中国矿业大学(北京)材料力学实验报告

中国矿业大学(北京校区)

材料力学实验报告

实验组别： 系 专业 班 组

实验者名称：

实验日期： 年 月 日

实验一金属的拉伸实验

一、 材料力学拉伸试验目的及要求

观察材料拉伸时的负荷位移曲线，了解拉伸变形的几个阶段。

测定低碳钢材料的屈服强度，抗拉强度，延伸率和断面收缩率。

测定铸铁材料抗拉强度，延伸率，断面收缩率。

比较低碳钢与铸铁拉伸时的力学性质。

了解电子万能材料试验机的构造及工作原理。

二、 实验原理

用拉伸力将试样拉伸，一般拉至断裂以便测定其力学性能。

三、 实验设备

机器型号： CSS -44100电子万能材料试验机

量程：最大负荷 100KN

测量直径的量具：千分尺 精度：0.01mm

测量长度的量具：游标卡尺 精度：0.02mm

四、 实验步骤

测量试样尺寸，在试样上作出标距标记。

实验机准备。

3?安装试样。

进行试验。

储存试验结果，并取下试样。

测量断后试样尺寸。

恢复原状。

五、 试验数据及计算结果

试 验 材 料

试件规格

实验前

实验后

截面尺寸d0(mm)

截面面

Ael

标距

端口截面尺寸

1( (mm)

截面面

积

断后 长度

铸

铁

上

1

1

2

中

1

2

2

下

1

2

实验材料

试样规格

屈服强度

抗拉强度

延伸率

(%)

断面收缩

率(%)

载荷(N)

强度

(MPa)

载荷(N)

强度

(MPa)

低碳钢

铸铁

测量部

位沿两 正交 方向 测得 的数 值(mm)12

测

量

部

位

沿两 正交 方向 测得 的数 值

(mm)

1

2

1

2

1

2

最 小 平 均 值

(mm)

沿两正 交方向 测得的 数值

(mm)

平均值

A√mm2

)

Ia

(mm)

1

2

(沐)

六、绘制低碳钢拉伸时的应力应变曲线草图。

七、绘制铸铁拉伸时的应力应变曲线草图。

八、画出低碳钢和铸铁的断口草图，并说明其特征。

九、思考题

用同一材料制作的长、短比例试件各一根。拉伸试验所测得的屈服强度、抗拉强度、断 面收缩率和延伸率都相同吗？

实验组别： 系 专业 班 组

实验组别： 系 专业 班 组

实验者名称：

实验日期： 年 月 日

实验组别： 系 专业 班 组

实验组别： 系 专业 班 组

实验者名称：

实验日期： 年 月 日

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验二金属的压缩实验

一、 材料力学压缩试验的目的及要求

测定压缩时低碳钢的屈服强度和铸铁的抗压强度。

观测低碳钢和铸铁试样压缩时的变形和破坏特征。

二、 实验原理

用压缩力将试样压缩， 一般延性材料压至屈服， 脆性材料压至断裂以测定其压缩时 的力学性能。

三、 实验设备

电子万能材料试验机。

游标卡尺

千分尺

四、 实验步骤

测量试样尺寸。

试验机准备。

安装试样。

进行实验。

结束工作，回复原状。

五、 实验数据及计算结果

实验前数据

材料

试样中点处原始直径

(mm)

（1）

（2）

平均

低碳钢

铸铁

2.实验记录及材料力学性能计算

材料

FSr

SBC

?G

低碳钢

铸铁

试样破坏断面形状图及破坏原因分析

4.

材料

低碳钢

铸铁

断面示意图

破坏原因简析

六、 思考题

由低碳钢和铸铁的拉伸和压缩实验结果， 比较延伸材料和脆性材料的力学性能和破

坏特征。

根据铸铁试样的压缩破坏的形式，分析其破坏的原因，并与其拉伸破坏做比较。

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验组别： 专业 班 组

实验者名称： 学号

实验日期： 年 月 日

实验三金属的扭转实验

一、 实验目的

观察比较低碳钢和铸铁材料在扭转过程中的变形现象及破坏形式。

测定低碳钢的抗扭屈服极限和抗扭强度极限。

测定铸铁材料的抗扭强度极限。

二、 实验原理

对试验试样施加一定的扭矩，直至试样破坏，由此测定出此材料在扭转时的力学性能指 标。

三、 实验设备

NDS-I型电子式扭转试验机。

游标卡尺。

四、 实验步骤

测量试样尺寸

试验机准备

（1） 输入试验参数

（2） 选择试验机量程。

安装试样

进行试验

结束工作，恢复原状。

五、 实验数据及计算结果

试样原始尺寸

试 验 材 料

标

距

直径（mm）

最小 截面 面积

（；）

截面I

截面II

截面III

（1）

（2）

平 均

（1）

（2）

平 均

（1）

（2）

平 均

低碳钢

铸

铁

2.实验数据及计算结果

试验材料

屈服载荷

(N ? m)

最大载何

(N ? m)

屈服极限

(MN/ )

强度极限

(MN/ )

破坏形式

低碳钢

铸铁

低碳钢

铸铁

六、 思考题

低碳钢和铸铁材料的扭转破坏有何不同？根据端口形式分析其破坏原因。

中国矿业大学（北京校区）材料力学实验报告

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验组别： 专业： 班： 组：

实验者名称： 学号：

实验日期： 年 月 日

并归纳分析比较塑性材料和脆性材料在拉伸压缩及扭转时的变形情况和破坏特点， 这两种材料的机械性能。

并归纳

实验四 纯弯曲正应力分布规律实验

一、 实验目的

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）的分布规律。

验证纯弯曲梁的正应力计算公式。

测定泊松比μ。

二、 实验仪器与设备

材料力学多功能实验台一台。

应力&应变综合参数测试仪一台。

矩形截面钢梁。

温度补偿块。

长度测量尺。

三、 实验原理及方法

四、 实验步骤

测量梁矩形截面的宽度 b和高度h、载荷作用点到梁支点的距离 a,并测量各应变

片到中性层的距离 。

将拉压传感器接至应力 &应变综合参数测试仪中。

应变片连接采用1/4桥连接方式，将待测应变片连接在 A、B两段，将B、 短接，

在桥路上，将 A、D两端连接补偿片， 1?短线连接即可。

本次试验的载荷范围为 0~4KN，在此范围内，采用分级加载方式（一般分 4~6级），

实验时逐级加载，分别记录各应变片在各级载荷作用下的应变值。

五、 试验结果处理

按实验记录数据求出个点的应力实验值，并计算出各点的应力理论值。计算出它们 的相对误差。

按同一比例分别画出各点应力的实验值和理论值沿横截面高度的分布曲线， 将两者

进行比较，则说明弯曲正应力的理论分析是可行的。

3.计算 一的比值，若

3.计算 一的比值，若

≈ μ ,则说明纯弯曲梁为单向应力状态。

实验数据可参考下表:

V5

应变片至中性层的距离

b=

mm;

h=

mm;

mm

应变片在各级载荷下的应变值

载荷（N）

应变值ε (μ ε )

P

△ P

1*

2*

3*

4*

S*

6*

各测试点应力试验结果

应变号

1*

2*

3*

4*

Si

应力实验值

应力理论值

误差（％）

六、 思考题

比较应变片 ；$'（或应变片 和 ）的应变值，可得到什么结论?

本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么?

中国矿业大学（北京校区）材料力学实验报告

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验组别： 专业： 班： 组：

实验者名称： 学号：

实验日期： 年 月 日

1.根据所测应变值计算主应力 、 及主方向，并与理论值进行比较，计算相对

1.根据所测应变值计算主应力 、 及主方向，并与理论值进行比较，计算相对

中国矿业大学（北京校区）材料力学实验报告

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验组别： 专业： 班： 组：

实验者名称： 学号：

实验日期： 年 月 日

1.根据所测应变值计算主应力 、 及主方向，并与理论值进行比较，计算相对

1.根据所测应变值计算主应力 、 及主方向，并与理论值进行比较，计算相对

实验五弯扭组合变形薄壁筒应力测量实验

一、 实验目的

用电测法测定平面应力状态下主应力的大小和方向，并与理论值进行比较。

测定薄壁圆筒在弯扭组合变形作用下的弯矩和扭矩。

学习电阻应变花的应用。

学习各种组桥方式测量应变的方法，熟悉电测法的基本原理和操作方法。

二、 实验设备

材料力学多功能实验台一台。

应力&应变综合参数测试仪一台。

薄壁圆筒试件。

温度补偿块。

长度测量尺。

三、 实验原理和方法

四、 实验步骤

根据要求，设计好本次实验所需的各类数据表格。

测量试件尺寸，加力臂的长度和测点距力臂的距离。

将薄壁圆筒上的应变片按不同的要求接入电阻应变仪，组成不同的测量电桥。

调整好所用仪器设备。

（1） 主应力的大小和方向的测定：将对称两点应变片按 1/4桥状态测量。

（2） 测定弯矩：根据前面介绍接成半桥方式进行测量。

（3） 测定扭矩：根据前面介绍接成半桥方式进行测量。

实验加载。要求匀速缓慢加载，根据自己设计的表格，分级加载（一般分为4~6级）， 并依次记录各点的应变读数。每次试验要求重复两次。

完成一项实验后，重新组桥，重复上面步骤。

完成全部内容后，卸除载荷，关闭电源，设备及导线恢复原状。

此实验加载时，不要过载，接线时，要小心，避免损坏试件以及各种接线。

五、 实验结果处理

中国矿业大学（北京校区）材料力学实验报告

中国矿业大学（北京校区）

材料力学实验报告

实验组别： 专业： 班： 组：

实验者名称： 学号：

实验日期： 年 月 日

根据所测应变值，计算弯矩和扭矩，并与理论值进行比较，计算相对误差。

分析产生误差的主要原因。

六、 思考题

测量单一内应力分量引起的应变，可以采用哪几种接桥方式。

主应力测量中，支教应变花是否可以沿任意方向粘贴。

实验六电测法测定材料弹性模量 E和泊松比μ的实验

一、 实验目的

测定碳钢的弹性模量。

侧定碳钢的泊松比。

二、 实验设备及仪器

材料力学多功能实验台一台。

应力 &应变综合参数测试仪一台。

拉伸试件。

温度补偿块。

长度测量尺

三、 实验原理及方法

四、 试验步骤

设计好本实验所需的各类数据表格

测量试件的尺寸

制定加载方案。

根据要求，选择接桥方式，调整所用仪器设备。

分级加载（一般分为 4~6 级），记录不同载荷下的应变值。并随时检查应变了是否 符合线性变化。实验至少重复两次。

完成全部内容后，写出载荷，关闭电源，设备及导线恢复原状。

此实验加载时，不要过载，接线时要小心，避免损坏试件及各种接线。

五、 实验结果处理

根据公式计算弹性模量。

根据公式计算泊松比。

六、思考题

测定金属的弹性模量为什么要用引伸计或应变片来测量。

实验七 冲击实验（演示）

一、 实验目的

1. 测定同一材料 u 型缺口试样冲击功。

测定同一材料 v 型缺口试样冲击功。

熟悉冲击功及冲击韧性的概念及计算方法。

了解冲击试验机的原理。

二、 实验设备

1. JBN-300 型冲击试验机。

游标卡尺

三、 实验原理

四、 实验步骤

1. 按国家标准测量试样尺寸。

2. 按仪器操作规程，调整好试验机。

进行实验。

五、 实验结果处理

根据要求，按公式给出测量指标。

六、 思考题

1. 对同一种材料制成的 u 型及 v 型缺口的试样，冲击功有何种不同。

2. 材料的冲击功及冲击韧性有何不同。

实验八 旋转弯曲疲劳实验（演示）

一、 实验目的

1. 了解疲劳实验的方法。

2. 了解旋转弯曲疲劳试验机的工作原理。

二、 实验仪器及设备

1. PQI-6 型纯弯曲疲劳及。

2. 游标卡尺及千分尺。

三、 实验原理和方法

四、 实验步骤

1. 测量试样尺寸

2. 安装试样。

根据要求，计算实验载荷大小。

按照设备造作规程进行实验。

五、 实验结果处理

根据实验目的要求进行。

六、 思考题 纯弯曲试样为何要求很高的加工精度，加工对实验结果有何影响。