扭轉：漢語詞語扭轉：2003年上映的短片電影， 以下是為大家整理的關于材料力學扭轉實驗報告5篇 , 供大家參考選擇。
材料力學扭轉實驗報告5篇
【篇1】材料力學扭轉實驗報告
材料力學金屬扭轉實驗報告
【實驗目的】
1、驗證扭轉變形公式，測定低碳鋼的切變模量G。；測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限握典型塑性材料（低碳鋼）和脆性材料（鑄鐵）的扭轉性能；
2、繪制扭矩一扭角圖；
3、觀察和分析上述兩種材料在扭轉過程中的各種力學現象，并比較它們性質的差異；
4、了解扭轉材料試驗機的構造和工作原理，掌握其使用方法。
【實驗儀器】
【實驗原理和方法】
1.測定低碳鋼扭轉時的強度性能指標
試樣在外力偶矩的作用下，其上任意一點處于純剪切應力狀態。隨著外力偶矩的增加，當達到某一值時，測矩盤上的指針會出現停頓，這時指針所指示的外力偶矩的數值即為屈服力偶矩，低碳鋼的扭轉屈服應力為
式中：word/media/image5.gif為試樣在標距內的抗扭截面系數。
在測出屈服扭矩word/media/image6.gif后，改用電動快速加載，直到試樣被扭斷為止。這時測矩盤上的從動指針所指示的外力偶矩數值即為最大力偶矩word/media/image7.gif，低碳鋼的抗扭強度為
word/media/image8.gif
對上述兩公式的來源說明如下：
低碳鋼試樣在扭轉變形過程中，利用扭轉試驗機上的自動繪圖裝置繪出的word/media/image9.gif圖如圖1-3-2所示。當達到圖中word/media/image10.gif點時，word/media/image11.gif與word/media/image12.gif成正比的關系開始破壞，這時，試樣表面處的切應力達到了材料的扭轉屈服應力word/media/image13.gif，如能測得此時相應的外力偶矩word/media/image14.gif，如圖1-3-3a所示，則扭轉屈服應力為
word/media/image15.gif
經過word/media/image16.gif點后，橫截面上出現了一個環狀的塑性區，如圖1-3-3b所示。若材料的塑性很好，且當塑性區擴展到接近中心時，橫截面周邊上各點的切應力仍未超過扭轉屈服應力，此時的切應力分布可簡化成圖1-7c所示的情況，對應的扭矩word/media/image6.gif為
word/media/image17.gif
圖1-3-2 低碳鋼的扭轉圖
word/media/image18.gifword/media/image19.gifword/media/image20.gif
（a）word/media/image21.gif（b）word/media/image22.gif（c）word/media/image23.gif
圖1-3-3低碳鋼圓柱形試樣扭轉時橫截面上的切應力分布
word/media/image24.gif
由于word/media/image25.gif，因此，由上式可以得到
word/media/image26.gif
無論從測矩盤上指針前進的情況，還是從自動繪圖裝置所繪出的曲線來看，word/media/image16.gif點的位置不易精確判定，而word/media/image27.gif點的位置則較為明顯。因此，一般均根據由word/media/image27.gif點測定的來求扭轉切應力word/media/image28.gif。當然這種計算方法也有缺陷，只有當實際的應力分布與圖1-7c完全相符合時才是正確的，對塑性較小的材料差異是比較大的。從圖1-6可以看出，當外力偶矩超過后，扭轉角word/media/image12.gif增加很快，而外力偶矩word/media/image11.gif增加很小，word/media/image29.gif近似于一條直線。因此，可認為橫截面上的切應力分布如圖1-7c所示，只是切應力值比word/media/image13.gif大。根據測定的試樣在斷裂時的外力偶矩word/media/image7.gif，可求得抗扭強度為
word/media/image30.gif
2.測定灰鑄鐵扭轉時的強度性能指標
對于灰鑄鐵試樣，只需測出其承受的最大外力偶矩word/media/image7.gif（方法同2），抗扭強度為
word/media/image31.gif
由上述扭轉破壞的試樣可以看出：低碳鋼試樣的斷口與軸線垂直，表明破壞是由切應力引起的；而灰鑄鐵試樣的斷口則沿螺旋線方向與軸線約成word/media/image32.gif角，表明破壞是由拉應力引起的。
【實驗步驟】
一、低碳鋼
1、試件準備：在標距的兩端及中部三個位置上，沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值，再從三個平均值中取最小值作為試件的直徑d。在低碳鋼試件表面畫上一條縱向線和兩條圓周線，以便觀察扭轉變形。
2、試驗機準備：按試驗機→計算機→打印機的順序開機，開機后須預熱十分鐘才可使用。根據計算機的提示，設定試驗方案，試驗參數。
3、裝夾試件：
（1）先將一個定位環夾套在試件的一端，裝上卡盤，將螺釘擰緊。再將另一個定位環夾套在試件的另一端，裝上另一卡盤；根據不同的試件標距要求，將試件擱放在相應的V形塊上，使兩卡盤與V形塊的兩端貼緊，保證卡盤與試件垂直，以確保標距準確。將卡盤上的螺釘擰緊。
（2）先按“對正”按鍵，使兩夾頭對正。如發現夾頭有明顯的偏差，請按下“正轉”或“反轉”按鍵進行微調。將已安裝卡盤的試件的一端放入從動夾頭的鉗口間，扳動夾頭的手柄將試件夾緊。按“扭矩清零”按鍵或試驗操作界面上的扭矩“清零”按鈕。推動移動支座移動，使試件的頭部進入主動夾頭的鉗口間。先按下“試件保護”按鍵，然后慢速扳動夾頭的手柄，直至將試件夾緊。
（3）將扭角測量裝置的轉動臂的距離調好，轉動轉動臂，使測量輥壓在卡盤上。
4、開始試驗：按“扭轉角清零”按鍵，使電腦顯示屏上的扭轉角顯示值為零。按“運行”鍵，開始試驗。
5、記錄數據：試件斷裂后，取下試件，觀察分析斷口形貌和塑性變形能力，填寫實驗數據和計算結果。
6、試驗結束：試驗結束后，清理好機器，以及夾頭中的碎屑，關斷電源。
二、鑄鐵
1、試件準備：在標距的兩端及中部三個位置上，沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值，再從三個平均值中取最小值作為試件的直徑d。在低碳鋼試件表面畫上一條縱向線和兩條圓周線，以便觀察扭轉變形。
2、試驗機準備：按試驗機→計算機→打印機的順序開機，開機后須預熱十分鐘才可使用。根據計算機的提示，設定試驗方案，試驗參數。
3、裝夾試件：啟動扭轉試驗機并預熱后,將試件一端固定于機器,按"對正"按鈕使兩夾頭對正后,推動移動支座使試件頭部進入鉗口間.
4、開始試驗：按“扭轉角清零”按鍵，使電腦顯示屏上的扭轉角顯示值為零。按“運行”鍵，開始試驗。
5、記錄數據：試件斷裂后，取下試件，觀察分析斷口形貌和塑性變形能力，填寫實驗數據和計算結果。
6、試驗結束：試驗結束后，清理好機器，以及夾頭中的碎屑，關斷電源。
【實驗數據與數據處理】
一. 低碳鋼扭轉
1.低碳鋼直徑D測量
2.低碳鋼定位環間距L測量
注：第二次實驗修正標距為100
3.線性階段相關數據
當處于線性階時,有
二. 鑄鐵扭轉
1.鑄鐵直徑d測量
【實驗結果分析】
一、低碳鋼數據處理
1、驗證線性階段的數據是否為一條直線，以驗證比例極限內的扭轉角公式
根據Original Data,運用matlab擬合實驗數據
則選取數據如下表
數據
用matlab繪制的圖如下
滿足線性關系
二、計算低碳鋼模量G
word/media/image34.gif
word/media/image35.gif
word/media/image36.gif
所以，word/media/image37.gif
三、計算低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限
1、低碳鋼：
屈服極限：word/media/image38.gif
強度極限：word/media/image39.gif
2、鑄鐵
強度極限：word/media/image40.gif
端口形狀：
低碳鋼 鑄鐵
【實驗思考】
1、試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為什么?
答：彈性模量是材料的固有性質，與試件的尺寸和形狀無關。
2、逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同?為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量?
答: 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時可以驗證材料此時是否處于彈性狀態，以保證實驗結果的可靠性。
3、碳鋼與鑄鐵試件扭轉破壞情況有什么不同?分析其原因.
答：碳鋼扭轉形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。
鑄鐵扭轉形變小，沒有屈服階段，斷口為和軸線成約45°的螺旋形曲面，為拉應力破壞。
4、鑄鐵扭轉破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉的方向有無直接關系?為什么?
答：有關系。扭轉方向改變后，最大拉應力方向隨之改變，而鑄鐵破壞是拉應力破壞，所以鑄鐵斷口和扭轉方向有關。
【篇2】材料力學扭轉實驗報告
材料力學實驗報告
評分標準
拉伸實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定低碳鋼的強度指標（σs、σb）和塑性指標（δ、ψ）。
2. 測定鑄鐵的強度極限σb。
3. 觀察拉伸實驗過程中的各種現象，繪制拉伸曲線（P－ΔL曲線）。
4. 比較低碳鋼與鑄鐵的力學特性。
二、實驗設備（1分）
機器型號名稱電子萬能試驗機
測量尺寸的量具名稱游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據 （2分）
四、實驗結果處理 （4分）
8d8b45014dcc69367fce4b22405ea86e.png ＝300MPa 左右
cc50f20601d07c3434ce08cf03705cd4.png ＝420MPa 左右
42b32fe179c76db880362fc9fe8cf19c.png ＝20～30％左右
e684e450374cc87d8de6f794ca91dfc5.png ＝60～75％左右
五、回答下列問題（2分，每題0.5分）
1、畫出（兩種材料）試件破壞后的簡圖。
略
2、畫出拉伸曲線圖。
3、試比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的力學性質。
低碳鋼在拉伸時有明顯的彈性階段、屈服階段、強化階段和局部變形階段，而鑄鐵沒有明顯的這四個階段。
4、材料和直徑相同而長短不同的試件，其延伸率是否相同？為什么？
相同
延伸率是衡量材料塑性的指標，與構件的尺寸無關。
壓縮實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定壓縮時鑄鐵的強度極限σb。
2. 觀察鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現象，并分析原因。
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱電子萬能試驗機 （0.5分）
測量尺寸的量具名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm （0.5分）
三、實驗數據（1分）
四、實驗結果處理 （2分）
cc50f20601d07c3434ce08cf03705cd4.png =740MPa左右
五、回答下列思考題（3分）
1.畫出（兩種材料）實驗前后的試件形狀。
略
2. 繪出兩種材料的壓縮曲線。
略
3. 為什么在壓縮實驗時要加球形承墊？
當試件的兩端稍有不平行時，利用試驗機上的球形承墊自動調節，可保證壓力通過試件的軸線。
4. 對壓縮試件的尺寸有何要求？為什么？
試件承受壓縮時，上下兩端與試驗機承墊之間產生很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受阻，導致測得的抗壓強度比實際偏高。試件越短，影響越明顯。
若試件過長，容易產生失穩現象。
5. 鑄鐵的壓縮破壞形式說明了什么？
鑄鐵的抗剪能力低于抗壓能力。
測定彈性模量3a3ea00cfc35332cedf6e5e9a32e94da.png實驗報告
一、實驗目的 （1分）
1. 測定常用金屬材料的彈性模量Ｅ
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱 電子萬能試驗機
測量尺寸的量具名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm
引伸計標距 50 mm
三、實驗數據 （2分）
四、實驗結果處理（3分）
088151d936eac9d9c1b32baae0da886a.png（約200Gpa）
五、畫出b4eb291747dd82d9912f24fb035f576c.png曲線圖 （1分）
六、討論題 （2分）
1. 試件尺寸和形式對測定E有無影響？
無影響
彈性模量E是只與材料有關的量，與其他量無關。
2. 影響實驗結果的因素是什么？為何要用等量增載法進行實驗？
扭轉實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 觀察低碳鋼和鑄鐵的變形現象及破壞形式。
2. 測定低碳鋼的剪切屈服極限6839eaacf302027a8da168b76d0cbfd1.png和剪切強度極限e7e265045dc7f452e8f47f293b1480db.png。
3. 測定鑄鐵的剪切強度極限e7e265045dc7f452e8f47f293b1480db.png。
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱 電子扭轉試驗機 選擇量程：鋼 Nm 精度 Nm
鑄鐵 Nm 精度 Nm
測直徑量具名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據和計算結果 （6分）
四、回答下列問題（2分）
1. 畫出低碳鋼和鑄鐵試件實驗前、后的圖形。
略
2. 繪制鑄鐵和低碳鋼兩種材料的8b4f65125edf983e451a856af74953c4.png曲線圖。
略
3. 低碳鋼和鑄鐵材料扭轉破壞斷口有何不同？為什么？
低碳鋼材料在橫截面發生剪斷破壞，鑄鐵在與軸線成450螺旋面發生拉斷破壞。
低碳鋼的抗剪能力小于抗拉和抗壓能力。鑄鐵的抗拉能力小于抗剪能力和抗壓能力。
4. 分析比較塑性材料和脆性材料在拉伸、壓縮及扭轉時的變形情況和破壞特點，并歸納這兩種材料的機械性能。
變形情況和破壞特點略。
低碳鋼的抗剪能力小于抗拉壓能力，延伸率和斷面收縮率大。
鑄鐵的抗拉能力小于抗剪能力，抗剪能力小于抗壓能力。
純彎曲梁正應力實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定梁在純彎曲時橫截面上正應力大小和分布規律。
2. 驗證純彎曲梁的正應力計算公式。
3. 掌握電測法的基本原理
二、實驗設備（1分）
靜態電阻應變儀型號名稱 CM-1A-20靜態豎直電阻應變儀
實驗裝置或萬能試驗機的型號名稱 純彎曲梁實驗裝置
量具的名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據（5分）
梁試件的截面尺寸2510c39011c5be704182423e3a695e91.png 40 92eb5ffee6ae2fec3ad71c777531578f.png 20 （mm）
支座與力作用點的距離0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661.png 150（mm）
彈性模量3a3ea00cfc35332cedf6e5e9a32e94da.png 210000 MPa
各點到中性層的位置：f7b4a9a272539da17df482a540896746.png 89f771207ffb39300acb88dff8bae241.png 2b7f391586ea5d79f91c14d62c55faf9.png 63841b814ad3c04a4683ead814a2d483.png 1ea9b380ac8a3cd5f66d1ae12ea1be46.png 7d3d193551a9a2f395de42bb780b18dd.png e47af081b344164b26eecba7e419453d.png
四、應力分布圖（1分）
誤差允許范圍內應服從線性分布
五、回答下列思考題（2分）
1. 為什么要把溫度補償片貼在與構件相同的材料上？
削去測量過程中溫度對構件變形的影響。
2. 影響實驗結果的主要因素是什么？
（1） 調零
（2） 準確加載
（3） 應變片位置是否準確
（4） 讀書是否精確
3. 彎曲正應力的大小是否會受材料彈性模量的影響？
不受彈性模量的影響
3f2e588f41e127acedcd6616ede685a8.png 與彈性模量無關
主應力的測定報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定薄壁圓筒表面上一點的主應力。
2. 測定簿壁圓筒所受的彎矩和扭矩。
3. 掌握電阻應變花的使用。
二、實驗設備（1分）
彎扭組合實驗裝置的型號名稱 彎扭組合實驗裝置
靜態電阻應變儀的型號名稱 CM-1A-20靜態豎直電阻應變儀
量具的名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據 (1分)
構件材料： 鋁合金
彈性模量3a3ea00cfc35332cedf6e5e9a32e94da.png= 70 GPa 或3a3ea00cfc35332cedf6e5e9a32e94da.png= 71 GPa
泊松比a1155692e3f69913320174f980c7eaf1.png= 0.33 a1155692e3f69913320174f980c7eaf1.png= 0.33
構件尺寸：外徑f623e75af30e62bbd73d6df5b50bb7b5.png= 40 mm 內徑8277e0910d750195b448797616e091ad.png= 34 mm
構件抗彎截面模量61e9c06ea9a85a5088a499df6458d276.png= 3 （cm）3
構件抗扭截面模量1f23b7344056336e50ed7ff881721734.png= 6 （cm）3
臂長0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661.png= 20 cm
自由端端部到測點的距離2db95e8e1a9267b7a1188556b2013b33.png= 30 cm
四、計算A及B點實測主應力和主方向（2分）
A：a856b59fc799d2d852bade524431e2a9.png
B：db959667eda820f1da283a54d621aa21.png 043fd7e657af2593c5616272c4d14a2e.png
五、計算A及B點的理論主應力和主方向（2分）
A：
B：
六、計算M和T（2分）
七、回答下列思考題（1分）
1. 試求實測主應力、主方向與理論主應力、主方向的誤差。引起誤差的因素有哪些？
應變片粘貼位置、人為讀數影響。
2. 在彎扭組合變形下怎樣改變貼片方案，才能簡便測出扭矩？
中性層45度方向貼一應變片，間接測出扭矩
【篇3】材料力學扭轉實驗報告
篇一：材料力學實驗報告答案
材料力學實驗報告
評分標準 拉伸實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定低碳鋼的強度指標（σs、σb）和塑性指標（δ、ψ）。 2. 測定鑄鐵的強度極限σb。
3. 觀察拉伸實驗過程中的各種現象，繪制拉伸曲線（p－δl曲線）。
4. 比較低碳鋼與鑄鐵的力學特性。
二、實驗設備（1分）
機器型號名稱電子萬能試驗機
測量尺寸的量具名稱游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據 （2分）
四、實驗結果處理 （4分）
?s??b?
psa0pba0
＝300mpa 左右 ＝420mpa 左右
＝20～30％左右＝60～75％左右
??
l1?l0
?100％ l0a0?a1
?100％ a0
?＝
五、回答下列問題（2分，每題0.5分）
1、畫出（兩種材料）試件破壞后的簡圖。 略
2、畫出拉伸曲線圖。
3、試比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的力學性質。
低碳鋼在拉伸時有明顯的彈性階段、屈服階段、強化階段和局部變形階段，而鑄鐵沒有明顯的這四個階段。
4、材料和直徑相同而長短不同的試件，其延伸率是否相同？為什么？ 相同
延伸率是衡量材料塑性的指標，與構件的尺寸無關。壓縮實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 測定壓縮時鑄鐵的強度極限σb。
2. 觀察鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現象，并分析原因。
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱電子萬能試驗機（0.5分）
測量尺寸的量具名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm （0.5分）
三、實驗數據（1分）四、實驗結果處理 （2分）
?b?
pb
=740mpaa0
左右
五、回答下列思考題（3分）
1.畫出（兩種材料）實驗前后的試件形狀。 略
2. 繪出兩種材料的壓縮曲線。 略
3. 為什么在壓縮實驗時要加球形承墊？
當試件的兩端稍有不平行時，利用試驗機上的球形承墊自動調節，可保證壓力通過試件的軸線。
4. 對壓縮試件的尺寸有何要求？為什么？
1?
h0
?3 d0
試件承受壓縮時，上下兩端與試驗機承墊之間產生很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受阻，導致測得的抗壓強度比實際偏高。試件越短，影響越明顯。若試件過長，容易產生失穩現象。 5. 鑄鐵的壓縮破壞形式說明了什么？ 鑄鐵的抗剪能力低于抗壓能力。
測定彈性模量e實驗報告
一、實驗目的 （1分）
1. 測定常用金屬材料的彈性模量ｅ
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱 電子萬能試驗機
測量尺寸的量具名稱 游標卡尺精度 0.02 mm 引伸計標距 50 mm
三、實驗數據 （2分）
四、實驗結果處理（3分）
e?
fnl0
（約a0?l
200gpa）
五、畫出f??l曲線圖 （1分）
六、討論題 （2分）1. 試件尺寸和形式對測定e有無影響？ 無影響
彈性模量e是只與材料有關的量，與其他量無關。
2. 影響實驗結果的因素是什么？為何要用等量增載法進行實驗？
扭轉實驗報告
一、實驗目的（1分）
1. 觀察低碳鋼和鑄鐵的變形現象及破壞形式。 2. 測定低碳鋼的剪切屈服極限?s和剪切強度極限?b。 3. 測定鑄鐵的剪切強度極限?b。
二、實驗設備 （1分）
機器型號名稱 電子扭轉試驗機 選擇量程：鋼 nm 精度 nm
鑄鐵 nm 精度 nm
測直徑量具名稱 游標卡尺 精度 0.02 mm
三、實驗數據和計算結果 （6分）
四、回答下列問題（2分）
1. 畫出低碳鋼和鑄鐵試件實驗前、后的圖形。篇二：材料力學實驗報告標準答案
力 學 實 驗 報 告
標 準 答 案
一、拉伸實驗報告標準答案
實驗目的： 見教材。 實驗儀器 見教材。
實驗結果及數據處理： 例:(一)低碳鋼試件
強度指標:
ps=__22.1___kn屈服應力 ζs= ps/a __273.8___mpa p b =__33.2___kn強度極限 ζb= pb /a __411.3___mpa 塑性指標:
a?a1l1-l
?100%? 68.40 % 伸長率???100%? 33.24 %面積收縮率??al
低碳鋼拉伸圖:
（二）鑄鐵試件1
強度指標:
最大載荷pb =__14.4___ kn
強度極限ζb= pb / a = _177.7__ m pa
問題討論：
1、 為何在拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件,材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同?
答:拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關,同時與試件的標距長度有關.試件局部變形較大的斷口部分,在不同長度的標距中所占比例也不同.因此拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件,這樣其有關性質才具可比性.
材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的(橫截面面積與長度存在某種特殊比例關系除外).
2、 分析比較兩種材料在拉伸時的力學性能及斷口特征.
答:試件在拉伸時鑄鐵延伸率小表現為脆性,低碳鋼延伸率大表現為塑性;低碳鋼具有屈服現象,鑄鐵無.低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀,且有450的剪切唇，斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面，為閃光的結晶狀組織。.
二、壓縮實驗報告標準答案
實驗目的：見教材。 實驗原理： 見教材。
實驗數據記錄及處理： 例：(一)試驗記錄及計算結果2
問題討論：
1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.
答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成45°~50°夾角，在斷口位置剪應力已達到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達到極限，因而發生斜面剪切破壞。
2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時力學性質有何不同? 結構工程中怎樣合理使用這兩類不同性質的材料?
答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件不會發生斷裂，隨荷載增加發生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠大于抗拉強度，無屈服現象。壓縮試驗時，鑄鐵因達到剪切極限而被剪切破壞。
通過試驗可以發現低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材料塑性差，其抗拉遠小于抗壓強度，抗剪優于抗拉低于抗壓。故在工程結構中塑性材料應用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態，比如車床機座。
三、拉壓彈性模量e測定試驗報告
3
實驗目的： 見教材。 實驗儀器： 見教材。
實驗數據記錄及處理：
（一）碳鋼試件尺寸
計算長度l =__100___mm直 徑d =__10___mm
截面面積a =___78.5____mm2平均(δa1)= 平均(δa2)=
(??1)?(?a2)
＝ 左右兩表讀數差平均值:(?a)?
2
平均伸長增量(δl)=__________mm
碳鋼彈性模量 e?
?p?l
? mpa
(?l?a)
問題討論：
1、 試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為什么?
答: 彈性模量是材料的固有性質，與試件的尺寸和形狀無關。
4篇三：材料力學實驗報告
實驗一拉伸實驗
一、實驗目的
1．測定低碳鋼(q235)的屈服點?s，強度極限?b，延伸率?，斷面收縮率?。 2．測定鑄鐵的強度極限?b。
3．觀察低碳鋼拉伸過程中的各種現象（如屈服、強化、頸縮等），并繪制拉伸曲線。 4．熟悉試驗機和其它有關儀器的使用。
二、實驗設備
1．液壓式萬能實驗機；2．游標卡尺；3．試樣刻線機。
三、萬能試驗機簡介
具有拉伸、壓縮、彎曲及其剪切等各種靜力實驗功能的試驗機稱為萬能材料試驗機，萬能材料試驗機一般都由兩個基本部分組成；
1）加載部分，利用一定的動力和傳動裝置強迫試件發生變形，從而使試件受到力的作用，即對試件加載。
2） 測控部分，指示試件所受載荷大小及變形情況。
四、試驗方法
1．低碳鋼拉伸實驗
（1）用畫線器在低碳鋼試件上畫標距及10等分刻線，量試件直徑，低碳鋼試件標距。 （2）調整試驗機，使下夾頭處于適當的位置，把試件夾好。
（3）運行試驗程序，加載，實時顯示外力和變形的關系曲線。觀察屈服現象。。 （4）打印外力和變形的關系曲線，記錄屈服載荷fs=22.5kn，最大載荷fb =35kn。 （5）取下試件，觀察試件斷口: 凸凹狀，即韌性杯狀斷口。測量拉斷后的標距長l1，頸縮處最小直徑d1低碳鋼的拉伸圖如圖所示
圖1-4 低碳鋼拉伸曲線
2．鑄鐵的拉伸
其方法步驟完全與低碳鋼相同。因為材料是脆性材料，觀察不到屈服現象。在很小的變形下試件就突然斷裂（圖1-5），只需記錄下最大載荷fb=10.8kn即可。 ?b的計算與低碳鋼的計算方法相同。
六、試驗結果及數據處理
表1-2 試驗前試樣尺寸
表1-3 試驗后試樣尺寸和形狀
根據試驗記錄，計算應力值。 低碳鋼屈服極限?s?
fsa0
?fba0
22.5?1078.54?35?1078.54
3
?286.48mpa
3
低碳鋼強度極限 ?b?
?445.63mpa
低碳鋼斷面收縮率??
a0?a1
a0l1?l0
l0
?100%?
78.54?28.27
78.54
?64%
低碳鋼延伸率 ???100%?
3
125?100100
?25%
鑄鐵強度極限 ?b?
fba0
10.8?1078.54
?137.53mpa
2
七、思考題
1． 根據實驗畫出低碳鋼和鑄鐵的拉伸曲線。略
2． 根據實驗時發生的現象和實驗結果比較低碳鋼和鑄鐵的機械性能有什么不同? 答：低碳鋼是典型的塑性材料，拉伸時會發生屈服，會產生很大的塑性變形，斷裂前有明顯的頸縮現象，拉斷后斷口呈凸凹狀，而鑄鐵拉伸時沒有屈服現象，變形也不明顯，拉斷后斷口基本沿橫截面，較粗糙。
3． 低碳鋼試樣在最大載荷d點不斷裂，在載荷下降至e點時反而斷裂，為什么？ 答：低碳鋼在載荷下降至e點時反而斷裂，是因為此時實際受載截面已經大大減小，實際應力達到材料所能承受的極限，在最大載荷d點實際應力比e點時小。
3
實驗二 壓縮實驗
一、實驗目的
1． 測定低碳鋼的壓縮屈服極限和鑄鐵的壓縮強度極限。 2． 觀察和比較兩種材料在壓縮過程中的各種現象。
二、實驗設備、材料
萬能材料試驗機、游標卡尺、低碳鋼和鑄鐵壓縮試件。
三、實驗方法
1． 用游標卡尺量出試件的直徑d和高度h。
2． 把試件放好，調整試驗機，使上壓頭處于適當的位置，空隙小于10mm 。 3． 運行試驗程序，加載，實時顯示外力和變形的關系曲線。
4． 對低碳鋼試件應注意觀察屈服現象，并記錄下屈服載荷fs=22.5kn。其越壓越扁，壓到一定程度（f=40kn）即可停止試驗。 對于鑄鐵試件，應壓到破壞為止，記下最大載荷
fb =35kn。 打印壓縮曲線。
5． 取下試件，觀察低碳鋼試件形狀: 鼓狀；鑄鐵試件，沿45?~55?方向破壞。
f△l
圖2-1低碳鋼和鑄鐵壓縮曲線
四、試驗結果及數據處理
表2-1 壓縮實驗結果
4
低碳鋼壓縮屈服點 ?
?s
fsa0fba0
22000
??10/4
60000
2
?280.11mpa
鑄鐵壓縮強度極限 ?
?b
??10/4
2
?763.94mpa
五、思考題
1. 分析鑄鐵破壞的原因，并與其拉伸作比較。
答：鑄鐵壓縮時的斷口與軸線約成45?角，在45?的斜截面上作用著最大的切應力，故其破壞方式是剪斷。鑄鐵拉伸時，沿橫截面破壞，為拉應力過大導致。 2. 放置壓縮試樣的支承墊板底部都制作成球形，為什么？ 答：支承墊板底部都制作成球形自動對中，便于使試件均勻受力。
3. 為什么鑄鐵試樣被壓縮時，破壞面常發生在與軸線大致成45?~55?的方向上？ 答：由于內摩擦的作用。
4. 試比較塑性材料和脆性材料在壓縮時的變形及破壞形式有什么不同？
答：塑性材料在壓縮時截面不斷增大，承載能力不斷增強，但塑性變形過大時不能正常工作，即失效；脆性材料在壓縮時，破壞前無明顯變化，破壞與沿軸線大致成45?~55?的方向發生，為剪斷破壞。
5. 低碳鋼和鑄鐵在拉伸與壓縮時的力學性質有什么不同？ 答：低碳鋼抗拉壓能力相同，鑄鐵抗壓能力比抗拉高許多。
5
【篇4】材料力學扭轉實驗報告
材 料 力 學
實 驗 報 告
對應課程
學 號
學 生
專 業
班 級
指導教師
成績總評
學年第 學期
目 錄
1.低碳鋼及鑄鐵拉伸破壞實驗……………………………………… (3 )
2.低碳鋼及鑄鐵壓縮破壞實驗……………………………………… (8 )
3.引伸計法測定材料的彈性模量……………………………………( 12 )
4.低碳鋼及鑄鐵扭轉破壞實驗……………………………………… (15)
5.載荷識別實驗……………………………………………………… ( 19)
成績總評定:
拉伸
壓縮
測E
扭轉
載荷識別
低碳鋼及鑄鐵拉伸破壞實驗
實驗日期：
同組成員：
一、 實驗目的及原理
二、 實驗設備和儀器
1、試驗機名稱及型號：
噸位：
精度：
2、量 具 名 稱 ：
精度：
三、 實驗步驟
（一）、低碳鋼、鑄鐵拉伸實驗步驟：
四、 試樣簡圖
低碳鋼試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
鑄鐵試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
五、實驗數據及計算
低碳鋼拉伸試驗
（一）試件尺寸
(a)試驗前
試件標距
L0
( mm )
直 徑 d0 ( mm )
最小橫截面 面 積
A0
( mm2 )
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
（2）
平均
(1)
（2）
平均
（1）
( 2 )
平均
(b)試驗后
斷后標距
L1
( mm )
斷 口 直 徑 d1 ( mm )
斷口（頸縮處）最小 橫 截 面 面積
A1
( mm2 )
1
2
平 均
屈服極限：
強度極限：
斷后延伸率：
斷面收縮率：
鑄鐵拉伸試驗
(a)試驗前
試件標距
L0
( mm )
直 徑 d0 ( mm )
最小橫截面 面 積
A0
( mm2 )
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
（2）
平均
(1)
（2）
平均
（1）
( 2 )
平均
(b)試驗后
強度極限：
（二）繪出低碳鋼的“力—位移、及鑄鐵的“力－位移”曲線
低碳鋼 鑄鐵
六、 討論
1、低碳鋼和鑄鐵兩種材料拉伸機械性能的比較
2、為什么在拉伸實驗中必須采用標準試件或比例試件？材料和直徑相同而長短不同的試件，其延伸率是否相同？為什么？
3、根據實驗觀察低碳鋼、鑄鐵斷口形態，分析其破壞的原因。
低碳鋼及鑄鐵壓縮破壞實驗
實驗日期：
同組成員：
一、實驗目的及原理
二、實驗設備和儀器
1、試驗機名稱及型號：
噸位：
精度：
2、 量 具 名 稱 ：
精度：
三、實驗步驟
（一）、低碳鋼、鑄鐵壓縮實驗步驟：
四、 試樣簡圖
低碳鋼試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
鑄鐵試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
五、實驗數據及計算
低碳鋼壓縮試驗
（一）試件尺寸
(a)試驗前
試件標距
L0
( mm )
直 徑 d0 ( mm )
最小橫截面 面 積
A0
( mm2 )
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
（2）
平均
(1)
（2）
平均
（1）
( 2 )
平均
(b)試驗后數據計算
屈服應力：
鑄鐵壓縮試驗
(a)試驗前
試件標距
L0
( mm )
直 徑 d0 ( mm )
最小橫截面 面 積
A0
( mm2 )
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
（2）
平均
(1)
（2）
平均
（1）
( 2 )
平均
(b)試驗后數據計算
強度極限：
（二）繪出低碳鋼壓縮的“力—位移、及鑄鐵壓縮的“力－位移”曲線
低碳鋼 鑄鐵
六、 討論
1、 低碳鋼和鑄鐵兩種材料壓縮機械性能的比較
2、 試件偏心受壓對試驗結果有何影響？
3、 為什么不能求塑性材料的強度極限？
4、鑄鐵拉、壓破壞時斷口為何不同？
引伸計法測定材料的彈性模量
實驗日期：
同組成員：
一、 實驗目的及原理
二、 實驗設備和儀器
1、試樣材料：
2、試驗機名稱及型號：
噸位：
精度：
3、量 具 名 稱 ：
精度：
三、 實驗步驟
四、實驗數據及計算
試件尺寸
試件標距
L0
( mm )
直 徑 d0 ( mm )
最小橫截面 面 積
A0
( mm2 )
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
（2）
平均
(1)
（2）
平均
（1）
( 2 )
平均
引伸計法測E數據表
載荷（KN）
變形量
彈性模量E(Gpa)
Pi =
載荷增量
ΔPi
相應載荷變形量δi
變形量差值
P1 =
δ1 =
P2 =
δ2 =
P3 =
δ3 =
P4 =
δ4 =
P5=
δ5 =
P6 =
δ6 =
P7 =
δ7 =
計算：
五、討論
（1）試件尺寸和形狀對測定彈性模量E有無影響？為什么？
（2）影響實驗結果的因素是什么？為何要用等量加載法進行實驗？
低碳鋼及鑄鐵扭轉破壞實驗
實驗日期：
同組成員：
一、 實驗目的及原理
二、實驗設備和儀器
1、試驗機名稱及型號：
噸位：
精度：
2、量 具 名 稱 ：
精度：
三、實驗步驟
（一）、低碳鋼、鑄鐵扭轉實驗步驟：
四、試樣簡圖
低碳鋼試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
鑄鐵試樣
實 驗 前
實驗后
試
樣
簡
圖
五、實驗數據及計算
低碳鋼扭轉實驗
1、試件尺寸 長度L= （ mm ）
直 徑 D ( mm )
最小
直徑
Dmin
(mm)
抗扭截
面模量
wp=
極慣性矩
Ip=
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
測試數據處理
屈 服 極 限： =＝
強 度 極 限： =＝
—關系曲線（附后）
鑄鐵扭轉實驗
1、試件尺寸 長度L= （ mm ）
直 徑 D ( mm )
最小
直徑
Dmin
(mm)
抗扭截
面模量
wp=
橫截面1
橫截面2
橫截面3
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
測試數據處理：
強度極限 （Mpa）
曲線圖（附后）
六、 討論
1、低碳鋼和鑄鐵兩種材料扭轉機械性能的比較
2、低碳鋼拉伸和扭轉的斷裂方式是否一樣？破壞原因是否相同？
3、繪出低碳鋼的“扭矩—扭轉角、及鑄鐵的“扭矩－扭轉角”曲線
低碳鋼 鑄鐵
載荷識別實驗
實 驗 任 務 書
題 目
載荷識別實驗
實
驗
編
號
QC-004
實
驗
性
質
演示：
驗證：
設計：√
綜合：
實
驗
時
間
2學時
每
組
人
數
5
實
驗
目
的
1、鞏固、深化、擴大所學本門課程專業知識、培養獨立調研、綜合分析和解決實際問題能力。
2、通過實驗使學生了解矩形梁在加載的情況，受彎曲的程度并計算出荷載的大小。
3、了解實驗所用設備的工作原理
實驗對象
矩形梁
學
生
實
驗
工
作
內
容
1、根據條件制定實驗方案
2、根據制定實驗方案，了解所用設備的工作原理并動手操作
3、試驗數據的采集、整理。
4、實驗結束后，應對整個實驗的過程及結果進行評價分析，并寫出實驗報告。 實驗報告內容主要包括：（1）封面、（2）實驗名稱、（3）實驗目的、（4）實驗時間地點、（5）參加人員、（6）實驗方法、（7）實驗條件、（8）實驗儀器設備、（9）實驗結果等。
5、實驗中虛心向指導教師請教，多提問題，認真觀察，作好記錄；要嚴格遵守有關規章制度，未經同意不許亂摸亂動；認真地執行實驗計劃，講文明，注意安全。
實驗
達到
能力
標準
1、初步掌握靜態電阻應變儀的調試基本技能。
2、掌握矩形梁粘貼應變片的方法。
3、初步了解電測法原理
4、在老師的指導下，應能獨立完成所做的各項實驗。
主
要
參
考
資
料
1、北京科技大學《工程力學》高等教育出版社
2、劉鴻文《材料力學》第5版 高等教育出版社
3、《材料力學實驗指導書》
實驗
參考
場地
1、廣西科技大學汽車與交通學院電測實驗室。
載荷識別實驗
實 驗 方 案
一、 實驗設備
二、 實驗簡圖
三、 實驗步驟
四、 實驗數據及計算
1、實驗數據
試 樣
電阻應變片距離中性層的距離
電阻應變片距離支座的距離
應變值(ε)
[με= 10-6ε]
b= mm
y1= mm
x1= mm
ε1 =
h= mm
彈性模量E=76GPa
y2= mm
x2= mm
ε2 =
I=bh3/12=
2、實驗數據計算：
【篇5】材料力學扭轉實驗報告
實驗一
金屬材料的拉伸與壓縮實驗…………………………… 1
實驗二
金屬材料的扭轉實驗 …………………………………
實驗三
金屬材料的彈性模量E和波桑系數測定…………………
實驗四
橋路變換 ……………………………………………………
實驗五
純彎梁的正應力測定 ………………………………………
實驗六
空心簿壁圓桶的主應力測定 ………………………………
實驗七
偏心拉伸 ……………………………………………………
?
?
?
?
?
?
實驗一 金屬材料的拉伸與壓縮試驗
一、 一、?????????? 實驗目的
1. 1.????? 了解液壓式材料試驗機的工作原理，初步掌握試驗機的操作規程。
2. 2.????? 測定低碳鋼的屈服（流動）極限σS，強度極限σb，延伸率δ和截面收縮率Ψ。觀察試件在拉伸過程中的各種現象（彈性、屈服、強化、頸縮）。
3. 3.????? 測定鑄鐵材料的拉伸和壓縮強度極限σb。
4. 4.?????? 比較低碳鋼和鑄鐵的機械性質及破壞時的斷口形式。
二、 二、?????????? 實驗原理及計算
測定金屬材料的機械性質需要將試件制成符合國家標準的形狀和尺寸。一般規定，圓形截面的拉伸試件其標距L0與直徑D0的關系為L0=10D0；壓縮試件的高度H0與直徑D0的關系為。見圖1.
圖1-1
圖1－2 為低碳鋼和鑄鐵試件的P―ΔL圖。
圖1-2
低碳鋼試件在拉伸過程中，可分為四個階段：
1. 1.????? 彈性階段:
載荷與變形成正比，P―ΔL圖中表現為OA直線段。
2. 2.??????? 屈服階段:
P―ΔL圖中的BC段，為一水平鋸齒形曲線，此時材料暫時失去了抵抗變形的能力，表現為載荷在很小的范圍內波動，而變形量則比較明顯。此時可觀察到試驗機測力盤上的主動針在某一刻度值范圍內波動，取主動針回擺的最小讀數值，即BC段中的下極限作為屈服載荷PS并記錄下來，屈服極限σS可按下式計算：
MN/m2
3. 3.????? 強化階段。P―ΔL圖中的CE階段，在此階段材料又恢復了抵抗變形的能力，要使它繼續變形則必須增加載荷。在此階段（例如D點）卸載，則按圖1－2所示的DD’斜直線回到D短時間內若再加載，則P—L圖大致仍按DD斜直回到D點，然后又回沿DE曲線變化。DD OA。
4. 4.?????? 頸縮階段P―ΔL圖中的E點處，試件所承受的載荷為極限載荷Pb，強度極限σb可按下式計算：
MN/m2
過E點后，試件局部某處的橫截面積急劇變小，形成頸縮現象，使試件繼續變形所需的載荷也相應減小，所以曲線下降，直至F點試件在頸縮處被拉斷。
將拉斷的試件緊密吻合后測得標距為L1，則延伸率按下式計算：
測得斷口處的最小直徑D1，則截面收縮率為：
由于鑄鐵是一種典型的脆性材料，不論是拉伸還是壓縮，它均只有一個強度指標而且無塑性指標δ和Ψ，鑄鐵的唯一強度指標為強度極限σb，但是鑄鐵的抗拉和抗壓能力是大不相同的。
三、 三、??????? 實驗設備及實驗步驟
實驗所用設備為液壓式材料試驗機，其結構原理及操作步驟見附錄A。
實驗步驟：
1. 1.????? 用游標卡尺測量試件的原始尺寸。
2. 2.????? 根據材料的強度極限σb和橫截面積A0，估算試件的最大載荷（P0＝σbA0）選擇相應的測力盤，并配置對應的擺桿重錘。
3. 3.????? 開啟油泵馬達鈕，使工作油缸上升2cm左右，然后將主動針對準零位，被動針與主動針靠攏；調整好自動繪圖器。
4. 4.????? 安裝試件。
5. 5.????? 開始實驗，加載應勻速緩慢。對低碳鋼拉伸試件，當主動針開始波動時，說明材料開始進入屈服階段，應注意觀察主動針回擺的范圍，取最小值作為屈服載荷Ps。
6. 6.????? 實驗結束，取下試件。測量低碳鋼試件斷裂后的標距L1和頸縮處的最小直徑D1.
7. 7.????? 清理實驗場地，試驗機一切機構復原。
8. 8.????? 根據實驗記錄進行有關計算
四、 四、??????? 注意事項
1. 1.????? 實驗前應認真預習。
2. 2.????? 試件夾緊后嚴禁使用電動機升降活動臺。
3. 3.????? 實驗數據和計算經指導教師審閱后方能離開實驗室。
五、 五、??????? 實驗報告及問題思考
1. 1.????? 實驗設備（規格、型號）
2. 2.????? 拉伸實驗前試件尺寸
材
?
料
標
距
L0
(mm)
直徑 D0（mm）
最小
截面積
A0 (mm2)
截面1
截面2
截面3
（1）
（2）
平均
（1）
（2）
平均
（1）
（2）
平均
低
碳鋼
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
鑄 鐵
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
3. 3.????? 試驗后尺寸及數據
材料
標距L1
（mm）
斷裂處直徑D1(mm)
屈服載荷
Ps（KN）
極限載荷
Pb（KN）
（1）
（2）
平均
低碳鋼
?
?
?
?
?
?
鑄 鐵
?
?
?
4. 4.???? 壓縮實驗尺寸及數據
材料
高度
H0（mm）
直徑D0(mm)
屈服載荷
PS（KN）
極限載荷
Pb（KN）
（1）
（2）
平均
低碳鋼
?
?
?
?
?
?
鑄 鐵
?
?
?
?
?
?
?
?
5. 5.???? 計算結果
材料
低碳鋼
?
?
?
?
鑄鐵（拉）
?
?
?
鑄鐵（壓）
?
?
?
6. 6.???? 問題思考
1) 1)????? 根據實驗結果，繪制低碳鋼和鑄鐵的曲線，敘述并標明低碳鋼在拉伸過程中的四個變形階段。
2) 2)????? 比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的機械性質及破壞形式。
3) 3)????? 比較鑄鐵在拉伸和壓縮時的強度極限σb。
4) 4)????? 為何鑄鐵試件在壓縮時的破壞斷面與軸線大致成.
實驗二 扭轉試驗
一 、實驗目的
1. 1.????? 觀察并比較低碳鋼和鑄鐵材料扭轉變形現象及破壞形式。
2. 2.????? 測定低碳鋼的剪切屈極限τS和剪切強度極限τb。
3. 3.?????? 測定鑄鐵的剪切強度極限τb。
二、 二、??????????? 實驗原理及計算
圓形截面試件承受扭轉時，材料處于純剪應力狀態。因此常用扭轉試驗來分析研究不同材料在純剪應力作用下的機械性質。
圖2-1所示為低碳鋼試件的扭矩Mn與扭轉角Φ的關系曲線。當扭矩Mn小于Mp時，材料處于彈性狀態，Mn－Φ曲線的OA段為直線段，此時材料遵守剪切虎克定律。扭矩Mn超過Mp后，試件橫截面上的剪應力分布不再是線形的，首先，在圓形橫截面的外部處材料產生屈服并逐漸向內擴展形成環形塑性區，見圖2-2，同時Mn－Φ圖變成曲線，見圖2-1。此后，隨著試件繼續扭轉變形，塑性區不斷向圓心擴展，Mn－Φ曲線稍微上升，直至B點趨于平坦，扭轉試驗機度盤上指針幾乎不動或擺動，指針擺動的最小值既是試件全部屈服所對應的扭矩Ms，這時塑性區占據了幾乎全部截面，見圖2-2.
圖2-1
?
圖2-2
根據塑性理論τS,可按下列近似公式計算：
式中，為圓形截面的抗扭截面模量。
繼續對試件加載，則試件再繼續變形，材料進一步強化，到達Mn－φ曲線上的C點，試件發生斷裂破壞。由扭轉試驗機度盤上讀出最大扭矩Mb。與τS相似，τb可按近似公式計算：
鑄鐵的Mn－Φ曲線如圖2-3所示。從開始受扭，直到破壞，近似為一直線。故近似地按彈性應力公式計算：
試件受扭，材料處于純剪應力狀態，見圖2-4。在與試件軸線成角±45o的螺旋而上，分別受到主應力σ1=τ（拉應力）和σ3= τ（壓應力）的作用。由于低碳鋼的抗拉能力大于抗剪能力，故從橫截面剪斷；而鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故沿著與σ1方向呈正交的方向拉斷。
圖2-3 圖2-4
?
三、 三、???????????? 實驗設備及實驗步驟
實驗所用設備為K-50型扭轉試驗機或NJ－100B型扭轉試驗機，其結構原理及操作步驟見附錄B。
實驗步驟：
1. 1.????? 試件準備。用游標卡尺在試件的中央和兩端共三處按兩個相互垂直的方向測量試件直徑，取最小處的平均值D計算Wn。
2. 2.????? 試驗機準備。根據試件的剪切強度極限τb估算Mb，選擇合適的測扭矩度盤。調整度盤使指針對零，檢查自動繪圖器，安裝試件。
3. 3.????? 進行試驗。對低碳鋼試件，先用粉筆在試件上沿軸線方向作一標記線，以便觀察試件的扭轉變形，用手動方式緩緩而勻速地加載，到達材料屈服時，記錄Ms，然后卸掉手柄，用電動機加載直至試件破壞，停機，記錄Mb，注意觀察扭角指示器的讀數并記錄之。
4. 4.????? 鑄鐵試件的實驗步驟與低碳鋼相同，可直接用手動的方式加載直至試件破壞。
?
四、 四、??????? 注意事項
參閱附錄B扭轉試驗機使用時的注意事項。
?
五、 五、??????????? 實驗報告及問題思考
1. 1.????? 實驗設備（規格、型號）
2. 2.????? 實驗前試件尺寸記錄
?
材
?
料
試 件 直 徑 D（mm）
抗扭
截面模量
Wn
(mm3)
截面1
截面2
截面3
（1）
（2）
平均
（1）
（2）
平均
（1）
（2）
平均
低
碳鋼
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
鑄 鐵
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
3. 3.???? 實驗記錄及計算結果
材 料
Ms
（kg·m）
Mb
（kg·m）
Φ
τS (kg/cm2)
τb (kg/cm2)
低 碳 鋼
?
?
?
?
鑄 鐵
?
?
?
?
?
?
4，問題思考
（1），比較兩種材料破壞后的斷口形式，并解釋其破壞原因。
（2），根據拉伸、壓縮和扭轉三種試驗結果，綜合分析低碳鋼和鑄鐵材料的機械性質
實驗三 橋路聯接變換實驗
?
一 、實驗目的
1. 1.?????? 了解電阻應變儀的測量原理，練習用電阻應變儀進行單點半橋接法，單點全橋接法測量應變。
2. 2.?????? 熟練測量電橋的應用，了解溫度補償的特點，掌握單點半橋、全橋的接線方法。
3. 3.?????? 比較不同橋路接線方式的特點和測量精度。
?
二 、實驗設備
?
電阻應變儀、等強度梁實驗裝置、百分表撓度儀、溫度補償塊、游標卡尺、鋼尺。
?
三 實驗原理
應變測量電橋如圖3-1，若四個橋臂分別接入規格相同的電阻應變R1、R2、R3、R4。當構件變形時，貼在構件表面的應變片則應有相應的應變ε1,ε2,ε3，ε4。根據應變儀的工作原理，應變儀測得的讀數應變為
由上式可知采用不同的布片，接橋方案，將得到不同精度的測量結果。若利用測量電橋“對臂同號相加，異號相減；鄰臂同號相減，異號相加”這一特性，合理布片，接橋，則可以消除溫度效應，還可以提高電橋的放大系數，增大讀數應變。
本實驗所采用的是等強度梁裝置（圖3-2）。在梁的上下表面沿縱向分別粘貼應變片R1、R2、R3、R4，在補償塊上粘貼補償片Rt。
在實驗中采用三種不同的接橋方式，其具體形式見表3-1。
對半橋外補償接法，，
對半橋自補償接法，，
對全橋自補償接法，，
圖3-2
表3-1
接橋方式
補償方式
應變儀讀數
電橋放大系數
半
?
?
?
?
?
?
橋
外補
1
自補
2
全
?
橋
自補
4
?
四、 四、????????? 實驗步驟
1. 1. 半橋外補償聯接。
采用單點半橋接線法。操作步驟參見靜態電阻儀的使用說明書，預調平衡后先加初載，使得百分表讀數為0.1mm。然后逐級加載。按百分表讀數增量為0.2mm，自0.0mm加到1.0mm，記錄相應的讀數應變。
2. 2. 半橋自補償聯接。
采用單點半橋接線法：操作和加載步驟與半橋外補償聯接實驗相同。
3. 3. 全橋自補償聯接。
采用單點全橋接線法。操作步驟參見靜態應變儀的使用說明書，加載方案與半橋聯接實驗相同。
五、 五、????????? 注意事項
參見附錄C中YJ－X2型電阻應變儀操作步驟中（三、注意事項）。
六、 六、????????? 實驗報告及問題思考
a) a)??????? 梁的幾何尺寸
長度L（mm）
厚度h（mm）
1
2
平均
1
2
平均
?
?
?
?
?
?
b) b)??????? 實驗數據結果
由公式，式中f為梁端撓度，h為梁的厚度，L為梁的長度，求出應變增量理論值。
自由端撓度（mm）
半橋外補償
半橋自補償
全橋自補償
f
Δf
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?
?
?
平均應變增量
?
?
?
理論應變增量
?
?
?
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?
c), 根據測試結果，試比較三種接橋方法的優缺點。
實驗四 金屬材料彈性模量E和泊松比μ的測定
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一、 一、?????????? 實驗目的
1. 1.?? 在金屬材料的彈性范圍內驗證虎克定律。
2. 2.?? 測定材料的彈性模量E和泊松比μ。
3. 3.?? 掌握電阻應變儀的操作方法和半橋聯接。
?
二、 二、????????????? 實驗原理及計算
本實驗采用電測法測定E和μ。電測原理見附錄C。
金屬材料在彈性范圍內服從虎克定律:
?
寫成
式中P——載荷；
A——試件截面積；
——縱向應變；
由電測法測得。
?
?
?
?
同樣，橫向應變也可由電測法測得，故可計算泊松比
為此，沿試件的軸線和垂直于軸線的方向各貼一片電阻應變片作為工作片R1（R2），在與試件相同材料的外補償塊上貼一片電阻應變片作為溫度補償片Rt，采用半橋外補償按圖4-1將R1（R2）、Rt與電阻應變儀聯接，即可進行測量。
為保證實驗的精確性，本實驗采用“增量法”加載，即每增加一級載荷，可在電阻應變儀上讀得一個應變值，最后取應變值讀數差的平均值Δε代入公式計算出材料的彈性模量E和泊松比μ，即
?
三、 三、?????????? 實驗設備及實驗步驟
?
實驗所用設備為多用試驗臺，靜態電阻應變儀。（靜態電阻應變儀的結構原理及操作步驟見附錄C）。
?
實驗步驟：
1. 1.??? 測量試件尺寸，將試件安裝在多用試驗臺上。
2. 2.??? 參照圖4-1將電阻應變片以半橋外補償法與應變儀聯接。
3. 3.??? 根據電阻應變片的靈敏系數調節應變儀靈敏系數撥鈕，使其相對應（一般已調節完畢）。
4. 4.??? 參照附錄C中的電阻應變儀操作步驟將電阻應變儀調節到正常工作狀態。
5. 5.??? 逐級緩慢加載，并記錄測點的應變值。
6. 6.??? 重復實驗2次，以獲得理想的實驗數據。
7. 7.??? 實驗結束，清理場地，應變儀電源關閉，一切機構復原。
8. 8.??? 根據實驗記錄進行有關計算。
?
四、 四、????????????? 注意事項
?
1. 1.?? 實驗前應認真預習。
2. 2.?? 嚴格注意儀器的操作規程（附錄C中的操作步驟）。
3. 3.?? 不得任意撥動靈敏系數撥鈕。
4. 4.?? 加載、卸載時砝碼要輕取輕放。
5. 5.?? 實驗數據和計算經指導教師審閱后方能離開實驗室。
?
五、 五、?????????? 實驗報告及問題思考
?
1. 1.?? 實驗設備（規格、型號）；
?
2. 2.?? 試件幾何尺寸：
寬: cm；厚： cm；截面積： cm2。
?
3. 3.?? 應變片電阻值： Ω；靈敏系數K 。
4.
4.?? 實驗數據及計算結果
次
序
載荷 （Kg）
縱向應變 ()
橫向應變 ()
P
?
?
Δp
第一次
第二次
第一次
第二次
?
Δε
?
Δε
?
Δε
?
Δε
1
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2
?
?
?
?
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?
?
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?
3
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?
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?
?
?
4
?
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?
?
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?
?
5
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
每次平均應變
二次平均應變
彈性模量E
泊松比
?
5, 問題思考
1)、根據實驗記錄，作σ—ε曲線驗證虎克定律。
?
2） 試分析影響實驗結果準確性的因素。
實驗五 彎曲正應力實驗
?
一、 一、????????????? 實驗目的
1. 1.????? 測定梁承受純彎曲時橫截面上的正應力分布。
2. 2.????? 將實驗結果與理論結果比較，驗證彎曲正應力理論計算公式。
3. 3.????? 掌握電阻應變儀的操作方法和半橋外補償聯接。
?
二、 二、?????????? 實驗原理及計算
本實驗采用電測法測定各測定點的正應力σ。電測原理見附錄C。
純彎曲實驗裝置及測點位置見圖5-1。
圖5-1
?
根據理論假設，梁受彎曲時縱向纖維之間不互相擠壓且為單向應力狀態，在小變形情況下，應力σ與應變ε成線形關系，即服從虎克定律
式中E為材料的彈性模量，為已知參數，故只要測出各點的應變ε就可以求得相應的應力σ。
現在梁的中性層上和中性層的上下對稱地各貼二片電阻應變片（見圖5-1），編號為R1、R2……R5 ，并將此電阻應變片Ri作為工作片，在與試件相同材料的補償塊上貼一電阻應變片作為溫度補償片Rt，采用半橋外補償法將各電阻應變片與應變儀聯接，即可逐點進行測量。
為保證實驗的準確性，本實驗采用“增量法”加載，即每增加一級載荷，可在應變儀上逐點讀出五個相應的應變值，最后各點的應變值讀數差的平均值Δε代入公式進行計算，即，
（）
根據材料力學所得純彎曲時梁的正應力公式
式中： ； ； Y為中性層到欲求點的距離。可計算出各點的理論應力值
?
三、 三、??????????? 實驗設備及實驗步驟
?
實驗所用設備為多用試驗臺，靜態電阻應變儀。（靜態電阻應變儀的結構原理及操作步驟見附錄C）。
實驗步驟：
1. 1. 測量試件橫截面尺寸；按圖5-1將試件安裝在多用試驗臺上。為保證梁受純彎曲，要十分細致測量、調整尺寸a，使其兩邊的a相等。
2. 2. 參照圖5-1將電阻應變片以半橋外補償法逐點與應變儀聯接。
3. 3. 根據電阻應變片的靈敏系數調節應變儀的靈敏系數撥鈕，使其相對應（一般已調節完畢）。
c) c)??????? 參照附錄C中的電阻應變儀操作步驟將電阻應變儀調節至正常工作狀態。
d) d)??????? 各測點預調平衡反復3次，使其穩定。
e) e)??????? 逐級緩慢加載，逐點記錄各測點的應變值（記錄在草稿紙上）。
f) f)????????? 重復實驗2～3次，取一組較理想的實驗數據作為實驗計算數據，抄寫在實驗報告表格內。
g) g)??????? 實驗結束，清理場地，關閉電源，一切機構復原。
h) h)??????? 根據實驗記錄進行有關實驗值、理論值計算。
?
四、 四、??????????? 注意事項
?
1. 1. 實驗前應認真預習。
2. 2. 嚴格注意儀器的操作規程（附錄C中的操作步驟）。
3. 3. 不得任意撥動靈敏系數撥鈕。
4. 4. 電阻應變片引線不得晃動，以免影響實驗數據。
5. 5. 加載、卸載時砝碼要輕取輕放，砝碼桿不得晃動和與多用試驗臺相碰。
6. 6. 實驗數據和計算經指導教師審閱后方能離開實驗室。
?
五、 五、??????????? 實驗報告及問題思考
?
1. 1. 實驗設備（規格、型號）。
?
2. 2. 試件及電阻應變片原始數據
試 件
應 變 片
h
b
a
Iz
E
電阻
靈敏
系數
至中性層距離cm
cm
cm
cm
kg/cm2
Ω
K
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
?
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3. 3.? 實驗數據及計算結果
載荷
（Kg）
電阻應變儀讀數ε（με）
P
ΔP
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正應力（Kg/cm2）
實驗值
?
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理論值σ
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4. 4. 問題思考
1） 1）??????????? 根據實驗結果，畫出梁橫截面上的正應力分布。
?
2） 2）??????????? 試分析影響實驗結果準確性的因素。
實驗六 空心圓筒主應力的測定
?
一、 一、?????????? 實驗目的
?
1. 1.?????? 用實驗的方法測定平面應力狀態下主應力的大小及方向。
2. 2.?????? 學習電阻應變花的應用。
?
二、 二、?????????? 實驗原理及計算
?
圖6-1為一空心圓筒，一端固定，另一端裝一固定橫桿，圓筒與橫桿的軸線相互垂直且在同一平面內。當在橫桿的自由端加載時，圓筒即產生彎－扭組合變形。
圖 6-1
現取圓筒的上表面A點為單元體分析其應力狀態如圖6-2所示，可知其為平面應力狀態。由應力狀態理論可知其主應力和主方向的理論計算公式分別為
式中為彎矩產生的正應力，為扭矩產生的剪應力。
圖 6-2
用實驗的方法來測定受力情況為平面應力狀態的結構件時，通常采用應變花來測定主應力的大小和方向。應變花又稱多軸應變片，見圖6-3，它是在同一基底上，按一定角度排列著幾個敏感柵，可以同時測出同一點幾個方向的應變。本實驗采用直角應變花，使其中間一片應變片與圓筒母線一致，另外兩片應變片則分別與母線成±45o。這樣，用電阻應變儀測量出來的三個應變值分別為ε+45o，ε0，ε-45o（以X軸為基軸，逆時針為“＋”，順時針為“—”），根據應變分析中導出的基本關系式，得出主應變為
主方向為
將主應變ε1,ε3，代入廣義虎克定律即可得主應力的實驗值
?
三、 三、?????????? 實驗設備及實驗步驟
?
實驗所用設備為多用試驗臺，靜態應變儀等。
實驗步驟：
1. 1.?????? 測量試件尺寸；將試件安裝在多用試驗臺上。
2. 2.?????? 按半橋外補償的方法將電阻應變片與應變儀聯接。
3. 3.?????? 根據電阻應變片的靈敏系數調節應變儀的靈敏系數撥鈕，使其相對應（一般已調節完畢）。
4. 4.?????? 參照附錄C中的電阻應變儀操作步驟將電阻應變儀調節至正常工作狀態。
5. 5.?????? 逐級加載，并記錄各測點的應變值。
6. 6.?????? 重復實驗2次，以獲得理想的實驗數據。
7. 7.?????? 實驗結束，清理場地，關閉應變儀電源，一切機構復原。
?
四、 四、??????????? 注意事項
?
1. 1.?????? 實驗前應認真預習。
2. 2.?????? 嚴格注意儀器的操作規程（附錄C中的操作步驟）。
3. 3.?????? 不得任意撥動靈敏系數撥鈕。
4. 4.?????? 實驗數據和計算結果經指導教師審閱后方能離開實驗室。
?
五、 五、?????????? 實驗報告及問題思考
?
1. 1.????? 實驗設備（規格、型號）。
?
2. 2.????? 試件及電阻應變片原始數據
外徑
D（cm）
內徑
d（cm）
彎曲力臂
I（cm）
扭轉力臂
L（cm）
抗彎模量
W（cm3）
抗扭模量
Wn（cm3）
彈性模量
E（kg/cm2）
泊松比
μ
?
?
?
?
?
?
?
?
?
3. 3.????? 實驗數據及計算結果
載 荷
（kg）
P
?
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?
?
?
每次平均
應變差
二次平均
應變差
ΔP
?
?
?
?
?
應
?
變
?
讀
?
數
(με)
第一次
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
第二次
?
?
?
?
?
?
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?
?
?
第一次
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
第二次
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
第一次
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
第二次
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?
?
?
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?
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?
主應變
主方向
主應力
（kg/cm2）
（kg/cm2）
實驗值
?
?
?
理論值
?
?
?
誤 差
?
?
?
?
4. 4.????? 問題思考
（1） （1）??? 試分析影響實驗結果準確性的因素。
?
（2） （2）??? 根據實驗結果畫出圓筒上表面A點處的主單元體（標明主應力方向，主應力值的大小）。
實驗七 偏心拉伸實驗
?
一、 一、?????????? 實驗目的
?
1. 1.?????? 采用電測方法測量偏心拉伸時矩形截面桿的正應力，驗證拉——彎組合變形的正應力分布規律。
2. 2.?????? 測量僅由彎矩獨自作用產生的應力，掌握組合變形時測量其中單一內力素的方法。
3. 3.?????? 進一步熟悉、掌握電橋聯接方法及電阻應變儀操作。
?
二、 二、?????????? 實驗原理及計算
本實驗采用矩形截面偏心拉伸試件，加載點和測點布置如圖7-1所示。
由材料力學有關理論，試件m－m截面上任一點的正應力為：
其中：為僅由軸向拉伸產生的正應力。
為僅由彎矩產生的正應力。
∴
由此可知，截面上任一點的應力是由拉伸正應力σN和彎曲正應力σM相疊加而得到的。當用實驗的方法測量這種組合變形時的任意一點的應力時，可采用半橋外補償聯接方法，如圖7-2所示。此時由電阻應變儀讀得的應變數ε儀為由拉伸引起的線應變εN和由彎曲引起的線應變εM的疊加的結果，即
且實際應變ε即為儀器讀數應變ε儀。
當僅測量由彎矩獨自產生的應變時，可采用圖7-3所示的半橋自補償法，此時實際的彎曲應變為儀器讀數應變ε儀的二分之一，即
?
由于在材料的彈性范圍內進行測量，所以當已知材料的彈性模量E時，即可用虎克定律進行實驗應力的計算，即
圖7-2半橋外補償接橋 圖7-3半橋自補償接橋
?
三、 三、?????????? 實驗設備及實驗步驟
?
實驗所用設備為多用試驗臺，靜態電阻應變儀。
實驗步驟：
1. 1.? 測量試件橫截面尺寸；將試件安裝在多用試驗臺上。
2. 2.? 參照圖7-2和7-3將電阻應變片與應變儀聯接。
3. 3.? 根據電阻應變片的靈敏系數調節應變儀的靈敏系數撥鈕，使其相對應（一般已調節完畢）。
4. 4.? 參照附錄C中的電阻應變儀操作步驟將電阻應變儀調節至正常工作狀態。
5. 5.? 逐級緩慢加載，并記錄各測點的應變值。
6. 6.? 重復實驗2次，以獲得理想的實驗數據。
7. 7.? 實驗結束，清理場地，關閉應變儀電源，一切機構復原。
8. 8.? 根據實驗記錄進行有關實驗值、理論值計算。
?
四、 四、?????????? 注意事項
?
1. 1.? 實驗前應認真預習。
2. 2.? 嚴格注意儀器的操作規程（附錄C中的操作步驟）。
3. 3.? 不得任意撥動靈敏系數撥鈕。
4. 4.? 實驗數據和計算結果經指導教師審閱后方能離開實驗室。
?
五、 五、?????????? 實驗報告及問題思考
?
1. 1. 實驗設備（規格、型號）。
?
2. 2. 試件及電阻應變片的原始數據
試件寬
試件厚
偏心距
Y
彈性模量E
應變片阻值
靈敏系數K
b (mm)
t (mm)
e (mm)
(mm)
Kg/cm2
Ω
?
?
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?
3實驗數據及計算結果
1） 1）??????????? 拉－彎組合變形總的應變及應力
?
載荷
（Kg）
電阻應變儀讀數ε（με）
R1
R2
R3
P
ΔP
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應力值（Kg/cm2）
實驗值
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?
理論值
?
?
?
誤差
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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2）
2）??????????? 僅由彎曲引起的應變及應力
載荷（Kg）
應變儀讀數（με）
應力值（Kg/cm2）
P
ΔP
實驗值
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理論值
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誤 差
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3. 3. 問題思考
1） 1）??????????? 根據實驗結果，試畫出橫截面上的正應力分布。
2） 2）??????????? 如果僅測由軸向力引起的應變時，可采用什么樣的接橋方式？
3） 3）??????????? 僅測由彎曲引起的應變時，軸向力引起的應變是如何消除的？
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八 附錄
附錄A 液壓式材料試驗機
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一. 一.?? 結構原理
常用的液壓式材料試驗機其結構原理如圖8-1所示。
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圖8-1
1. 1.?????? 加載部分
在機器底座1上，裝有兩個固定立柱2，它支撐著固定橫頭3，和工作油缸4。開動油泵電動機帶動油泵5工作，將油液從油箱經油管（1）和送油閥送入工作油缸，從而推動工作活塞6，上橫頭7，活動立柱8和活動臺9上升。若將試件兩端裝夾在上下夾頭10和11中，因下夾頭固定不動，當活動臺上升時試件就承受拉力。若把試件放在活動臺上、下墊板12之間，當活動臺上升到試件與上墊板接觸時試件承受壓力。輸油管中的送油閥門用來控制進入油缸中的油量，以調節對試件加載的速度。加載時回油閥置于關閉位置。回油閥打開時，則可將工作油缸中的油液泄回油箱，活動臺由于自重而下降，回到原始位置。
裝夾試件時，可用下夾頭電動機（或人力）轉動底座中的渦輪，使螺柱13上下移動，調節下夾頭位置以適應試件的長度。注意：當試件已經夾緊或受力時，不能再開動下夾頭電動機，否則要造成用下夾頭對試件加載，以致損傷機件(下夾頭電動機超負載而燒毀)。
2. 2.?????? 測力部分
加載時，工作油缸中的油壓推動活塞6的力與試件所受的力成正比。工作油缸4與測力油缸14由油管（2）聯通，此油壓便推動測力活塞15向下移動，使拉桿拉動擺錘16,使之繞支點轉動而抬起，同時擺上的推桿便推動齒桿17,使齒輪和指針18旋轉。指針的旋轉角度與油壓成正比，亦與試件上所加載荷成正比，因此在測力度盤19上，便可讀出試件受力的大小。
擺錘16配有三個錘重，從而在測力度盤上相應表示三種測力范圍。例如WE－30型材料實驗機，當配有不同的錘重時，測力范圍分別為0～60KN，0～150KN，0～300KN。
加載時，應調整測力指針18對準零點。方法是開動油泵電動機送油，使活動臺9升起2cm左右，然后移動擺桿上的平衡砣20,使擺桿達到鉛垂位置。再旋轉度盤（或移動齒桿）使指針對準零點。這樣做是為了消除上橫頭7.活動立柱8和活動臺9等部件的重量，因為這部分重量不應計入到試件所受的載荷中去。
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二. 二.?? 操作步驟及注意事項
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1. 1.?????? 操作步驟
1） 1）????????????? 檢查送油閥23和回油閥24，使之處于關閉狀態。
2） 2）????????????? 根據實驗所需最大載荷，選擇測力度盤，并配以相應的重錘。
3） 3）????????????? 安裝記錄紙，調整好自動繪圖裝置。
4） 4）????????????? 開動油泵電動機，打開送油閥23，使工作油缸上升2cm左右。
5） 5）????????????? 調整測力指針對準零位。
6） 6）????????????? 安裝試件。
7） 7）????????????? 實驗中，若加載則關閉回油閥，緩慢打開送油閥；若卸載則關閉送油閥，緩慢打開回油閥。注意測力指針應緩慢勻速轉動。
8） 8）????????????? 實驗結束，關閉送油閥，打開回油閥，將油液泄回油箱。取下試件，使一切結構復原。
2. 2.?????? 注意事項
1） 1）????????????? 試件夾緊后，嚴禁使用下夾頭電動機調整下夾頭位置（有些材料試驗機的電動機是用來調整上夾頭的位置的，試件裝夾后，也嚴禁使用電動機調整上夾頭位置）。
2） 2）????????????? 加載、卸載時，送油閥和回油閥的開啟均應緩慢進行。
3） 3）????????????? 實驗中不得觸動擺錘。
4） 4）????????????? 機器開動時，操作者不得擅自離開。聽見異聲或發生任何故障應立即停機。
附錄B 扭轉試驗機
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這種試驗機可以對試件使加扭矩，并能測出扭矩的大小，是一種專供扭轉試驗用的設備。它的類型很多，構造形式也各有不同，但一般都是由加載和測力兩個基本部分組成。本節只介紹一種常用地類型。
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K－50型扭轉機
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這種試驗機采用機械傳動加載，用擺錘式機構測扭矩。當擺錘重量不同時，有三個測力度盤，分別是0-10 kg·m、0-20 kg·m、0-50 kg·m。它適用于直徑為10～25mm、長度為100～700mm的試件。
試驗機的外形見圖B－1，其傳動系統如圖B－2所示。下面介紹它的操作步驟。關于構造原理，只結合著操作步驟做簡單說明。
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圖B-1
1. 1.?????? 操作步驟
1） 1）????????????? 檢查試驗機夾頭1、2的形式與試件是否配合；測角度盤15和變速桿5應調到正確的位置；檢查自動繪圖器17工作是否正常。
2） 2）????????????? 根據試件所需的最大扭矩，選擇適宜的測力度盤12，并配置相應的擺錘13。
3） 3）????????????? 擺桿自由鉛垂時，測力指針12應對準零點。否則，要松開度盤的螺母，轉動度盤使指針對準零點，然后擰緊螺母。
4） 4）????? 安裝試件，先將試件另一端放在固定夾頭之中，搖動調距手柄3，使活動夾頭1沿水平導軸移動，待試件另一端插入活動夾頭之中時，先夾緊固定夾頭，再夾緊活動夾頭。
5） 5）???????????? 加載
手搖加載：將變速桿5放在“手搖”位置，擺動手搖柄6，帶動變速箱中的軸Ⅱ等傳動系統，使傳動主軸8、活動夾頭1以及試件發生旋轉。同時，試件另一端便帶動與之相連的擺錘13，使它抬起，這樣，試件便承受扭矩作用產生扭矩變形。擺錘力矩和試件隨時均保持平衡狀態，因此擺錘力矩就是試件所承受的扭矩的大小。
電動加載：先將變速桿5放在“0.3 r/min”或“1 r/min”的標記處，這時軸Ⅰ上的兩個齒輪之一，便通過滑鍵與軸Ⅰ聯在一起。開動電動機10帶動軸Ⅰ和軸Ⅱ等傳動系統，對試件進行加載。
6） 6）????????????? 測扭轉角。傳動主軸8除帶動活動夾頭轉動外，在它的一端還裝有一個測角度盤15。測角度盤上的測角指示桿16與試件的被動端聯動，因此指示桿在度盤上所指數值便是試件兩端的相對扭轉角。度盤最小刻度為1o，因此只適用于測量大變形。測角度盤上還附有一個計數裝置，可以指出試件扭轉的總圈數。如欲記錄試件直到扭斷時的總圈數，測在發生斷裂時應立即停車（有些試驗機附有自動停車電門）。
7） 7）????????????? 自動繪圖。如果需要記錄試驗過程中扭矩和扭轉角的關系曲線，應在加載前調好自動繪圖器17的傳動裝置、圖紙、筆夾和墨水。筆夾由推動測力指針的齒桿帶動，而圖紙滾筒則與轉動主軸8聯動。這樣，隨著試驗過程的進行，筆尖便在圖紙上畫出Mn－φ曲線。曲線上各點的縱坐標為扭矩，橫坐標則為試件傳動端的扭矩角。但φ是試件一端的絕對扭轉角。
8） 8）????????????? 實驗完畢后停車，將一切機構復原，并清理機器。
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圖B-2
2. 2.?????? 注意事項
1） 1）????????????? 機器運轉時，操作者不得擅自離開。聽見異聲或發生任何故障，應立即停車。
2） 2）????????????? 實驗過程中，不得觸動擺錘。
3） 3）????????????? 試件要夾緊，以免開車后打滑。裝試件時，不要把夾頭中的夾板座突出太多，以防脫落。
4） 4）????????????? 電動機加載時，要先取下手搖柄。如需改變加載方法或加載速度，必須在停車后進行。
附錄C 電阻應變儀及電測原理
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電阻應變儀是一種廣泛使用的測量應變的電子儀器。它的主要原理是通過電阻應變片，把應變（機械量）轉化為電阻改變量，再由測量電橋把電阻改變量轉變成電壓的變化量經放大轉換成應變直接顯示出來。
把電阻應變片粘貼在試件被測點上，當試件受載后被測點產生應變ε＝ΔL/L，電阻應變片隨之亦產生相應的形變，表現為電阻值的相對變化ΔR/R,這種應變電阻效應在一定的彈性范圍內呈線性關系
式中K為電阻應變片的靈敏系數。這種關系為用電量變化測量應變提供了可能。電阻應變片的示意圖見圖C-1。
圖C-1 圖C-2
電阻應變儀的測量電橋采用惠斯頓電橋電路（見圖C-2），其四個橋臂的電阻分別為R1、R2、R3、R4，電橋的輸入電壓為UAC，輸出電壓為UBD。
由電工原理知，當接通電源其電流為
輸出電壓為
當電橋平衡時，UBD＝0，于是有
上式即為電橋平衡的充要條件。
若原來處于平衡狀態的電橋，現各橋臂分別有微小增量ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4，則這時輸出電壓為
設R1＝R2＝R3＝R4＝R，略去高階微量，上式可寫成
利用關系式，上式可寫成
電阻應變儀可以將輸出的電壓信號經放大轉換成讀數應變直接示出，所以只要設法使成立即可實現。這樣上式可寫成
如果電橋的四個橋臂為粘貼在試件上的四片電阻應變片組成，則稱之為全橋聯接；如果電橋的相鄰倆臂R1、R2為電阻應變片，R3、R4利用電阻應變儀內部的精密無感電阻，則稱之為半橋聯接，此時上式中因ε3＝ε4＝0，故可寫成
由公式或者可以看出應變測量電橋具有“鄰臂相減，對臂相加”的特性，即：
1. 1.???? 兩相鄰橋臂上的應變片的應變增量同號時，讀數應變為兩應變之差；異號時為兩應變之和。
2. 2.???? 兩相對橋臂上的應變片的應變增量同號時，讀數應變為兩應變之和；異號時為兩應變之差。
利用這一特性，合理設計布片方案對橋路進行不同聯接，不但可以實現對構件的應變測量，同時還能達到溫度補償（自補、外補），有效增大應變讀數從而提高測量精度，分離出組合變形時的某一應變分量等目的。
在實際測量中，所謂的溫度補償的問題，是因為當測量環境溫度發生變化時，應變片的阻值將隨之發生改變；應變片與被測試件的材料不同，膨脹系數亦不同，當應變片與試件粘貼在一起且溫度發生變化時，也會引起應變片電阻值的改變。這種由溫度效應引起的應變片的電阻值改變而產生的附加應變εt并不代表被測試件受力后的真實應變，必須設法加以消除。這就是所謂的溫度補償。溫度補償可以利用布片方案和接橋方式得以實現。
下面通過一個簡單的例子，以半橋聯接的方法來說明以上公式的應用及溫度補償問題。
例:測定圖C-3所示懸臂梁由彎曲引起的拉應變εM。
方案1：半橋外補償法。
將應變片R1粘貼在梁的上表面（在此受力情況下，梁的上表面產生拉應變，下表面產生壓應變），將R2粘貼在補償塊上作為溫度補償片（補償塊材料與梁的材料相同且置于同一溫度場中，補償塊本身不受力的影響），接橋方式如圖C-4，利用公式
，其中，
則
這說明了應變儀上的讀數應變ε儀 即為實際拉應變εM，溫度引起的附加應變εt被消除了。
圖C-3 圖C－4
方案2：半橋自補償法。
布片方案與接橋方式如圖C-4所示，利用公式
其中，
則
∴
這說明實際拉應變εM為應變儀上的讀數ε儀的一半，這種布片方案能提高測量精度，通時溫度引起的附加應變εt也被消除了。
YJ－X2型電阻應變儀操作步驟
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圖 YJ－X2型電阻應變儀
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一. 一. 準備工作
1. 1.???? 將應變儀、平衡箱、橋盒聯接；開關⑩置于“外”；“靈敏系數”按鈕①設置在應變 片給出的數值上
2. 2.???? 在橋盒上，A、B、C三點和C、D、A三點分別與標準電阻相連，構成等臂電橋。
3. 3.???? “衰減”開關⑧置于“X 1”檔；按下“電源鍵”②，預熱10分鐘。
4. 4.???? 按下“測量鍵”⑤，用螺絲刀調“平衡”電位⑥，使應變儀數顯為0。
5. 5.???? 按下“校正鍵”④，調“校正”電位器⑦，使數顯為-1888。
6. 6.???? 重復4、5步驟，使之穩定。
二. 二. 接橋與測量
1. 1.???? 半橋接法——在平衡箱上將接線柱C各點用聯接片⑿聯接；接線柱A、B各點接工
作片，B、C接補償片，接線柱上各旋紐需擰緊。
全橋接法——拆去平衡箱上C點的連接片⑿，斷開平衡箱背面的A、D間短接片；
在接線柱A－B，B－C，C－D，D－A接入工作片。
2. 2.???? 將開關⑩置于“內”，按下“測量”鍵⑤。
3. 3.???? 依次旋動通道選擇鈕⑨，調節相應通道電位器⑾，使得各接線通道的數顯為0。
4. 4.???? 重復步驟3，直至數顯穩定。
5. 5.???? 加載以后，將通道選擇鈕⑨依次旋轉至已接線的各通道，讀出對應通道的讀數應變ε儀，并注意應變值的“＋”，“－”號。
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三. 三. 注意事項
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1. 1.???? 若數顯不穩定可按下“電源檢查”鍵③，檢查電源指示燈是否亮；各接線柱旋鈕是否都已擰緊。
2. 2.???? “靈敏系數”撥鈕①不可任意撥動。
3. 3.???? 各電位器⑥，⑦，⑾調節要緩慢，調至極限位置就不能繼續硬調，以免損壞儀器原件。
4. 4.???? 實驗結束，儀器各按鍵均應復原。
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★應變儀顯示的讀數應變放大了，計算中的應變值應。一定要注意。
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