實驗，指的是科學研究的基本方法之一。根據科學研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專門的儀器設備，而人為地變革、控制或模擬研究對象，使某一些事物（或過程）發生或再現，從而去認識自然現象、自然性質、自然規律， 以下是為大家整理的關于材料力學壓縮實驗報告5篇 , 供大家參考選擇。
材料力學壓縮實驗報告5篇
【篇1】材料力學壓縮實驗報告
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2】材料力學壓縮實驗報告
材料力學實驗報告
北京理工大學
基礎力學教學實驗中心
2011-3
低碳鋼拉伸試驗報告
試驗目的：1. 掌握電子萬能試驗機操作； 2. 理解塑性材料拉伸時的力學性能；
3. 觀察低碳鋼拉伸時的變形特點； 4. 觀察低碳鋼材料的冷作硬化現象；
5. 測定低碳鋼材料彈性模量E ； 6. 測定材料屈服極限和強度極限；
7. 測定材料伸長率δ和截面收縮率Ψ
試驗設備：1. WDW3050型 50kN電子萬能試驗機
2. 電子引伸計（標距：50mm；量程：5mm；精度0.001mm）
3. 游標卡尺
試件尺寸：
試驗記錄：
1.彈性模量
2.屈服極限 4.延伸率
3.強度極限 5.截面收縮率
思考題：
1. 低碳鋼屬于典型的塑性材料，試繪制低碳鋼拉伸曲線，并說明低碳鋼拉伸過程分為幾個典型階段？
2. 衡量塑性材料的強度指標是什么？
3. 衡量材料塑性特性的指標是什么？
4. 低碳鋼的冷作硬化現象應用于工程，主要是為了達到什么效果？
5. 將人工計算的的彈性模量E 與計算機輸出的結果比較，試分析誤差原因。
6. 為了更加準確地利用試驗數據計算材料的彈性模量E ，需要采取哪些措施？
灰鑄鐵拉伸試驗報告
試驗目的：了解脆性材料拉伸時的力學性能。
觀察脆性材料拉伸時的載荷—變形曲線。
測定灰鑄鐵拉伸時的強度極限。
試驗設備： WDW3050型 50kN電子萬能試驗機，游標卡尺。
試件尺寸：
載荷-位移曲線
強度極限： = MPa
思考題：
1． 與塑性材料（低碳鋼）拉伸時的力學性能相比，脆性材料（灰鑄鐵）的拉伸力學性能有什么不同？
2．灰鑄鐵的拉伸破壞特征是什么？拉伸強度指標是什么？
金屬材料彎曲變形應變電測實驗報告
實驗目的
通過對兩種不同金屬材料懸臂梁彎曲變形的測量，確定材料的彈性模量和泊松比以及載荷與變形間的關系。掌握應變電測實驗基本原理和方法，學習電測應變儀的使用。加深理解梁彎曲變形的特點以及應力、應變的分布。
實驗設備：
兩種不同金屬材料懸臂梁，電阻應變儀。
初始數據：
1. 應變片規格：
長×寬 = × mm
電阻值=
靈敏系數=
2. 試件尺寸：
懸臂梁的長度l、橫截面的寬度b、橫截面的高度h、載荷F到應變片
中心的距離l1、應變片a中心至應變片b中心距離Δx。
1號懸臂梁
實驗記錄：
數據處理：
試驗結果:
E = GPa，
μ =
理論計算：
梁內最大彎曲正應力：
梁自由端撓度：f =
2號懸臂梁
實驗記錄：
數據處理：
試驗結果:
E = GPa，
理論計算：
梁內最大彎曲正應力：
梁自由端撓度：f =
思考題
1． 兩種梁應變片的粘貼方式和測量電路有何特點？
金屬材料彎扭組合變形應變電測實驗報告
實驗目的
通過測量金屬材料直角曲拐、彎扭組合變形構件表面一點處的應變，確定該點對應的主應力和主方向以及相當應力。深入理解應力和應變狀態理論、廣義胡克定律。進一步掌握應變電測實驗基本原理和方法，熟練電測應變儀的使用。
實驗設備：
金屬材料直角曲拐，電阻應變儀。
試件初始數據：
1. 應變片規格：
長×寬 = × mm
電阻值=
靈敏系數=
2. 試件尺寸：
彎曲距離l=
桿AB的長度L=
截面直徑d=
實驗記錄：扭轉力臂a1=
數據處理：
1. 實驗結果
E=200GPa， μ=0.28
主應變：
主方向： =
主應力： = =
相當應力：
2．理論結果
彎曲正應力： = 扭轉剪應力： =
相當應力： =
=
曲拐AB段相當應力的最大值：
3．誤差計算
= =
=
實驗記錄：扭轉力臂a2=
數據處理：
2. 實驗結果
E=200GPa， μ=0.28
主應變：
主方向： =
主應力： = =
相當應力：
2．理論結果
彎曲正應力： = 扭轉剪應力： =
相當應力： =
=
曲拐AB段相當應力的最大值：
3．誤差計算
= =
=
思考題
1．產生誤差的原因是什么？
2．試分析貼片點處的應力狀態畫單元體圖。
【篇3】材料力學壓縮實驗報告
青島黃海學院
實驗指導書
課程名稱： 材料力學
課程編碼： 04115003
主 撰 人： 呂 婧
青島黃海學院
實驗一 低碳鋼拉伸實驗
一、 實驗目的要求：
（一）目的
1．測定低碳鋼的屈服極限σS,強度極限、延伸率,截面收縮率。
2．測定鑄鐵的強度極限,觀察上述兩種材料的拉伸和破壞現象,繪制拉伸時的P-曲線。
（二）要求
1．復習講課中有關材料拉伸時力學性能的內容;閱讀本次實驗內容和實設備中介紹萬能試驗機的構造原理、操作方法、注意事項,以及有關千分表和卡尺的使用方法。
2．預習時思考下列問題:本次實驗的內容和目的是什么低碳鋼在拉伸過程中可分哪幾個階段,各階段有何特征試驗前、試驗中、試驗后需要測量和記錄哪些數據使用液壓式萬能試驗機有哪些注意事項
二、實驗設備和工具
1．萬能實驗
2．千分尺和游標卡尺。
3．低碳鋼和鑄鐵圓形截面試件。
三、實驗性質：
驗證性實驗
四、實驗步驟和內容：
（一）步驟
1．取表距 L =100mm.畫線
2．取上,中,下三點,沿垂直方向測量直徑.取平均值
3．實驗機指針調零.
4．緩慢加載,讀出 ..觀察屈服及頸縮現象,觀察是否出現滑移線.
5．測量低碳鋼斷裂后標距長度,頸縮處最小直徑
（二）實驗內容：
1．低碳鋼試件
(1)試件
實驗前
實驗后
初始標距(mm)
100
斷裂后標距(mm)
直徑(mm)
上
最小直徑(mm)
中
下
初始截面面積()
斷口處截面面積()
(2)計算結果
屈服荷載 =
極限荷載 =
屈服極限 =/=
強度極限 =/=
延伸率 =(-)/*100%=%
截面收縮率=(-)/*100%=%
(3)繪制低碳鋼P~ 曲線
2.鑄鐵的實驗記錄.
實驗前
實驗后
直徑 (mm)
?
斷裂后直徑 (mm)
?
最大荷載 =
強度極限 =/=
實驗二 鑄鐵壓縮實驗一、實驗目的要求：
（一）目的
1．測定鑄鐵的強度極限σb 。
2．觀察鑄鐵在壓縮時的破壞現象。
（二）要求
1．復習講課中有關材料壓縮時力學性能的內容；閱讀本次實驗內容。
2．拉伸和壓縮時低碳鋼的屈服點是否相同鑄鐵的強度極限是否相同
二、實驗設備和工具：
1．萬能試驗機
2．卡尺及千分尺
3．低碳鋼及鑄鐵試件
三、實驗性質：
驗證性實驗
四、實驗步驟和內容：
（一）步驟
1．測量試件直徑。
2．選擇試驗機加載范圍。
3．緩慢均勻加載。
（二） 實驗內容
實驗記錄
試 件
低 碳 鋼 試 件
鑄 鐵 試 件
高 度 h (mm)
20
20
截面直徑d0(mm)
15
15
截面面積A0(mm0
低碳鋼試件屈服載荷 PS= 49 （kN）
鑄鐵試件的最大載荷 Pb= 153 （kN）
低碳鋼的屈服極限 σS = PS / A0 = （MPa）
鑄鐵的強度極限 σb = Pb / A0 = (MPa)
（三）結果分析：
1．繪出兩種材料的Ｐ－ΔＬ曲線。
2．繪出兩種材料的變形和斷口形狀
五、思考題
1．低碳鋼拉伸曲線可分為幾個階段每個階段力和變形有什么關系
2．低碳鋼和鑄鐵兩種材料斷口有什么不同并分析引起破壞的原因
3．為什么試樣要采用標準試樣
4．鑄鐵試樣在拉伸、壓縮時破壞斷面有何特征 是什么應力引起的
5．比較低碳鋼拉伸和壓縮的屈服極限σS 。
6．比較鑄鐵拉伸與壓縮的強度極限σS 。
實驗三 低碳鋼及鑄鐵的扭轉實驗
一、實驗目的要求：
（一）目的
1．測定低碳鋼和鑄鐵在扭轉時的機械性能，求得低碳鋼的剪切屈服極限τs ，剪切強度極限τb , 鑄鐵的剪切強度極限τb 。
2．觀察兩種材料的扭轉和破壞現象，分析破壞原因。
（二）要求
1．復習講課中有關桿件扭轉的內容；閱讀本次實驗內容和實驗設備介紹中扭轉試驗機的構造原理、操作方法及注意事項。
2．圓桿扭轉時,橫截面上有什么應力與軸線成450的截面上有什么應力
二、實驗的設備和工具：
1．扭轉實驗機。
2．千分尺和卡尺。
3．低碳鋼和鑄鐵圓形截面試件。
三、實驗性質：
綜合性實驗
四、實驗步驟和內容：
（一）步驟
1．測量試件直徑。在標距長度內測量三處，每處在兩個相互垂直的方向各測量一次并取其算數平均值，采用三個數值中的最小值為計算直徑d 0 。
2．安裝試件，指針調零，調整好自動繪圖裝置。
3．試驗時緩慢加載，觀察屈服現象，記錄屈服扭矩MS 的數值，最大扭矩Mb的數值, 觀察斷口形狀。
（二）實驗內容
1．數據記錄：
試 件
低 碳 鋼
鑄 鐵
直 徑 d 0 (mm)
10
10
標 距 L 0 (mm)
100
100
抗扭截面系數 Wp=πd 03/16
200
200
屈服扭矩 MS=
屈服應力 τS=3 MS/4Wp (MPa)
破壞時的扭矩 Mb =
強度極限
低碳鋼
τb=3Mb/4 Wp
鑄 鐵
τb= Mb/ Wp
總扭轉角 φ=
單位長度扭轉角 θ=φ/ L 0 (o/mm)
2．繪出兩種材料的抗扭圖及試件斷裂后的形狀。
五、思考題
1．比較低碳鋼的拉伸和扭轉實驗，從進入塑性變形階段到破壞的全過程，兩者有什么明顯的差別。
2．根據低碳鋼、鑄鐵扭轉試樣的斷斷口形式，分析其破壞原因。
實驗三 彈性模量E測定實驗
一、實驗目的和要求：
（一）目的：1．測定常用金屬材料的彈性模量E。
2．驗證胡克（Hooke）定律
（二）要求
1．復習講課中有關材料拉伸時的內容；閱讀本次實驗內容和實驗設備介紹中介紹力＆應變綜合參數測試儀和組合實驗臺中拉伸裝置的原理、操作方法、注意事項。
2．熟悉電橋電路及組橋方式。
二、實驗性質：
驗證性實驗
三、實驗儀器設備和工具
1．組合實驗臺中拉伸裝置；
2．力＆應變綜合參數測試儀；
3．游標卡尺、鋼板尺。
四、實驗原理和方法
試件采用矩形截面試件。在試件中央截面上，沿前后兩面的軸線方向分別對稱的貼一對軸向應變片R1、R1′和一對橫向應變片R2、R2′，以測量軸向應變ε和橫向應變ε′。
由于實驗裝置和安裝初始狀態的不穩定性，拉伸曲線的初始階段往往是非線性的。為了盡可能減小測量誤差，實驗宜從一初載荷P0（P0≠0）開始，采用增量法，分級加載，分別測量在各相同載荷增量△P作用下，產生的應變增量△ε，并求出△ε的平均值。設試件初始橫截面面積為A0，又因ε=△l/l，則有
上式即為增量法測E的計算公式。
式中 — 試件截面面積
— 軸向應變增量的平均值
用上述板試件測E時，合理地選擇組橋方式可有效地提高測試靈敏度和實驗效率。組橋采用相對橋臂測量。
將兩軸向應變片分別接在電橋的相對兩臂（AB、CD），兩溫度補償片接在相對橋臂（BC、DA），偏心彎曲的影響可自動消除。根據橋路原理
測量靈敏度提高2倍。
便可求得泊松比。
五、實驗步驟
1．設計好本實驗所需的各類數據表格。
2．測量試件尺寸。在試件標距范圍內，測量試件三個橫截面尺寸，取三處橫截面面積的平均值作為試件的橫截面面積A0。
3．擬訂加載方案。先選取適當的初載荷P0（一般取P0 =10% Pmax左右），估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax≤5000N），分4～6級加載。
4．根據加載方案，調整好實驗加載裝置。
5．按實驗要求接好線（為提高測試精度建議采用圖3－5d所示相對橋臂測量方法），調整好儀器，檢查整個測試系統是否處于正常工作狀態。
6．加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數；然后
分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應變片的應變值εd和εdˊ，直到最終載荷。實驗至少重復兩次。見附表2
7．作完實驗后，卸掉載荷，關閉電源，整理好所用儀器設備，清理實
驗現場，將所用儀器設備復原，實驗資料交指導教師檢查簽字。
附表1（試件相關數據）
試件
厚度h（mm）
寬度b（mm）
橫截面面積A0=bh（mm2）
截面Ⅰ
20
40
800
截面Ⅱ
20
40
800
截面Ⅲ
20
40
800
平均
20
40
800
彈性模量 E = 210 GPa
泊松比 μ=
附表2（實驗數據）
載荷（N）
P
1000
1500
2000
2500
3000
3500
△P
500
500
500
500
500
縱向應變讀數 με
εd
92
142
194
248
302
360
εp
46
71
97
124
151
184
△εp
25
26
27
27
33
橫向應變讀數με
εdˊ
24
94
εpˊ
12
47
△εpˊ
7
△ε ˊ
7．0
六、實驗結果處理
彈性模量計算：226GPa
泊松比計算：=
七、思考題
1．分析縱、橫向應變片粘貼不準，對測試結果的影響。
2．根據實驗測得的E實、μ實值與已知E理、μ理值作對比，分析誤差原因。采用什么措施可消除偏心彎曲的影響。
實驗四 彎曲變形實驗一、實驗目的和要求
（一）目的
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
（二）要求
1．講課中有關彎曲應力的內容；閱讀本次實驗內容和實驗設備中介紹實驗臺中純彎曲梁實驗裝置。
2．熟悉電橋電路及組橋方式。
二、實驗儀器設備和工具
1．實驗臺中純彎曲梁實驗裝置
2．應變綜合參數測試儀
3．游標卡尺、鋼板尺
三、實驗性質：
綜合性實驗
四、實驗原理及方法
在純彎曲條件下，根據平面假設和縱向纖維間無擠壓的假設，可得到
梁橫截面上任一點的正應力，計算公式為
式中M為彎矩，Iz為橫截面對中性軸的慣性矩；y為所求應力點至中性軸的距離。
為了測量梁在純彎曲時橫截面上正應力的分布規律，在梁的純彎曲段沿梁側面不同高度，平行于軸線貼有應變片。
實驗可采用半橋單臂、公共補償、多點測量方法。加載采用增量法，即每增加等量的載荷△P，測出各點的應變增量△ε，然后分別取各點應變增量的平均值 △ε實i，依次求出各點的應變增量
將實測應力值與理論應力值進行比較，以驗證彎曲正應力公式。
五、實驗步驟
1．測量矩形截面梁的寬度b和高度h、載荷作用點到梁支點距離a及各應變片到中性層的距離。見附表1
2．加載方案。先選取適當的初載荷P0（一般取P0 =10％Pmax左右），估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax≤4000N），分4～6級加載。
3．按實驗要求接好線，調整好儀器，檢查整個測試系統是否處于正常工作狀態。
（1）加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數；后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應變片的應變值εi，直到最終載荷。實驗至少重復兩次。見附表2
（2）做完實驗后，卸掉載荷，關閉電源。
附表1 （試件相關數據）
應變片至性層距離(mm)
梁的尺寸和有關參數
Y1
－20
寬 度 b = 20 mm
Y2
－10
高 度 h = 40 mm
Y3
0
跨 度 L = 600 mm
Y4
10
載荷距離 a = 125 mm
Y5
20
彈性模量 E = 210 GPa
泊 松 比 μ=
慣性矩Iz=bh3/12=×10-7m4
附表2 （實驗數據）
載荷
N
P
500
1000
1500
2000
2500
3000
△P
500
500
500
500
500
各
測點電阻應變儀讀數
με
1
εP
23
46
71
97
124
151
△εP
23
25
26
27
27
△ε1
26．4
2
εP
10
23
37
51
66
79
△εP
13
14
14
15
13
△ε2
3
εP
2
2
2
2
2
2
△εP
0
0
0
0
0
△ε3
0
4
εP
12
25
38
55
69
82
△εP
13
13
17
14
13
△ε4
14
5
εP
21
46
72
98
125
150
△εP
25
26
26
27
25
△ε5
六、實驗結果處理
1．實驗值計算
根據測得的各點應變值εi求出應變增量平均值，代入胡克定律計算各點的實驗應力值，因1με=10-6ε，所以
各點實驗應力計算：
2．理論值計算
載荷增量 △P= 500N
彎距增量 △M=△P·a/2= N·m
各點理論值計算：
3．繪出實驗應力值和理論應力值的分布圖
分別以橫坐標軸表示各測點的應力σi實和σi理，以縱坐標軸表示各測點距梁中性層位置yi，選用合適的比例繪出應力分布圖。
實驗值與理論值的比較
測 點
理論值σi理 （MPa）
實際值σi實 （MPa）
相對誤差%
1
2
3
0
0
0
4
5
七、思考題
1．影響實驗結果準確性的主要因素是什么
2．彎曲正應力的大小是否受彈性模量E的影響
3．實驗時沒有考慮梁的自重，會引起誤差嗎為什么
4．梁彎曲的正應力公式并未涉及材料的彈性模量E，而實測應力值的計算卻用上了彈性模量E，為什么
【篇4】材料力學壓縮實驗報告
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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?
?
?
?
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?
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平均應變增量
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?
?
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
?
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
?
?
?
?
?
?
?
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?
2
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3
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4
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5
?
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?
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
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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。
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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
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一、 一、?????????? 實驗目的
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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
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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
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應
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變
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讀
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數
(με)
第一次
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第二次
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第一次
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第二次
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第一次
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?
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第二次
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主應變
主方向
主應力
（kg/cm2）
（kg/cm2）
實驗值
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理論值
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誤 差
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4. 4.????? 問題思考
（1） （1）??? 試分析影響實驗結果準確性的因素。
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（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
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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。
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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。
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五、 五、?????????? 實驗報告及問題思考
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1. 1. 實驗設備（規格、型號）。
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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
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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
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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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【篇5】材料力學壓縮實驗報告
材料的拉伸壓縮實驗
徐浩 1221241020 機械一班
一、實驗目的
1. 觀察試件受力和變形之間的相互關系；
2. 觀察低碳鋼在拉伸過程中表現出的彈性、屈服、強化、頸縮、斷裂等物理現象。觀察鑄鐵在壓縮時的破壞現象。
3. 測定拉伸時低碳鋼的強度指標（ s、 b）和塑性指標（ 、 ）。測定壓縮時鑄鐵的強度極限 b。
二、實驗設備
1. 微機控制電子萬能試驗機；
2. 游標卡尺。
三、實驗材料
拉伸實驗所用試件（材料：低碳鋼）如圖所示，
四、實驗原理
低碳鋼試件拉伸過程中，通過力傳感器和位移傳感器進行數據采集，A/D轉換和處理，并輸入計算機，得到F- l曲線，即低碳鋼拉伸曲線，見圖2。
對于低碳鋼材料，由圖2曲線中發現OA直線，說明F正比于 l，此階段稱為彈性階段。屈服階段（B-C）常呈鋸齒形，表示載荷基本不變，變形增加很快，材料失去抵抗變形能力，這時產生兩個屈服點。其中，B 點為上屈服點，它受變形大小和試件等因素影響；B點為下屈服點。下屈服點比較穩定，所以工程上均以下屈服點對應的載荷作為屈服載荷。測定屈服載荷Fs時，必須緩慢而均勻地加載，并應用 s=Fs/ A0（A0為試件變形前的橫截面積）計算屈服極限。
圖2 低碳鋼拉伸曲線
屈服階段終了后，要使試件繼續變形，就必須增加載荷，材料進入強化階段。當載荷達到強度載荷Fb后，在試件的某一局部發生顯著變形，載荷逐漸減小，直至試件斷裂。應用公式 b=Fb/A0計算強度極限（A0為試件變形前的橫截面積）。
根據拉伸前后試件的標距長度和橫截面面積，計算出低碳鋼的延伸率 和端面收縮率 ，即
，
式中，l0、l1為試件拉伸前后的標距長度，A1為頸縮處的橫截面積。
五、實驗步驟及注意事項
1、拉伸實驗步驟
（1）試件準備：在試件上劃出長度為l0的標距線，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d0。
（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。按照“軟件使用手冊”，運行配套軟件。
（3）安裝夾具：根據試件情況準備好夾具，并安裝在夾具座上。
（4）夾持試件：若在上空間試驗，則先將試件夾持在上夾頭上，力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端；若在下空間試驗，則先將試件夾持在下夾頭上，力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端。
（5）開始實驗：消除夾持力；位移清零；按運行命令按鈕，按照軟件設定的方案進行實驗。
（6）記錄數據：試件拉斷后，取下試件，將斷裂試件的兩端對齊、靠緊，用游標卡尺測出試件斷裂后的標距長度l1及斷口處的最小直徑d1（一般從相互垂直方向測量兩次后取平均值）。
六、實驗數據記錄及處理結果
1.低碳鋼F-△l拉伸曲線
2.實驗數據及數據處理
試件材料
低碳鋼
試件規格
實驗前
截面直徑
測量部位
上
中
下
1
2
1
2
1
2
測量數值
10.08
10.04
10.02
10.06
10.06
10.10
平均值
10.06
10.04
10.08
10.04
截面面積
79.17
標距長度
113.54
實驗后
斷口截面直徑
測量數值
1
2
5.72
5.70
平均值
5.71
截面面積
25.61
標距長度
147.21
屈服載荷
23.80
屈服極限
301
強度載荷
34.48
強度極限
436
延伸率
29.65%
斷面收縮率
67.65%
試件材料
鑄鐵
試件規格
實驗前
截面直徑
測量部位
上
中
下
1
2
1
2
1
2
測量數值
10.00
10.04
10.04
9.98
10.02
10.02
平均值
10.02
10.01
10.02
10.01
截面面積
79.17
標距長度
112.84
實驗后
斷口截面直徑
測量數值
1
2
10.00
9.98
平均值
5.71
截面面積
25.61
標距長度
113.81
屈服載荷
屈服極限
強度載荷
強度極限
延伸率
0.86%
斷面收縮率
0.2%
3.鑄鐵斷口呈不平整狀，是典型的脆性斷裂；低炭鋼斷口外圍光滑，是塑性變形區域，中部區域才呈現脆性斷裂的特征。這表明，鑄鐵在超屈服應力下，瞬時斷開；而低碳鋼在超應力的時候，有塑性形變過程，發生頸縮，直到斷面面積減小到一定程度時，才瞬時斷裂。
壓縮實驗報告
徐浩 1221241020 機械一班
一、實驗目的
4. 觀察試件受力和變形之間的相互關系；
5. 觀察鑄鐵在壓縮時的破壞現象。
6. 測定壓縮時鑄鐵的強度極限 b。
二、 實驗設備
1.微機控制電子萬能試驗機；
2.游標卡尺。
三、實驗材料
壓縮實驗所用試件（材料：鑄鐵）如圖所示：
四、實驗原理
鑄鐵試件壓縮過程中，通過力傳感器和位移傳感器進行數據采集，A/D轉換和處理，并輸入計算機，得到F- l曲線，即鑄鐵壓縮曲線，見圖4。
對鑄鐵材料，當承受壓縮載荷達到最大載荷Fb時，突然發生破裂。鑄鐵試件破壞后表明出與試件橫截面大約成45 ～55 的傾斜斷裂面，這是由于脆性材料的抗剪強度低于抗壓強度，使試件被剪斷。
材料壓縮時的力學性質可以由壓縮時的力與變形關系曲線表示。鑄鐵受壓時曲線上沒有屈服階段，但曲線明顯變彎，斷裂時有明顯的塑性變形。由于試件承受壓縮時，上下兩端面與壓頭之間有很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙，故壓縮后試件呈鼓形。
鑄鐵壓縮實驗的強度極限： b=Fb/A0（A0為試件變形前的橫截面積）。
低碳鋼試樣壓縮時同樣存在彈性極限、比例極限、屈服極限而且數值和拉伸所得的相應數值差不多，但是在屈服時卻不像拉伸那樣明顯。從進入屈服開始，試樣塑性變形就有較大的增長，試樣截面面積隨之增大。由于截面面積的增大，要維持屈服時的應力，載荷也就要要維持屈服時的應力，載荷也就要相應增大。因此，在整個屈服階段，載荷也是上升的，在測力盤上看不到指針倒退現象，這樣，判定壓縮時的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測力指針是等速轉動的，當材料發生屈服時，測力指針的轉動將出現減慢，這時所對應的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉動速度的減慢不十分明顯，故還要結合自動繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的拐點來判斷和確定Ps。因此，在整個屈服階段，載荷也是上升的，在測力盤上看不到指針倒退現象，這樣，判定壓縮時的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測力指針是等速轉動的，當材料發生屈服時，測力指針的轉動將出現減慢，這時所對應的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉動速度的減慢不十分明顯，故還要結合自動繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的拐點來判斷和確定Ps。?
低碳鋼超過屈服之后，低碳鋼試樣由原來的圓柱形逐漸被壓成鼓形繼續不斷加壓，試樣將愈壓愈扁，但總不破壞。所以，低碳鋼不具有抗壓強度極限（也可將它的抗壓強度極限理解為無限大）。
五、實驗步驟及注意事項
（1）試件準備：用游標卡尺在試件中點處兩個相互垂直的方向測量直徑d0，取其算術平均值，并測量試件高度h0。
（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。按照“軟件使用手冊”，運行配套軟件。
（3）安裝夾具：根據試件情況準備好夾具，并安裝在夾具座上。
（4）放置試件：試驗力清零；把試件放在壓盤中間，通過小鍵盤調節橫梁位置，通過肉眼觀察，到上壓盤離試件上平面還有一定縫隙時停止。（注意：盡量將試件放在壓盤中心，如放偏的話對試驗結果甚至是試驗機都有影響。）
（5）開始實驗：位移清零；按運行命令按鈕，按照軟件設定的方案進行實驗。
（6）記錄數據：試件壓斷后，取下試件；記錄強度載荷Fb。
六、實驗數據記錄及處理結果
試樣寬度 （b）
試樣長度 （L）
橫截面積 （So）
上端受力 （Fo）
實際壓縮力 （F）
抗壓強度（Rmc）
mm
mm
mm^2
kN
kN
MPa
第 1 個
78.54
89.32
89.32
1140
第 2 個
78.54
69.72
69.72
890
材料力學實驗報告
徐浩 1221241020 機械一班
（實驗項目：扭轉）
一、實驗目的
1.?測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限τb 。?
2.?比較低碳鋼和鑄鐵試樣受扭時的變形規律及其破壞特性。?
二、設備及試樣：?
1.?扭轉試驗機;2.?扭角儀；?3.?游標卡尺；?4.?試樣，扭裝試樣一般為圓截面。?
三、實驗原理和方法
測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限b ?
對于低碳鋼：3Tb/4Wt，而對于鑄鐵，變形很小即突然斷裂，τb可按線彈性公式計算，即τb= Tb/Wt
四，實驗數據記錄
試樣標距
試樣直徑
100 mm
9.2 mm
最大扭矩 Tm
剪切模量 G
上屈服強度 τeh
下屈服強度 τel
最大非比例切應變
γmax
N·m
MPa
MPa
MPa
％
第 1 根
40.68
26237.81
1.85
第 2 根
102.57
66724.21
300.38
265.27
235.86
五、實驗總結報告：???
通過實驗得到以下體會：?
1.?圓軸扭轉的平面假設不但使理論推導變得簡單，而且也符合試驗結果，以低碳鋼扭
轉試驗為例，在低碳鋼扭轉變形而又不斷裂的情況下，橫向劃線基本沒有什么變化，
而縱向劃線成為螺旋線，且螺旋線逐漸接近，直至斷裂，從實驗的角度證明了平面假設；?
2.?鑄鐵與低碳鋼在斷裂時的斷裂面不同，低碳鋼沿橫截面斷裂，而鑄鐵沿45o螺旋面
斷裂；
3.?對物理現象過程的分析具有重要意義，過程不同得出的結果甚至計算公式都不同，例如低碳鋼和鑄鐵的斷裂過程不相同，剪切強度極限τb的計算公式不盡相同。
