 《力 学 实 验》是根据工科院校（土木、机械、金属等专业）材料力学实验教学大纲编写而成的，是一本以介绍材料力学、工程力学、建筑力学实验为主的实验指导书，同时结合土建工程实际，介绍了部分常用的材料性能参数和结构内力测试方法。《力 学 实 验》介绍的测试方法采用了最新的国家标准。《力 学 实 验》共分5 章，第1 章为材料力学测试设备和仪器，第2 章为材料力学性能实验，第3 章为电测应力实验，第4 章为光测应力实验，第5 章为选做实验。 基本信息
图书目录 前言实验须知 1 大学力学实验报告书写规范 2 第 1章材料力学测试设备和仪器 3 1.1电子万能试验机 3 1.2微机屏显液压万能材料试验机 8 1.3微机数控扭转试验机 13 1.4机械式扭转试验机 16 1.5 NJ-100B型扭转试验机 17 1.6游标卡尺 19 1.7千分表 22 1.8球铰式引伸仪 23 1.9电子引伸计及其应用 24 1.10电阻应变仪及其应用 25 1.11测力仪及其应用 29 1.12数码光弹仪的应用 29 1.13螺栓扭转试验机及其应用 31 1.14高频疲劳试验机及其应用 33 第 2章材料力学性能实验 44 2.1概述 44 2.2压缩实验 44 2.3拉伸实验 48 2.4拉伸弹性模量的测定实验 53 2.5扭转实验 54 2.6剪切弹性模量的测定实验 58 2.7规定非比例伸长应力的测定实验 61 第 3章电测应力实验 64 3.1电阻应变片的粘贴技术 64 3.2电阻应变片在电桥中的接法（一） 68 3.3电阻应变片在电桥中的接法（二） 70 3.4梁弯曲正应力电测实验 72 3.5弯扭组合变形时的主应力测定 75 3.6组合梁（叠梁）应力测定实验 80 3.7复合梁应力测定实验 84 3.8电阻应变片灵敏度系数的测定（一） 89 3.9电阻应变片灵敏度系数的测定（二） 92 3.10电阻应变片横向效应系数的测定 94 3.11工程桁架结构内力测定实验 96 第 4章光测力学实验 100 4.1光弹性仪及应力光学效应 100 4.2光弹性材料条纹值和应力集中系数的测定 104 4.3平面光弹性实验 106 4.4激光全息干涉法测量静位移实验 109 4.5激光全息干涉法测量动位移实验 110 4.6激光间接散斑法实验 112 4.7激光直接散斑法实验 114 4.8云纹法测量应变实验 116 4.9影像云纹法测量变形实验 117 第 5章选做实验 119 5.1冲击实验 119 5.2偏心拉伸实验（一） 122 5.3偏心拉伸实验（二） 124 5.4材料的横向变形系数测定 126 5.5压杆稳定临界力测定 128 5.6疲劳实验 131 5.7等强度梁实验 134 5.8位移互等定理验证 135 5.9锚固力拉拔实验 136附录钢材力学及工艺性能实验取样规定 139参考文献 144 文摘 实验须知 （1）在实验前，应认真预习与本次实验有关的内容，明确实验目的、要求、原理及所使用机器的构造原理，写出实验预习报告，做好实验准备工作。进入实验室时应带上计算器、铅笔、钢笔（或圆珠笔、中性笔）、三角板和橡皮，以便在实验中使用。 （2）按时进入实验室，实验进行过程中不得谈论与实验无关的话题，不得擅自离开；爱护实验室设备和仪器；认真阅读实验室安全制度和仪器设备使用操作规程，确保实验过程中的人身安全。 （3）实验准备就绪后，请教师检查认可后方能进行实验。实验分组进行，在实验过程中应认真观察、记录实验数据；相互配合完成实验内容，注意从仪器上读取测试数据的单位要和实验报告中要求的计算单位相一致。 （4）实验结束后，所测得的实验数据、原始记录经指导教师检查签字认可后，将实验装置恢复原状，布置整齐，打扫室内卫生后方可离开。 （5）力学实验报告应认真独立完成，要坚持实事求是的科学态度，如实记录实验数据，不得抄袭，按教师规定的时间由班学委统一收齐，并附一份实验人员成绩空表交到力学实验中心办公室，实验成绩在该门理论课中占一定的比例。 （6）力学实验室在规定时间开放，同学们根据自己的实际情况可选做规定的实验项目，或自选力学实验项目到实验室进行预约登记，实验室根据具体情况给以合理安排。 大学力学实验报告书写规范 实验报告是实验者交出的实验成果，是对本次实验的总结。为了使学生养成认真、严谨、求实的工作作风，特制订本规范，希望学生严格按本规范要求撰写实验报告。实验报告包含下列内容： （1）实验名称、实验日期、实验者及同组人员的姓名。 （2）实验目的：实验装置应画出简图，使用机器和仪表的名称、型号、精度、量程等。 （3）实验原理：简要说明本实验所依据的原理、公式、方法及其他主要仪器描述。 （4）实验步骤：按实验过程的先后顺序写出主要步骤，对于加载方案要有计算过程。 （5）试件尺寸：在表格中填写实验前后所测得的实际数值。 （6）实验结果及分析：在实验中将记录的原始数据利用有关力学公式进行加工分析处理。必须用圆珠笔、中性笔或钢笔书写整齐，数据必须使用国标单位，要注意仪器的精度和有效数字。一般情况下，仪器的最小刻度代表仪器的精度，在多次测量同一物理量时，可取测量结果的算术平均值作为该物理量的具体值。在实验中，一般可保留小数点后两位有效数字。在计算中所用到的公式必须明确列出，并理解公式各符号所代表的意义。 （7）误差分析：实验报告的最后部分应对实验结果进行分析、总结，并简要回答思考题。 第 1章材料力学测试设备和仪器 1.1 电子万能试验机 材料试验机是对试件或模型施加荷载的专用设备。试验机按施加荷载的性质可分为静载试验机和动载试验机。按施加荷载的形式又可分为拉力、压力、扭转等试验机。如果一台试验机可以兼做拉力、压力、弯曲等多种实验，则称为万能材料试验机。如果试验机具有闭环控制系统和实验数据的自动采集、分析处理、显示及输出功能则称为电子万能试验机。 1.1.1 主机构造原理 电子万能试验机主机主要由负荷机架、传动系统、夹持系统与位置保护装置组成。负荷机架由四立柱支承上横梁与工作台板构成门式框架，两丝杠穿过动横梁两端并安装在上横梁与工作台板之间。工作台板由两个支脚支承在底板上，且机械传动减速器也固定在工作台板上。工作时，伺服电动机驱动机械传动减速器，进而带动丝杠转动，驱使中间动横梁上下移动。实验过程中，力在门式负荷框架内得到平衡。电子万能试验机（图 1-1）的传动丝杠是采用带有消隙结构的滚珠丝杠，负荷传感器安装在动横梁上，万向联轴器及一只拉伸夹具安装在负荷传感器上，另一只夹具安装在上横梁上。当做压缩或弯曲等实验时在下空间进行，当做拉伸实验在上空间进行。安装好试件后，通过主控计算机启动横梁驱动系统及测量系统即可完成全部实验。 1.1.2 长春试验机研究院电子万能试验机操作方法 （1）启动计算机，接通放大器电源，双击计算机桌面上“ TextExpert（NENET）”图标，单击“登录”按钮进入试验机启动联机界面。默认密码为空，进入“试验操作”界面后单击“联机”按钮进行联机。联机成功“启动”按钮变成绿色，如图 1-2所示。 图 1-1 电子万能试验机 （2）单击“启动”按钮后，功能键图标变亮，这时就可以用手控盒控制横梁进行上、下移动，调节下横梁到合适位置，安装好试件。如果是压缩实验，将横梁和试件的缝隙调到 1mm左右即可。 （3）实验方法设置：单击“方法”按钮，弹出下拉菜单。其中包含有机器出厂时已经设置好的一些实验方法，单击其选项可以快速选取对应的实验方法，如拉伸实验或压缩实验等。 （4）单击“方法定义”按钮进入“方法定义”主界面。它包含 3个子菜单，分别是“基本设置”、“设备及通道”、“控制与采集”。这里只对直径进行修改，通过直径右边的编辑，输入该实验试件最小直径后确认。 （5）单击“试验操作”按钮回到试验机启动联机界面，对下面的力、位移、变形数字清零，清零方法是将指针移到力数字上右击，然后左键清零，其他清零相同。 （6）单击绿色三角符号按钮即开始实验，观察实验过程及曲线，如果是拉伸测弹性模量 E实验，实验前应将电子引伸计安装在拉伸试件的工作段，之后拔下限位销，如果屏幕下方变形数字有变动表示电子引伸计已连接好。电子引伸计的标距是 50mm，试件直径一般是 10mm左右，屏幕上应显示力-变形曲线，力从 2kN到 16kN每增加 2kN力时读一次电子引伸计的变形数，两者读数要同步。读完最后一次数后，检查变形读数增量是否基本相等，如果基本相等即验证了力和变形呈线性关系，否则单击红色“停止实验”按钮。单击活动横梁上升按钮，以缓慢速度将力卸载到 0N，按上述步骤重新进行拉伸测弹性模量 E实验。当力值上升到 16kN时，单击“引伸计”图标，变形通道采集将停止工作，从试件上取下电子引伸计继续实验，将试件拉断后单击“停止实验”按钮，取下试件，读取实验屈服力和破坏力值数据。如果是铸铁压缩实验，到达最大力后听到破坏声音或荷载下降到 80%即可单击“停止实验”按钮，取下试件，读取实验数据并进行实验结果分析。 （7）实验结果打印设置： ①单击“数据处理”按钮进入数据处理界面，该界面显示保存在本机的所有实验数据，可以随时调阅查看和打印实验曲线。界面右侧是查询功能区，如果实验数据很多，可以使用查询功能来快速查找需要的实验数据，如图 1-3所示。选择想要打印的实验数据，双击实验数据，这时显示实验曲线。 图 1-3 查询实验数据及处理界面 ②再单击“方法定义”按钮进入方法定义界面，选择“编辑打印文档”和“设置报告标题”这两个菜单命令进行文档和标题的编辑。 编辑打印文档：单击“方法定义”按钮进入基本设置界面，选择“编辑打印文档”命令，弹出“设置打印文档”对话框，在这里可以设置需打印文档的“文档标题”与“文档内容”。 添加用户自定义文档：在“设置打印文档”对话框中单击“添加用户自定义文档”按钮会弹出“输入用户自定义文档”对话框，输入相应的文档标题即可，如实验员、实验材料、实验日期等，自定义文档完成后显示在“可选文档标题”栏，双击该文档可以快速选取。选取的文档标题显示在“已选文档标题”栏。 输入文档内容：在“设置打印文档”对话框中单击“输入文档内容”按钮会弹出文档内容输入栏，在这里可以输入“已选文档标题”的内容，如实验员为“小王”，实验材料为“低碳钢”，实验日期为“ 2013年 10月 5日”等。 设置报告标题：单击“方法定义”按钮进入基本设置界面，单击“设置报告标题”按钮会弹出“输入标题内容”对话框。在这里可以自定义报告标题文档内容。完成以上操作后单击“保存方法”按钮，这时所设置的打印文档方法将被保存，方便下次继续使用该格式打印。 ③再次单击“数据处理”按钮，进入数据处理界面，在界面中单击“打印”按钮。 进入打印界面后单击“打印预览”按钮可进行打印预览，目的是查看即将打印 的报告文档是否输入正确。如发现输入有误则按照以上步骤重新修改，确认无误后 单击“打印”按钮进行打印。 这里需要注意的是，需要打印的是几号试样实验曲线，在右上角的“选择试样号”就选择几号，这两个数字必须一致。例如，需要打印的是 5号试样实验曲线，那么右上角的“选择试样号”就必须选择“ 5”，否则打印文档将会按默认的 1号试样实验曲线打印。 （8）若不需要打印报告即可进行下一个实验，如果实验全部完成，退出实验程序，关掉仪器电源。 1.1.3 上海华龙试验机有限公司电子万能试验机操作方法 1．拉伸实验操作步骤 （1）开启计算机，接通电子万能试验机主机电源（在主机的右下方将电源开关顺时针旋转 90°），待手控盒上的自检灯不闪时，说明机器工作正常，可进行下一步操作。 （2）在计算机桌面上单击“Textworld”图标，选择弹出窗口中相应实验选项进行“加载”；然后单击界面右侧的“启动”按钮，听到咔嚓联机声后可用手动调控盒或在界面设定横梁的移动速度，将横梁移动到合适位置停止，以便安装实验试件。 （3）将拉伸试件夹持部位插入下夹头并加紧，打开上夹头到最大位置，缓慢向下移动横梁，使试件上夹持部位进入夹头 3/4，或到合适位置停止下降并夹紧试件，将“负荷”清零，如测弹性模量 E时，将电子引伸计用皮筋绑夹在试件工作部位上，之后拔下限位销。该机的拉伸空间在下方，压缩空间在上方。 （4）单击桌面上的“试样”按钮，在“形状”、“批次选项”文本框中输入相应的试件数量、直径后，按 Enter键确认。 （5）单击“图形”，Y轴选 kN，X轴选变形或位移。 （6）在屏幕右下方“文件存储名”文本框输入相应文件名后按 Enter键。 （7）单击“控制”按钮设置实验控制方式，如图 1-4所示，“控制指令类型”栏一般实验设两个及以上，前一个控制指令一般设为“定位移动控制”，5mm/min的速度及以下，“目标值”栏根据情况而定，可以是弹性段最大力值（如 20kN），也可以是应变（如 1%），设置“到达目标后”栏为“继续实验”，最后一个控制必须设置为 “定向移动控制”，“到达目标后”栏空，而“破坏结束”栏为“判断破坏”。 |
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