研实验报告，它是存档和进行交流的重要资料。对于学习者而言，实验报告则是在完成实验的基 础上，书写实验、总结分析实验的过程。它可以培养实验者的文字、图表表达能力、对实验结果进行分 折的能力，从而提高报告的水平 3了解和掌握新的测试工具 在掌握传统的测试手段的同时，引导学生了解新的测试技术，特别是现代动态测试技术和光学测 试技术
２ 工程力学实验课程对学生提出了更高的要求，主要在以下几个方面： 1 了解试验标准 材料的力学性能是材料的固有属性，不同的材料具有不同的力学性能。我们从试验中知道，材料的 力学性能，如屈服极限、强度极限、疲劳极限和冲击吸收功等，除了与材料本身有关外，还与加载速度、 试件几何形状、表面光洁度、试验周围环境的温度、湿度有关。因此，在进行工程力学实验性能的测试 时，必须做出有关的规定，以便统一试验标准，使测试结果具有可比性。 这些规定在我国被称为国家 标准（GB）或部标（JB、YB 等）。其他国家也有各自的试验标准，如美国的 ASTM。在国际间进行仲裁时， 以国际标准进行试验，代号 ISO。 2 撰写实验报告 它包括实验的目的、原理、方法和步骤，试验所用的仪器设备名称、型号、有关的性能指标、精度， 试验的记录、结果的分析与计算，以及对实验中出现的问题进行讨论研究等，以便从中发现新的东西。 对于科研实验报告，它是存档和进行交流的重要资料。对于学习者而言，实验报告则是在完成实验的基 础上，书写实验、总结分析实验的过程。它可以培养实验者的文字、图表表达能力、对实验结果进行分 析的能力，从而提高报告的水平。 3 了解和掌握新的测试工具 在掌握传统的测试手段的同时，引导学生了解新的测试技术，特别是现代动态测试技术和光学测 试技术