《材料力学实验报告-弯曲扭转》
扭转实验
一、实验目的
1．学习扭转实验机的构造原理，并进行操作练习。
2．测定低碳钢的剪切屈服极限、剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。3．观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏情况。
二、实验仪器
扭转实验机，游标卡尺。
三．实验原理
塑性材料和脆性材料在扭转时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍)
四、实验步骤
1．低碳钢实验
（1）量取试件直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。
（2）将扭转实验机刻度盘的从动针调至靠近主动针。主动针的调零方式为自动调整，如果主动针不在零位，应通知老师，由老师进行调整。绝对不能用调从动针的方法，将两针调至零位。
（3）把试件安装在扭转试验机的夹头内，并将螺丝拧紧（勿太用力）。安装时，一定要注意主动夹头的夹块要保持水平（固定夹头的夹块总是水平的），以避免引起初始扭矩。如果已经出现小量的初始扭矩，只要不超过5N*m，可以开始加载。另外，试件在水平面和垂直面上不能歪斜，否则加载后试件将发生扭曲。
（4）打开绘图记录器的开关；将调速旋钮置于低速位置。开始用档慢速加载，每增加 5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。实验过程中，注意观察试件的变形情况和图，当材料发生流动时，记录流动时的扭矩值和
相应的扭转角度。另外，注意记录扭矩刚开始下降时的扭矩值和相应的扭转角度。扭矩值估读到0.1N*m。
（5）流动以后，继续加载，试件进入强化阶段，关闭记录器后，将电机速度选择在
档，加快加载速度。这时由于变形速度较快，可每增加180
度取一次扭转角度。直至试件扭断为止，记下断裂时的扭矩值
，注意观察断
口的形状。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 2．铸铁实验
操作步骤与低碳钢相同。因铸铁在变形很小时就破坏，所以只能用
档慢速加载。每增加5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。注意观
察铸铁试件在扭转过程中的变形及破坏情况，并记录试件扭断时的极限扭矩值
和相应的扭转角度。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 五、实验记录 42.5m N ? 98m N ?
67.5m N ?
注：低碳钢的剪切流动极限及强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。原因是这样：圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布如参考图(a)所示，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试件表面应力首先达到流动极限
，并逐渐向内
扩展，形成环形塑性区，如参考图(b)所示。若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。当扭矩达到
时，横截面上的剪应力大小近似为
，如参考图(c)所示,在
这种剪应力分布形式下，剪应力公式为。
试件继续变形，材料进一步强化，当试件扭断时，假设整个截面的剪应力都达到
，此时最大扭矩为
，因此剪切强度极限和流动极限一样，近似地写为
。
由于铸铁是脆性材料，应力在截面上从开始受力直至破坏都保持线性分布，当边缘上的剪应力达到时。此时最大扭矩为
，故仍用弹性阶段的应力公式
计算强度极限。 六．预习思考题
1)分析试件在扭转状态下各点的主应力大小和方向。
答：扭转状态下，横街面上主应力大小从圆心向外线性增大，在半径处达到最大，方向垂直于半径和扭转力矩方向相同。
2) 低碳钢屈服极限和强度极限的计算公式中为什么会出现3/4？请分析并推导计算公式。
答：圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布为线性分布，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试件表面应力首先达到流动极限s τ，并逐渐向内扩展，形成环形塑性区，若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。当扭矩达到s M 时，横截面
上的剪应力大小近似为s τ，在这种剪应力分布形式下，剪应力公式为s 34s p M
W =?τ
由于铸铁是脆性材料，应力在截面上从开始受力直至破坏都保持线性分布，当边缘的剪应力达到b τ时，最大扭矩为b M ，故仍用弹性阶段的应力公式计算强度极限。
3) 为什么扭转试件两端较粗,中间较细？中间和两端采用光滑曲线过渡，而不是直角连接
答：这样便于试件的安装，中间和两端采用光滑曲线过渡是为了防止应力集中而产生扭断。
4)如果扭转试件是屈服失效，请用最大剪应力理论分析一下试件可能的断口形状。 答：最大剪应力应是与试件端面平行，如果是屈服失效，则断口形状应是平面。
5)如果扭转试件是断裂失效，请用最大拉应力理论分析一下试件可能的断口形状。
答：根据最大拉应力理论，如果试件是断裂失效，则会出现α=45°时，拉应力最大，这时断口形状应是45°的斜面。
6)什么是塑性材料？什么是脆性材料？(如果在你做的其它实验中也有此题，回答一次即可)
答：伸长率δ＞5%的材料称为塑性材料，δ＜5%的材料称为脆性材料。
七．分析思考题
1) 扭转实验中你是怎样测量试件直径的？为什么采用这种方法？你有其它方法测量直径吗？你的依据是什么？
答：取三个不同的位置，每个位置相互垂直测两次，为了减少材料在加工过程中使试件不规则而引起的误差。
2) 扭转实验对试件的放置有什么要求？为什么？
答：主动夹保持平衡，是为了避免引起初始扭矩。
3) 夹紧试件后，如果读数盘的主动针偏离了零位，这是什么原因造成的？对实验结果有什么影响？应该怎样解决？
答：夹块没有保持水平位置，影响实验所测得数据。重新调整试件的位置。
4) 两种扭转试件的断口形状分别是什么样的？怎样解释这种结果？
答：低碳钢为平面，铸铁为螺旋曲面。
5) 通过实验你觉得低碳钢的塑性性能如何？你的依据是什么？铸铁呢？
答：通过实验我们知道低碳钢的可塑性比铸铁好，因为强度极限比较大；铸铁可塑性比较差，易断裂。
6) 在拉伸、压缩、扭转三个试验中，你已经做了那些实验？请通过这些实验，总结一下低碳钢的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。同样地，请总结一下铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。
7) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请对比低碳钢和铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。举例说明其使用范围。
8) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请分析低碳钢的荷载-位移曲线有什么共同点？
9) 对于本次实验，你的体会是什么？你有什么建议吗？
答：这次试验做完后，我对铸铁和低碳钢的性质有了较全面的认识，拉伸、压缩、扭转、弯曲等，低碳钢和铸铁都有不同的性质。铸铁表现脆性，低碳钢表现韧性。但是由于客观条件的原因使得我们实验设备较少，这就使得很多同学没有实际操作试验，建议每组同学人数保持在2~3人，增加硬件设备。 实验数据处理: 42.5m N ? 98m N ?
67.5m N ?
低碳钢：
;
04.40843;95.17643;
108013.116;
9717.06
972
.0970.0974.0972.0970.0972.0373
MPa w M MPa w M m d w cm d t b
b t s s t ====?===+++++=
-ττπ 铸铁：
;
26643;109032.116;
9897.06
996
.0992.0988.0986.0986.0990.0373
MPa w M m d w cm d t b
b t ==?===+++++=
-τπ
弯曲实验
一．实验目的
测定纯弯曲梁的正应力，并与理论计算结果进行比较，以验证弯曲正应力公式。
二．实验仪器
组合实验台弯曲梁实验装置，电阻应变仪，预调平衡箱，数字测力仪。
三．实验原理
示意图请参见两端铰支的矩形截面钢梁，在距两端支座为处，分别作用相
同大小的力。梁的AB段为纯弯曲，其弯矩为。为了实测正应力，可在梁的AB段内沿横截面表面均匀粘贴7个电阻应变片（7个测点）。
当梁受到荷载作用时，可从电阻片的变形测得各点的应变值。在比例极限范围内，应力与应变之间存在着正比关系，即。因而通过测得应变值便可计算出该点正应力的数值。
关于电阻应变片和应变测量电路的原理参见电阻应变仪。
四．实验步骤
1.观察预调平衡箱后面板的接线，将测点与通道的对应关系记录下来。
2.数字测力仪的量程设为20KN，初始调零。
3.将电阻应变仪的“基零、测量”开关置在“基零”位置，调节“基零平衡”，使显示为零。
4.将电阻应变仪的“基零、测量”开关置在“测量”位置，旋转“换点开关”，调节相应的通道，使其电桥平衡（显示为零）。将所用的7个通道同时调零。
5.逐级加载，每增加0.5KN记录7个通道的应变仪读数。
6.加载到4KN后，卸载。
7.根据应变仪读数求出各测点应变差值的算术平均值，然后计算应力值。
五．实验记录
宽度 b=20mm
高度 h=40mm
加力点到支座的距离 a=120 mm 弹性模量210 Gpa
50.25
30.375
13.5
4.25
15.75
36.375
51.375
注：先求出各测点应变差值的算术平均值，然后计算应力值。 六．预习思考题
1) 分析在纯弯曲状态下，梁截面的应力分布情况。
答:由z
y I M =
σ；梁截面的正应力从圆心处向外径依次增大，方向垂直于试件。
2) 如果将电阻应变片的灵敏系数由2.0改为2.1，则测出的应变值会有什么影
响？ 答：由
εk R
dR
=可知，当k 由2.0变为2.1时，应变ε减小。 3) 电阻应变片由金属电阻丝制成，测量应变时电阻丝是有电流的；弯曲实验中的钢梁也是金属，由于电阻应变片是直接粘贴在钢梁表面的，所以实验时钢梁中也会有电流通过，这是正常现象，不会影响测量结果。你是否同意这种看法？为什么？
答：同意，因为应变片是通过电阻的微小变化来测量ε，由于电流很小，对测量影响不大。
4) 一位同学在操作中有这样一个过程：将电阻应变仪的“基零、测量”开关置在“基零”位置，调节“基零平衡”，使显示为零，然后旋转“换点开关”，调节所有通道，使其电桥平衡，接着就开始加载测量应变。请问，这位同学的操作正确吗？为什么？
答：不正确。应先旋到“换点开关”，调节所有通道，使电桥平衡，再将应变仪的“基零、测量”开关置在调节“基零平衡”，使显示为0，开始加载。 5) 如果电阻应变仪的显示窗口的读数为“-200”，这是什么意思？
答：表示应变为4
?
10
2-
6) 我们知道，在拉伸、压缩、弯曲、扭转作用下物体都会产生应变，那么电阻应变片可以用来测量那些应变呢？为什么？
答：电阻应变片可以测量弯曲和扭转，而拉伸压缩会使其贴在表面的应变片损坏而不能测量。
7) 温度补偿片有什么作用？
答：因为电阻应变片对温度变化十分敏感，因此用温度补偿片来补偿温度对应变片的影响。
七．分析思考题
1) 在弯曲实验中采用的是全桥测量还是半桥测量？
答：全桥测量。
2) 如果加载前应变有初读数，应该怎样处理测量结果？
答：将测量所得的数据减去初读数即可得实验所需数据。
3) 对于本次实验，你的体会是什么？你有什么建议吗？
答：这次试验所得的值与理论值有一定差距，但不是很大。这是因为加载力时，在所需的力之间来回调，导致实验存在误差。通过这次实验我加深了弯曲力矩、正应力的理解，从试验中对弯曲有了更深的认识。增强了实际动手能力。
实验数据处理：71233100667.11012402012--?=??==bh I z ；z
I My
=实际σ
50.25
610-?
30.375
610-?
13.5
610-?
4.25
610-?
15.75
610-?
36.375
610-?
51.375
610-?
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验 一：实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。 3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。 4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。 二：实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验 低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。 T 图1. 低碳钢材料的扭转图 1. 低碳钢材料的扭转图 τs (a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几
乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由 t s d s A s s W d dA T τρπρρτρτ3 4 22 /0 ===? ?）（ 可得低碳钢材料的扭转屈服极限t s s W T 43= τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ，其中316 d W t π =为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验 铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。 图3. 铸铁材料的扭转图 从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为t b b W T = τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a ）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b ）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状 四、实验步骤 低碳钢实验步骤： 1. 测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面面积。
浙江大学材料力学实验报告 （实验项目：扭转） 1. 验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G 。； 2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ。 3. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。 二、设备及试样： 1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定G 的实验也可在小型扭转试验 机装置上完成； 2. 扭角仪； 3. 游标卡尺； 4. 试样，扭装试样一般为圆截面。 三、实验原理和方法： 1、测定切变模量G A 、机测法：0p T l G I φ= ，其中b δ φ=，δ为百分表读数，p I 为圆截面的极惯性矩； 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载，每级扭矩增量为 T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的扭角φi ，与扭矩增量T ?对应的扭角增量是 1i i i φφφ-?=-，则有0 i p i T l G I φ?= ?，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n = ∑，i=1,2,3,…n ； B 、电测法：t r t T T G W W γε= =，应变仪读数为r ε，t W 为抗扭截面系数； 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载，每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的读数εi ，与扭矩增量T ?对应的读数增量是1i i i εεε-?=-，则有i t i T G W ε?= ?，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n =∑， i=1,2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ
《材料力学》课程实验报告纸 实验二：梁的纯弯曲正应力试验 一、实验目的 1、测定矩形截面梁在只受弯矩作用的条件下，横截面上正应力的大小随高 度变化的分布规律，并与理论值进行比较，以验证平面假设的正确性，即横截面上正应力的大小沿高度线性分布。 2、学习多点静态应变测量方法。 二：实验仪器与设备: ①贴有电阻应变片的矩形截面钢梁实验装置 1台 ②DH3818静态应变测试仪 1件 三、实验原理 （1）受力图 主梁材料为钢梁，矩形截面，弹性模量E=210GPa,高度h=40.0mm，宽度 b=15.2mm。旋动转轮进行加载，压力器借助于下面辅助梁和拉杆（对称分布）的传递，分解为大小相等的两个集中力分别作用于主梁的C、D截面。对主梁进行受力分析，得到其受力简图，如图1所示。 （2）内力图 分析主梁的受力特点，进行求解并画出其内力图，我们得到CD段上的剪力为零，而弯矩则为常值，因此主梁的CD段按理论描述，处于纯弯曲状态。主梁的内力简图，如图2所示。 Page 1 of 10
《材料力学》课程实验报告纸 （3）弯曲变形效果图（纵向剖面） （4）理论正应力 根据矩形截面梁受纯弯矩作用时，对其变形效果所作的平面假设，即横截面上只有正应力，而没有切应力（或0=τ），得到主梁纯弯曲CD 段横截面上任一高度处正应力的理论计算公式为 z i i I y M = 理论σ 其中，M 为CD 段的截面弯矩（常值），z I 为惯性矩， i y 为所求点至中性轴的距 离。 （5）实测正应力 测量时，在主梁的纯弯曲CD 段上取5个不同的等分高度处（1、2、3、4、5），沿着与梁的纵向轴线平行的方向粘贴5个电阻应变片，如图4所示。 在矩形截面梁上粘贴上如图5.3所示的2组电阻应变片，应变片1－5分别贴在横力弯曲区，6－10贴在纯弯曲区，同一组应变片之间的间隔距离相等。 Page 2 of 10
低碳钢铸铁的扭转破坏 实验报告 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。 3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。 4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。 二：实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验 低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。 T
T s 0 φ 图1. 低碳钢材料的扭转图 1. 低碳钢材料的扭转图 (a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T 的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs 且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由t s d s A s s W d dA T τρπρρτρτ3 4 22/0 ===? ?）（ 可得低碳钢
材料的扭转屈服极限t s s W T 43= τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ，其中316 d W t π = 为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验 铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。 图3. 铸铁材料的扭转图 从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为t b b W T = τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a ）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b ）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状
实验五 直梁弯曲实验 一、 实验目的： 1. 用电测法测定纯弯时梁横截面上的正应变分布规律，并与理论计算结果进行比较。 2. 用电测法测定三点弯梁某一横截面上的正应变分布与最大切应变，并与理论计算结 果进行比较。 3．学习电测法的多点测量。 二、实验设备： 1. 微机控制电子万能试验机； 2. 电阻应变仪； 三、实验试件： 本实验所用试件为两种梁：一种为实心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h ×b=(50×28)mm 2 ；另一种为空心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h ×b=(50×30)mm 2 ，壁厚t=2mm 。材料的屈服极限MPa s 360=σ，弹性模量E=210GPa ，泊松比=。 北京航空航天大学、材料力学、实验报告 实验名称： 学号 姓名 同组 实验时间：2010年12月1日 试件编号 试验机编号 计算机编号 应变仪编号 百分表编号 成绩 实验地点：主楼南翼116室 1 1 1 1 1 教师 年 月 日 图一 实验装置图（纯弯曲） 图二 实验装置图（三点弯）
四.实验原理及方法： 在比例极限内，根据平面假设和单向受力假设，梁横截面上的正应变为线性分布，距中性层为 y 处的纵向正应变和横向正应变为： ()()Z Z M y y E I M y y E I εεμ ?= ??'=-? （1） 距中性层为 y 处的纵向正应力为： ()()z M y y E y I ?=?= σε （2） 对于三点弯梁，梁横截面上还存在弯曲切应力： () ()S z z F S y I ωτδ ?= ? （3） 并且，在梁的中性层上存在最大弯曲切应力，对于实心矩形截面梁： max 32S F A = τ （4） 对于空心矩形截面梁： 22max [((2)(2)]16S z F bh b t h t I t = ---τ （5） 由于在梁的中性层处，微体受纯剪切受力状态，因此有： max max G τγ= （6） 实验时，可根据中性层处0 45±方向的正应变测得最大切应变： 45454545max 22)(εεεεγ-==-=-- （7） 本实验采用重复加载法，多次测量在一级载荷增量M 作用下，产生的应变增量、’ F F F a a a a 2a 图三 纯弯梁受力简图（a=90mm ） 图四 三点弯梁受力简图（a=90mm ）
扭 转 实 验 一．实验目的： 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。 三．试验原理： 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。） 四．实验步骤 1.a 低碳钢实验（华龙试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。 （3）调整试验机并对试样施加载荷： 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。 （4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 （5）观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验（青山试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，s τb τb τ 0d S M b M 0d
篇一：扭转实验报告 一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点?s、剪切强度?b，观察扭矩-转角曲线（t??曲线）。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量g。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（??tl/gip）。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准（gb/t10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点?s和抗剪强度?b等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图1-1所示）。试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。图3-2 从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa段）、屈服阶段（ab段）和强化阶段（cd段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达10?以上。从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩破坏扭矩由算材料的剪切屈服强度抗剪强度式中：试样截面的抗扭截面系数。 ts和tb。和?s?3ts/4wt计?s和?b，wt??d0/16为 3?s?3ts/4wt计算材料的剪切屈服强度?s和抗剪强度?b，式中：wt??d0/16 3 为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点?s时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点?s时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩ts要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。 图 1-3材料的剪切弹性模量g遵照国家标准（gb/t10128-1988）可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转试验时，扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律 ??tlp 4 i??d0为截，式中：p 面的极惯性矩。当试样长度l和极惯性矩ip均为已知时，只要测取扭矩增量 ?t和相应的扭转角增量??，可由式 g? ?t?l ???ip 计算得到材料的剪切弹性模量。实验通常采用多级等增量加载法，这样不仅可以避免人为读取数据产生的误差，而且可以通过每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形的胡克定律。 四、实验步骤 1、测量低碳钢试样直径d1，长度l； 2、装夹试样；在试样上安装扭角测试装置，将一个定
《纯弯曲梁的正应力实验》实验报告 一、实验目的 1.测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律 2.验证纯弯曲梁的正应力计算公式 二、实验仪器设备和工具 3.XL3416 纯弯曲试验装置 4.力＆应变综合参数测试仪 5.游标卡尺、钢板尺 三、实验原理及方法 在纯弯曲条件下，梁横截面上任一点的正应力，计算公式为 σ= My / I z 式中M为弯矩，I z 为横截面对中性轴的惯性矩；y为所求应力点至中性轴的距离。 为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片。 实验采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载采用增量法，即每增加等量的载荷△P，测出各点的应变增量△ε，然后分别取各点应变增量的平均值△ε实i，依次求出各点的应变增量 σ实i=E△ε实i 将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。 四、实验步骤 1.设计好本实验所需的各类数据表格。 2.测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应变 片到中性层的距离y i 。见附表1 3.拟订加载方案。先选取适当的初载荷P 0（一般取P =10％P max 左右），估 算P max （该实验载荷范围P max ≤4000N），分4～6级加载。 4.根据加载方案，调整好实验加载装置。
5. 按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 6. 加载。均匀缓慢加载至初载荷P 0，记下各点应变的初始读数；然后分级 等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值εi ，直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2 7. 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。 附表1 （试件相关数据） 附表2 （实验数据） 载荷 N P 500 1000 1500 2000 2500 3000 △P 500 500 500 500 500 各 测点电阻应变仪读数 με 1 εP -33 -66 -99 -133 -166 △εP -33 -33 -34 -33 平均值 -33.25 2 εP -16 -3 3 -50 -67 -83 △εP -17 -17 -17 -16 平均值 16.75 3 εP 0 0 0 0 0 △εP 0 0 0 0 平均值 0 4 εP 1 5 32 47 63 79 △εP 17 15 1 6 16 平均值 16 5 εP 32 65 9 7 130 163 △εP 33 32 33 33 平均值 32.75 五、实验结果处理 1. 实验值计算 根据测得的各点应变值εi 求出应变增量平均值△εi ，代入胡克定律计算 各点的实验应力值，因1με=10-6ε，所以 各点实验应力计算： 应变片至中性层距离（mm ） 梁的尺寸和有关参数 Y 1 －20 宽 度 b = 20 mm Y 2 －10 高 度 h = 40 mm Y 3 0 跨 度 L = 620mm （新700 mm ） Y 4 10 载荷距离 a = 150 mm Y 5 20 弹性模量 E = 210 GPa （ 新206 GPa ） 泊 松 比 μ= 0.26 惯性矩I z =bh 3/12=1.067×10-7m 4 =106667mm 4
材料力学实验报告 系别 班级 姓名 学号 青岛理工大学力学实验室 目录 实验一、拉伸实验报告 实验二、压缩实验报告 实验三、材料弹性模量E和泊松比μ的测定报告 实验四、扭转实验报告 实验五、剪切弹性模量实验报告 实验六、纯弯曲梁的正应力实验报告 实验七、等强度梁实验报告 实验八、薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定报告 实验九、压杆稳定实验报告 实验十、偏心拉伸实验报告 实验十一、静定桁架结构设计与应力分析实验报告 实验十二、超静定桁架结构设计与应力分析实验报告 实验十三、静定刚架与压杆组合结构设计与应力分析实验报告实验十四、双悬臂梁组合结构设计与应力分析实验 实验十五、岩土工程材料的多轴应力特性实验报告 实验一拉伸实验报告
一、实验目的与要求： 二、实验仪器设备和工具： 三、实验记录： 1、试件尺寸 实验后： 屈服极限载荷：P S = kN 强度极限载荷：P b = kN 四、计算 屈服极限： == A P s s σ MPa 强度极限： == A P b b σ MPa 延伸率： =?-= %10000 L L L δ 断面收缩率： =?-= %1000 0A A A ψ 五、绘制P －ΔL 示意图: 实验二 压缩实验报告 一、实验目的与要求： 二、实验仪器设备和工具： 三、试件测量： 材 料 标 距 L 0 (mm) 直径（mm ） 截面 面积 A 0 (mm 2) 截面（1） 截面（2） 截面（3） （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 材 料 标 距 L (mm) 断裂处直径（mm ） 断裂处 截面面积 A(mm 2) （1） （2） 平均 材 料 直 径（mm ） 截面面积 A 0(mm 2)
实验一 复合材料弯曲强度测定 一、实验目的 了解复合材料弯曲强度的意义和测试方法，掌握用电子万能试验机测试聚合物材料弯曲性能的实验技术。 二、实验原理 弯曲是试样在弯曲应力作用下的形变行为。弯曲负载所产生的盈利是压缩应力和拉伸应力的组合，其作用情况见图1所示。表征弯曲形变行为的指标有弯曲应力、弯曲强度、弯曲模量及挠度等。 弯曲强度f σ，也称挠曲强度（单位MPa ），是试样在弯曲负荷下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。挠度s 是指试样弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离（㎜）。弯曲应变f ε是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比值或百分数表示。挠度和应变的关系为：h L s f 62ε=（L 为试样跨度，h 为试样厚度）。 当试样弯曲形变产生断裂时，材料的极限弯曲强度就是弯曲强度，但是，有些聚合物在发生很大的形变时也不发生破坏或断裂，这样就不能测定其极限弯曲强度，这时，通常是以试样外层纤维的最大应变达到5%时的应力作为弯曲屈服强度。 与拉伸试验相比，弯曲试验有以下优点。假如有一种用做梁的材料可能在弯曲时破坏，那么对于设计或确定技术特性来说，弯曲试验要比拉伸试验更适用。制备没有残余应变的弯曲试样是比较容易的，但在拉伸试样中试样的校直就比较困难。弯曲试验的另一优点是在小应变下，实际的形变测量大的足以精确进行。 弯曲性能测试有以下主要影响因素。 ① 试样尺寸和加工。试样的厚度和宽度都与弯曲强度和挠度有关。 ② 加载压头半径和支座表面半径。如果加载压头半径很小，对试样容易引起较大的剪切力而影响弯曲强度。支座表面半径会影响试样跨度的准确性。 ③ 应变速率。弯曲强度与应变速率有关，应变速率较低时，其弯曲强度也偏低。 ④ 试验跨度。当跨厚比增大时，各种材料均显示剪切力的降低，可见用增大跨厚比可减少剪切应力，使三点弯曲更接近纯弯曲。 ⑤ 温度。就同一种材料来说，屈服强度受温度的影响比脆性强度大。 三、实验仪器 WDW1020型电子万能试验机 图1 支梁受到力的作用而弯曲的情况
金属薄板的弯曲实验报告 1.实验目的 1)了解金属薄板弯曲变形过程及变形特点。 2)熟悉衡量金属薄板弯曲性能的指标——最小相对弯曲半径主要影响因素。 3)掌握测定最小相对弯曲半径的实验方法。 2.实验内容 1)认识弯曲过程，分析板料轧制纤维方向和板料成形性能对相对弯曲半径(R/t)的影 响。 2)了解如何通过调整行程完成指定弯曲角度的弯曲，如何进行定位完成指定边高的弯 曲，分析板厚和弯曲角度对相对弯曲半径的影响。 3)观察弯曲过程和弯曲回弹现象。 4)掌握万能角度尺、半径规等测量工具的使用，测量模具尺寸参数和板料基本尺寸。 5)熟悉板料折弯机的操作使用。 3.实验原理 弯曲是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成一定曲率和角度的制件的成形方法。在生产中由于所用的工具及设备不同，因而形成了各种不同的弯曲方法，但各种方法的变形过程及变形特点都存在着一些共同的规律。 弯曲开始时，如图1（a）所示，凸、凹模与金属板料在A、B处相接触，凸模在A点处所施的外力为2F，凹模在B点处产生的反力与此外力构成弯曲力矩M=2Fl0。随着凸模逐渐进入凹模，支承点B将逐渐向模中心移动，即力臂逐渐变小，由l0变为l1，…，l k，同时弯曲件的弯曲圆角半径逐渐减小，由r0变为r1，…，r k。当板料弯曲到一定程度时，如图1（c）所示，板料与凸模有三点相互接触，这之后凸模便将板料的直边朝与以前相反的方向压向凹模，形成五点甚至更多点接触。最后，当凸模在最低位置是，如图1（d）所示，板料的角部和直边均受到凸模的压力，弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模吻合，弯曲过程结束。 （a）（b）（c）（d） 图1 弯曲过程示意图 和所有的塑性加工一样，弯曲时，在毛坯的变形区里，除产生塑性变形外，也一定存在有弹性变形。当弯曲工作完成并从模具中取出弯曲件时，外加的载荷消失，原有的弹性变形也随着完全或部分地消失掉，其结果表现为在卸载过程中弯曲毛坯形状与尺寸的变
实验二：梁的纯弯曲正应力试验 一、实验目的 1、测定矩形截面梁在只受弯矩作用的条件下，横截面上正应力的大小随高度 变化的分布规律，并与理论值进行比较，以验证平面假设的正确性，即横截面上正应力的大小沿高度线性分布。 2、学习多点静态应变测量方法。 二：实验仪器与设备: ①贴有电阻应变片的矩形截面钢梁实验装置 1台 ②DH3818静态应变测试仪 1件 三、实验原理 （1）受力图 主梁材料为钢梁，矩形截面，弹性模量E=210GPa,高度h=40.0mm，宽度 b=15.2mm。旋动转轮进行加载，压力器借助于下面辅助梁和拉杆（对称分布）的传递，分解为大小相等的两个集中力分别作用于主梁的C、D截面。对主梁进行受力分析，得到其受力简图，如图1所示。 （2）力图 分析主梁的受力特点，进行求解并画出其力图，我们得到CD段上的剪力为零，而弯矩则为常值，因此主梁的CD段按理论描述，处于纯弯曲状态。主梁的力简图，如图2所示。 Page 1 of 10
（3）弯曲变形效果图（纵向剖面） （4）理论正应力 根据矩形截面梁受纯弯矩作用时，对其变形效果所作的平面假设，即横截面上只有正应力，而没有切应力（或0=τ），得到主梁纯弯曲CD 段横截面上任一高度处正应力的理论计算公式为 z i i I y M = 理论σ 其中，M 为CD 段的截面弯矩（常值），z I 为惯性矩， i y 为所求点至中性轴的距 离。 （5）实测正应力 测量时，在主梁的纯弯曲CD 段上取5个不同的等分高度处（1、2、3、4、5），沿着与梁的纵向轴线平行的方向粘贴5个电阻应变片，如图4所示。 在矩形截面梁上粘贴上如图5.3所示的2组电阻应变片，应变片1－5分别贴在横力弯曲区，6－10贴在纯弯曲区，同一组应变片之间的间隔距离相等。 Page 2 of 10
竭诚为您提供优质文档/双击可除纯弯曲正应力分布实验报告 篇一：弯曲正应力实验报告 一、实验目的 1、用电测法测定梁纯弯曲时沿其横截面高度的正应变（正应力）分布规律； 2、验证纯弯曲梁的正应力计算公式。 3、初步掌握电测方法，掌握1/4桥，1/2桥，全桥的接线方法，并且对试验结果及误差进行比较。 二、实验仪器和设备 1、多功能组合实验装置一台； 2、Ts3860型静态数字应变仪一台； 3、纯弯曲实验梁一根。 4、温度补偿块一块。三、实验原理和方法 弯曲梁的材料为钢，其弹性模量e=210gpa，泊松比μ =0.29。用手转动实验装置上面的加力手轮，使四点弯上压 头压住实验梁，则梁的中间段承受纯弯曲。根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到纯弯曲正应力计算公式为：?? m
yIx 式中：m为弯矩；Ix为横截面对中性轴的惯性矩；y为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知，沿横截面高度正应力按线性规律变化。 实验时采用螺旋推进和机械加载方法，可以连续加载，载荷大小由带拉压传感器的电子测力仪读出。当增加压力?p 时，梁的四个受力点处分别增加作用力?p/2，如下图所示。 为了测量梁纯弯曲时横截面上应变分布规律，在梁纯弯曲段的侧面各点沿轴线方向布置了3片应变片，各应变片的粘贴高度见弯曲梁上各点的标注。此外，在梁的上表面和下表面也粘贴了应变片。 如果测得纯弯曲梁在纯弯曲时沿横截面高度各点的轴 向应变，则由单向应力状态的虎克定律公式??e?，可求出各点处的应力实验值。将应力实验值与应力理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。 σ实=eε 式中e是梁所用材料的弹性模量。 实 图3-16 为确定梁在载荷Δp的作用下各点的应力，实验时，可采用“增量法”，即每增加等量的载荷Δp测定各点相应的应变增量一次，取应变增量的平均值Δε
《材料力学实验报告-弯曲扭转》
扭转实验 一、实验目的 1．学习扭转实验机的构造原理，并进行操作练习。 2．测定低碳钢的剪切屈服极限、剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。3．观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏情况。 二、实验仪器 扭转实验机，游标卡尺。 三．实验原理 塑性材料和脆性材料在扭转时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍) 四、实验步骤 1．低碳钢实验 （1）量取试件直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。 （2）将扭转实验机刻度盘的从动针调至靠近主动针。主动针的调零方式为自动调整，如果主动针不在零位，应通知老师，由老师进行调整。绝对不能用调从动针的方法，将两针调至零位。 （3）把试件安装在扭转试验机的夹头内，并将螺丝拧紧（勿太用力）。安装时，一定要注意主动夹头的夹块要保持水平（固定夹头的夹块总是水平的），以避免引起初始扭矩。如果已经出现小量的初始扭矩，只要不超过5N*m，可以开始加载。另外，试件在水平面和垂直面上不能歪斜，否则加载后试件将发生扭曲。 （4）打开绘图记录器的开关；将调速旋钮置于低速位置。开始用档慢速加载，每增加 5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。实验过程中，注意观察试件的变形情况和图，当材料发生流动时，记录流动时的扭矩值和 相应的扭转角度。另外，注意记录扭矩刚开始下降时的扭矩值和相应的扭转角度。扭矩值估读到0.1N*m。
（5）流动以后，继续加载，试件进入强化阶段，关闭记录器后，将电机速度选择在 档，加快加载速度。这时由于变形速度较快，可每增加180 度取一次扭转角度。直至试件扭断为止，记下断裂时的扭矩值 ，注意观察断 口的形状。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 2．铸铁实验 操作步骤与低碳钢相同。因铸铁在变形很小时就破坏，所以只能用 档慢速加载。每增加5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。注意观 察铸铁试件在扭转过程中的变形及破坏情况，并记录试件扭断时的极限扭矩值 和相应的扭转角度。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 五、实验记录 42.5m N ? 98m N ? 67.5m N ? 注：低碳钢的剪切流动极限及强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。原因是这样：圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布如参考图(a)所示，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试件表面应力首先达到流动极限 ，并逐渐向内 扩展，形成环形塑性区，如参考图(b)所示。若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。当扭矩达到 时，横截面上的剪应力大小近似为 ，如参考图(c)所示,在 这种剪应力分布形式下，剪应力公式为。
浙江大学材料力学实验报告 (实验项目：扭转） 1. 验证扭转变形公式,测定低碳钢的切变模量G 。; 2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ。 3. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。 二、设备及试样: 1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定Ｇ的实验也可在小型扭转试验 机装置上完成; 2. 扭角仪； 3. 游标卡尺; 4. 试样,扭装试样一般为圆截面。 三、实验原理和方法： 1、测定切变模量G Ａ、机测法：0p T l G I φ= ，其中b δ φ=,δ为百分表读数，p I 为圆截面的极惯性矩; 选取初扭矩T ｏ和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成ｎ级加载,每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的扭角φi ，与扭矩增量T ?对应的扭角增量是1i i i φφφ-?=-,则有0 i p i T l G I φ?= ?,i ＝1，2,３,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n = ∑,ｉ=1，２，３,…n ； B 、电测法：t r t T T G W W γε= =，应变仪读数为r ε,t W 为抗扭截面系数; 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩T ｎ,从To 到Ｔn 分成n 级加载，每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的读数εi ,与扭矩增量T ?对应的读数增量是1i i i εεε-?=-,则有i t i T G W ε?= ?，ｉ=1，2,３,…ｎ,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即: 1 i G G n = ∑,i=1，2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ
弯曲正应力实验 一、实验目的：1、初步掌握电测方法和多点测量技术。； 2、测定梁在纯弯和横力弯曲下的弯曲正应力及其分布规律。 二、设备及试样： 1. 电子万能试验机或简易加载设备； 2. 电阻应变仪及预调平衡箱； 3. 进行截面钢梁。 三、实验原理和方法： 1、载荷P 作用下，在梁的中部为纯弯曲，弯矩为1 M=2 Pa 。在左右两端长为a 的部分内为横力弯曲，弯矩为11 =()2 M P a c -。在梁的前后两个侧面上，沿梁的横截面高度，每隔 4 h 贴上平行于轴线上的应变片。温度补偿块要放置在横梁附近。对第一个待测应变片联同温度补偿片按半桥接线。测出载荷作用下各待测点的应变ε，由胡克定律知 E σε= 另一方面，由弯曲公式My I σ=，又可算出各点应力的理论值。于是可将实测值和理论值进 行比较。 2、加载时分五级加载，0F =1000N ，F ?=1000N ，max F =5000N ，缷载时进行检查，若应变差值基本相等，则可用于计算应力，否则检查原因进行复测(实验仪器中应变ε的单位是 610-)。 3、实测应力计算时，采用1000F N ?=时平均应变增量im ε?计算应力，即 i i m E σε?=?,同一高度的两个取平均。实测应力，理论应力精确到小数点后两位。 4、理论值计算中,公式中的3 1I=12 bh ，计算相对误差时 -100%e σσσσ= ?理测 理 ，在梁的中性层内，因σ理=0，故只需计算绝对误差。 四、数据处理 1、实验参数记录与计算： b=20mm, h=40mm, l=600mm, a=200mm, c=30mm, E=206GPa, P=1000N ?, max P 5000N =, k=2.19 3 -641I= =0.1061012 bh m ? 2、填写弯曲正应力实验报告表格
一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点s τ、剪切强度b τ，观察扭矩-转角曲线（φ-T 曲线）。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量G 。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（p GI Tl /=φ）。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准（GB/T10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点s τ和抗剪强度b τ等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图1-1所示）。 试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。
图3-2 从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa 段）、屈服阶段（ab 段）和强化阶段（cd 段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达π10以上。 从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩s T 和破坏扭矩b T 。由和T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16/3 0d W T π=为 试样截面的抗扭截面系数。 T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16 /30d W T π=为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点s τ时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点s τ时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩s T 要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。 图 1-3
一、实验目的 1. 梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律 2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式 3. 测定泊松比m 4. 掌握电测法的基本原理 二、实验设备 多功能实验台，静态数字电阻应变仪一台，矩形截面梁，游标卡尺 三、实验原理 1. 测定弯曲正应力 本实验采用的是用低碳钢制成的矩形截面试件，实验装置简图如下所示。 计算各点的实测应力增量公式：i i E 实实εσ?=? 计算各点的理论应力增量公式：z i i I My ?= ?σ 2.测定泊松比 计算泊松比数值：ε εμ' = 四、实验步骤 1.测量梁的截面尺寸h 和b ，力作用点到支座的距离以及各个测点到中性层的距离； 2.根据材料的许用应力和截面尺寸及最大弯矩的位置，估算最大荷载，即：[]σa bh 3F 2 max ≤ ，然后确定量程，分级载荷和载荷重量； 3.接通应变仪电源，分清各测点应变片引线，把各个测点的应变片和公共补偿片接到应变仪的相应通道，调整应变仪零点和灵敏度值； 4.记录荷载为F 的初应变，以后每增加一级荷载就记录一次应变值，直至加到n F ；
5.按上面步骤再做一次。根据实验数据决定是否再做第三次。 五、实验数据及处理 梁试件的弹性模量11101.2?=E Pa 梁试件的横截面尺寸h ＝ 40.20 ㎜，b ＝ 20.70 ㎜ 支座到集中力作用点的距离d ＝ 90 ㎜ 各测点到中性层的位置：1y ＝ 20.1 ㎜ 2y ＝ 10.05 ㎜ 3y ＝ 0 ㎜ 4y ＝ 10.05 ㎜ 5y ＝ 20.1 ㎜
六、应力分布图(理论和实验的应力分布图画在同一图上) 七、思考题 1.为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上? 答：应变片是比较高精度的传感元件，必须考虑温度的影响，所以需要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上，来消除温度带来的应变。 2.影响实验结果的主要因素是什么? 答：影响本实验的主要因素：实验材料生锈，实验仪器精度以及操作的过程。
实验二 扭转实验 一、实验目的 1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力s τ和抗扭强度b τ。 2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度b τ。 3.绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较低碳钢和灰铸铁的扭转破坏形式。 二、实验设备和仪器 1.扭转试验机。 2.计算机 3.游标卡尺。 三、实验试样 按照国家标准GB10128—88《金属室温扭转试验方法》，金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样和管形截面试样两种。其中最常用的是圆形截面试样，如图1-1a 所示。通常，圆形截面试样的直径mm 10=d ，标距d l 5=或d l 10=，平行部分的长度为mm 20+l 。若采用其它直径的试样，其平行部分的长度应为标距加上两倍直径。试样头部的形状和尺寸应适合扭转试验机的夹头夹持。 由于扭转试验时，试样表面的切应力最大，试样表面的缺陷将敏感地影响试验结果，所以，对扭转试样的表面粗糙度的要求要比拉伸试样的高。对扭转试样的加工技术要求参见国家标准GB10128—88。 四、实验原理与方法 1. 测定低碳钢扭转时的强度性能指标 试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶
矩的增加，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩es M ，低碳钢的扭转屈服应力为 p es s 43W M = τ 式中：16/3p d W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。 在测出屈服扭矩s T 后，改用电动加载，直到试样被扭断为止。测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩eb M ，低碳钢的抗扭强度为 p eb b 43W M = τ 对上述两公式的来源说明如下： 低碳钢试样在扭转变形过程中，利用机上的自动绘图装置绘出的?-e M 图如图1-6所示。当达到图中A 点时，e M 与?成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s τ，如能测得此时相应的外力偶矩 ep M ，如图1-7a 所示，则扭转屈服应力为 p ep s W M = τ 经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-7b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图1-7c 所示的情况，对应的扭矩s T 为
厦 门 海 洋 职 业 技 术 学 院 编号：XH03JW024-05/0 实训（验） 报告 班级： 姓名： 座号： 指导教师： 成绩： 课程名称： 实训（验）： 梁弯曲正应力测量 年 月 日 一、 实训（验）目的： 1、掌握静态电阻应变仪的使用方法； 2、了解电测应力原理，掌握直流测量电桥的加减特性； 3、分析应变片组桥与梁受力变形的关系，加深对等强度梁概念的理解。 二、 实训（验）内容、记录和结果（含数据、图表、计算、结果分析等） 1、实验数据： （1） 梁的尺寸： 宽度b=9mm ；梁高h=30mm ；跨度l =600mm ；AC 、BD ：弯矩a=200mm 。测点距轴z 距离： 21h y ==15mm ；42h y ==7.5mm ；3y =0cm ；-=-=44h y 7.5mm ；-=-=2 5h y 15mm ；E=210Gpa 。 抗弯曲截面模量W Z =bh 2/6 惯性矩J Z =bh 3 /12 （2） 应变)101(6-?ε记录： （3） 取各测点ε?值并计算各点应力：
1ε?=16×10-6 ；2ε?=7×10-6 ；3ε?= 0 ；4ε?=8×10-6 ；5ε?=15×10-6 ； 1σ?=E 1ε?=3.36MPa ；2σ?=E 2ε?=1.47MPa ；3σ?=0 ； 4σ?=E 4ε?=1.68MPa ；5σ?=E 5ε?=3.15MPa ； 根据ΔM W =ΔF ·a/2=5 N ·m 而得的理论值： 1σ?=ΔM W /W Z =3.70MPa ；2σ?=ΔM W h/4(J Z )=1.85MPa ；3σ?=0 ； 4σ?=ΔM W h/4(J Z )=1.85MPa ；5σ?=ΔM W /W Z =3.70MPa ； （4） 用两次实验中线形较好的一组数据，将平均值ε?换算成应力εσ?=E ,绘在坐标 方格纸上，同时绘出理论值的分布直线。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！