1、材料力学实验,力学性能试验一、拉伸试验 二、压缩试验 三、扭转试验,应力分析实验电测法基本原理 四、弯曲正应力实验 五、薄壁圆筒的弯扭 组合变形,一、试验目的,1测定低碳钢拉伸弹性模量E；,2测定低碳钢拉伸力学性能(ss、 sb 、 d、 y )；,3测定灰铸铁抗拉强度sb。,二、试验仪器,1万能材料试验机；,2引伸仪；,3游标卡尺。,拉 伸 试 验,三、试样,1材料类型低碳钢：灰铸铁：,2标准试样：,塑性材料的典型代表 脆性材料的典型代表,标距：等截面测试部分长度,尺寸符合国标的试样,拉 伸 试 验,拉 伸 试 验,1)圆形截面,2)矩形截面,l0=10d0,l0= 5d0,或,四、试验原理
2、,1低碳钢拉伸弹性模量E,等量逐级加载法：,拉 伸 试 验,2测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 sb 、 d、 y ),屈服点：,抗拉强度：,伸长率：,断面 收缩率：,拉 伸 试 验,低碳钢拉伸试验现象：,屈服：,颈缩：,断裂：,tmax引起,拉 伸 试 验,3测定灰铸铁抗拉强度 sb,抗拉强度：,拉 伸 试 验,一、试验目的,1测定低碳钢压缩屈服点ssc；,2测定灰铸铁抗压强度sbc。,二、试验仪器,万能材料试验机。,三、试样,标准试样：,粗短圆柱体： h0=13d0,压 缩 试 验,四、试验原理,1测定低碳钢压缩屈服点ssc,压缩屈服点：,压 缩 试 验,低碳钢压缩试验现象：,低碳钢压缩变扁
3、，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。,压 缩 试 验,2测定灰铸铁抗压强度sbc,强度极限：,灰铸铁压缩 试验现象：,tmax引起,压 缩 试 验,一、试验目的,1测定低碳钢切变模量G；,2测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb；,3测定灰铸铁抗切强度tb；,二、试验仪器,1扭转试验机；,2扭角仪。,4分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况。,扭 转 试 验,三、试样,1测低碳钢G采用自制试样：,2测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试样：,扭 转 试 验,四、试验原理,1低碳钢切变模量G,等量逐级加载法：,扭 转 试 验,2测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb,屈服切应力：
4、,抗切 强度：,扭 转 试 验,低碳钢扭转试验现象：,屈服：,tmax引起,断裂：,扭 转 试 验,3测定灰铸铁抗切强度tb,抗切 强度：,灰铸铁扭转试验现象：,断裂：,拉应力引起,扭 转 试 验,电测法基本原理,1 概 述 电测法优点：1、测量精度高。一个微应变10-6 。2、传感元件小。最小标距可达0.2mm3、测量范围广。能适应高温、低温、 高液压下远距离等。,电测法基本原理,2 电阻应变片,式中：Ks为为电阻丝灵敏系数。,电阻应变片结构,电测法基本原理,应变片分类：丝绕式应变片、箔式应变片、半导体应变片。,电测法基本原理,3 应变电桥 四臂电桥(惠斯顿电桥),电测法基本原理,电桥平衡条
5、件 ： UBD=0,若四个应变片其初始电阻都相等,即,则电桥输出端电压为 :,电测法基本原理,整理后有,电测法基本原理,4 电阻应变仪,电桥的作用是将应变片感受到的应变转变成为电压信号，但其信号较弱。电阻应变仪就是将微弱的电压信号放大再用应变量表示出来（还具有测力功能）。,电测法基本原理,电阻应变仪按应变的频率分为：静态电阻应变仪、静动态电阻应变仪、动态电阻应变仪和超动态电阻应变仪。 两种常用的电阻应变仪是：平衡式电阻应变仪(也称零读式电阻应变仪)和数字电阻应变仪。,电测法基本原理,测量电桥,A/D转换器,CPU,低通滤波器,放大器,数字显示,数字电阻应变仪系统组成,BZ2008A静态电阻应变
6、仪操作面板,电测法基本原理,BZ2008A静态电阻应变仪,电测法基本原理, 测量电桥的接法,测量电桥的常见接法有：、全桥接线法电桥的四个桥臂都接贴于构件上的电阻应变片的情况。、半桥接线法电桥四个臂中的两个相邻两臂接电阻应变片，而其余相邻两臂接应变仪内部的标准电阻的情况。,电测法基本原理,、单臂接线法电桥四个臂中只有一个臂接电阻应变片，其余三个臂都接应变仪内部的标准电阻的情况。,公共端,电测法基本原理,电测法基本原理,温度补偿 、将相同的应变片粘贴在材料和温度都与构件相同的补偿块上（下图a）。 、将两个应变片都贴在同一构件上，且相互垂直，接半桥接线（下图b）。,电测法基本原理,a图中：,b图中：
7、,矩形截面梁的纯弯曲,一、实验目的1、测定梁在纯弯曲的弯曲正应力；2、初步掌握电测方法。,二、实验设备1、简易加载设备；2、电阻应变仪；3、矩形截面钢梁。,矩形截面梁的纯弯曲,BZ8001多功能实验台,矩形截面梁的纯弯曲,加载设备压力传感器,矩形截面梁的纯弯曲,三、试验原理及方法单臂接线。测出荷荷作用下各点的应变，由胡克定律 =E,矩形截面梁的纯弯曲,四、试验步骤及注意事项1调节应变仅的灵敏系数并进行预调 平衡。正常后即可开始测量。2加载要记下与载荷每次增量及相应 的应变增量3小心操作。,矩形截面梁的纯弯曲,五、数据处理及报告,1、测点应变增量的平均值,2、算出相应应力增量的测值,3、纯弯曲时
8、各测点理论值,4、列表比较每一测点，并计算相对误差,薄壁圆筒的弯扭组合变形,一、实验目的1、测定管在扭弯组合下一点主应力；2、测定圆管在扭弯组合下的M和T；3、进一步掌握电测法。,薄壁圆筒的弯扭组合变形,二、实验设备 1、简易加载设备；2、电阻应变仪；3、计算机。,薄壁圆筒的弯扭组合变形,弯扭组合变形加载装置,薄壁圆筒的弯扭组合变形,三、实验原理,薄壁圆筒的弯扭组合变形,薄壁圆筒的弯扭组合变形,1、确定主应力和主方向,主应变由下式计算：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,两个互相垂直的主方向为：,如测得了主应变，对于线弹性各向同性材料，其主应力可由广义胡克定律求得：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,实测时由右图
9、所示应变花，可分别测得三个方向的线应变：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,因为有：由上式解得：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,将上式代入主应变公式得主应变为：主方向为：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,2、主应力和主方向的理论值,按平面应力状态分析得到：,内力：,应力：,s1、 s2、 s3、 a0,薄壁圆筒的弯扭组合变形,3、测定弯矩,薄壁圆筒的弯扭组合变形,半桥接线,薄壁圆筒的弯扭组合变形,薄壁圆筒的弯扭组合变形,4、测定扭矩,薄壁圆筒的弯扭组合变形,全桥接线,圆管受纯扭转时，m点的应变片a、 c及m的应变片a、 c都沿主应力方向，四枚应变片的应变数值相同且等于主应变。,薄壁圆筒的弯扭组合变形,由广义胡克定律可知主应力为,扭转时的主应力在数值上等于切应力，故有,薄壁圆筒的弯扭组合变形,由以上两式可求得扭矩T为,在弯扭组合中，弯矩对四枚应变片所产生的应变在全桥电路中会相互抵消，故仍可视为扭转变形。,
