1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的重要方法， 科學(xué)史上許多重大發(fā)明是依靠科學(xué)實(shí)驗(yàn)而得到的， 許多新理論的建立也要靠實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。例如材料力學(xué)中應(yīng)力應(yīng)變的線性關(guān)系就是虎克于 1668年到 1678 年間作了一系列的彈簧實(shí)驗(yàn)之后建立起來的。 不僅如此，實(shí)驗(yàn)對(duì)材料力學(xué) 有著更重要的一面，因?yàn)椴牧狭W(xué)的理論是建立在將真實(shí)材料理想化，實(shí)際構(gòu)件典型化， 公式推導(dǎo)假設(shè)化基礎(chǔ)之上的，它的結(jié)論是否正確以及能否在工程中應(yīng)用，都只有通過實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)證才能斷定。在解決工程設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，剛度等問題時(shí)，首先要知道材料的力學(xué)性能 和表達(dá)力學(xué)性能的材料常數(shù)。這些常數(shù)只有靠材料試驗(yàn)才能測(cè)試。有時(shí)實(shí)際工程中構(gòu)件 的幾何形狀

2、和載荷都十分復(fù)雜，構(gòu)件中的應(yīng)力單純靠計(jì)算難以得到正確的數(shù)據(jù)，這種情 況下必須借助于實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的手段才能解決。所以材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程 不可缺少的重要環(huán)節(jié)。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容。一、測(cè)定材料的力學(xué)性質(zhì)。材料的力學(xué)性質(zhì)通常是通過拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、斷裂韌 性測(cè)試等試驗(yàn)來測(cè)定的。通過這些試驗(yàn)，學(xué)會(huì)測(cè)量材料力學(xué)性能的基本方法。在工程上， 各種材料的力學(xué)性能是設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)不可缺少的依據(jù)。二、驗(yàn)證理論公式的正確性。在理論分析中，將實(shí)際問題抽象為理想模型，并做出 某些科學(xué)假設(shè)（如彎曲中的平截面假定等） ，使問題簡(jiǎn)化，從而推出一般性結(jié)論和公式， 這是理論研究中常用的方法。但是這些假設(shè)和結(jié)

3、論是否正確，理論公式能否應(yīng)用于實(shí)際 之中，必須通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析。在工程實(shí)踐中，很多構(gòu)件的形狀和受載情況比較復(fù)雜，單純依 靠理論計(jì)算不易得到正確的結(jié)果，必須用實(shí)驗(yàn)的方法來了解構(gòu)件的應(yīng)力分布規(guī)律，從而 解決強(qiáng)度問題，這種辦法稱為實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析。目前實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的方法很多，這里只介 紹應(yīng)用較廣的電測(cè)法。通過材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)課，要求學(xué)生初步掌握試驗(yàn)方法；各種試驗(yàn)機(jī)、電阻應(yīng)變儀等 試驗(yàn)設(shè)備的使用方法；以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理方法等基本內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)守則一、要按指定的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，不得遲到、早退。二、每次實(shí)驗(yàn)前，要仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，基本了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，目的，實(shí)驗(yàn)步驟及 機(jī)器和儀器的主要原理

4、與使用方法等。三、以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)管理使用的設(shè)備，并組織分工和統(tǒng)一指揮。四、要愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室的一切設(shè)備，非指定使用的機(jī)器設(shè)備不得亂動(dòng)，以免發(fā)生危險(xiǎn)或 損壞事故。五、在實(shí)驗(yàn)過程中，如機(jī)器或儀器發(fā)生故障應(yīng)立即向?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)人員報(bào)告，進(jìn)行檢查 以便及時(shí)排除故障，保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要清理機(jī)器、儀器工具。如有損壞、應(yīng)及時(shí)向?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)人員報(bào)告， 聽候處理。七、要保持實(shí)驗(yàn)室的清潔和安靜，養(yǎng)成良好的科學(xué)作風(fēng)。八、實(shí)驗(yàn)完畢后，要認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)思考進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)一 （ 一 ） 拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)材料機(jī)械性能的最基本的實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解試驗(yàn)設(shè)備萬能材料試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造和工作原理

5、，掌握其操作規(guī)程及使用時(shí) 的注意事項(xiàng)。2測(cè)定低碳鋼的屈服極限 （流動(dòng)極限 ）s, 強(qiáng)度極限 b、伸長(zhǎng)率 、斷面收縮率3測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限 b。4觀察以上兩種材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，并利用自動(dòng)繪圖裝置繪制拉伸圖 （P一 L 曲線）。5比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和量具1量具：游標(biāo)卡尺、鋼尺、分規(guī)。2設(shè)備：萬能材料試驗(yàn)機(jī)。圖 1-1 液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)外形圖面將萬能材料試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造、工作原理及操作規(guī)程介紹如下：在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，最常用的機(jī)器是萬能材料試驗(yàn)機(jī)。它可以做拉伸、壓縮、剪切、彎曲等試驗(yàn)，故習(xí)慣上稱它為萬能材料試驗(yàn)機(jī)，簡(jiǎn)稱為全能機(jī)。全能機(jī)有多種

6、類型。這 里僅對(duì)常用的兩種類型介紹如下：）WE10 型液壓擺式萬能材料試驗(yàn)機(jī)WE10 型液壓擺式萬能材料試驗(yàn)機(jī)的外形如圖 11，它的構(gòu)造原理示意圖如圖圖 1-2 液壓擺式萬能材料試驗(yàn)機(jī)原理示意圖（1）加力部分 在試驗(yàn)機(jī)的底座上，裝有兩根固定立柱 2，立柱支承著固定橫梁 3 及工作油缸 4。當(dāng)開動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵 5，將油箱里的油，經(jīng)送油閥 23 送至工作油缸 4，推動(dòng)其工作活塞 6，使上橫梁 7、活動(dòng)立柱 8 和活動(dòng)平臺(tái) 9向上移動(dòng)。 如將拉伸樣裝于上夾頭 10 和下夾頭 11 內(nèi)，當(dāng)活動(dòng)平臺(tái)向上移動(dòng)時(shí)，因下夾頭不動(dòng)，而 上夾頭隨著平臺(tái)向上移動(dòng)，則試樣受到拉伸；如將試樣裝于平臺(tái)的承

7、壓座12 內(nèi)，平臺(tái)上升時(shí)，則試樣受到壓縮。做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了適應(yīng)不同長(zhǎng)度的試樣，可開動(dòng)下夾頭的電動(dòng)機(jī)使之帶動(dòng)蝸桿、 蝸桿帶動(dòng)蝸輪、蝸輪再帶動(dòng)絲桿，可控制下夾頭上、下移動(dòng)，調(diào)整適當(dāng)?shù)睦炜臻g。（2）測(cè)力部分 裝在試驗(yàn)機(jī)上的試樣受力后，它受力大小，可在測(cè)力盤上直接讀出。 試樣受了載荷的作用，工作油缸內(nèi)的油就具有一定的壓力。這壓力的大小與試樣所受載 荷的大小成比例。而測(cè)力油管將工作油缸與測(cè)力油缸 14 聯(lián)通，則測(cè)力油缸就受到與工作 油缸相等的油壓。此油壓推動(dòng)測(cè)力活塞 15，帶動(dòng)測(cè)力拉桿，使擺桿 21和擺錘 16 繞支點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)。試樣受力愈大，擺的轉(zhuǎn)角也愈大。 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它上面的推桿便推動(dòng)水平齒條 1

8、7， 從而使齒輪帶動(dòng)測(cè)力指針旋轉(zhuǎn)，這樣便可從測(cè)力度盤上讀出試樣受力的大小。擺錘的重 量可以調(diào)換，一般試驗(yàn)機(jī)可以更換三種錘重，故測(cè)力度盤上也相應(yīng)有三種刻度，這三種 刻度對(duì)應(yīng)著機(jī)器的三種不同的量程。 WE10 型萬能試驗(yàn)機(jī)有 020KN、060KN、0 100KN三種測(cè)量量程。（3）操作步驟加載前，測(cè)力指針應(yīng)指在度盤的“零”點(diǎn)，否則必須加以調(diào)整。調(diào)整時(shí)，先開動(dòng) 油泵電動(dòng)機(jī)， 將活動(dòng)平臺(tái)升起 35mm左右，然后稍旋動(dòng)擺桿上的平衡鉈 20，使擺桿保持 鉛直位置，再轉(zhuǎn)動(dòng)水平齒條使指針對(duì)準(zhǔn)“零”點(diǎn)。其所以先升起活動(dòng)平臺(tái)才調(diào)整零點(diǎn)的 原因，是由于上橫梁、活動(dòng)立柱 8 和活動(dòng)平臺(tái)等有相當(dāng)大的質(zhì)量，要有一定的油

9、壓才能 將它升起。但是這部分油壓并未用來給試樣加載，不應(yīng)反映到試樣載荷的讀數(shù)中去。選擇量程，裝上相應(yīng)的錘重。再一次按方法，校準(zhǔn)“零”點(diǎn)。調(diào)好回油緩沖器 的旋鈕，使之與所選的量程相同。安裝試樣。壓縮試樣必須放置墊板。拉伸試樣則須調(diào)整下夾頭位置，使拉伸區(qū)間 與試樣長(zhǎng)短適應(yīng)。注意：試樣夾緊后，絕對(duì)不允許再調(diào)整下夾頭，否則會(huì)造成燒毀下夾 頭電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重事故。調(diào)整好自動(dòng)繪圖儀的傳動(dòng)裝置和筆、紙等。檢查送油、回油閥，一定要注意它們均應(yīng)在關(guān)閉位置。開動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，緩緩打開送油閥，用慢速均勻加載。實(shí)驗(yàn)完畢，立即停車取下試樣。這時(shí)關(guān)閉送油閥，緩慢打開回油閥，使油液泄回 油箱，于是活動(dòng)平臺(tái)到原始位置。最后將一切機(jī)

10、構(gòu)復(fù)原，并清理機(jī)器。（4）注意事項(xiàng)開車前和停車后，送油閥、回油閥一定要在關(guān)閉位置。加載、卸載和回油均應(yīng)緩 慢進(jìn)行。加載時(shí)要求測(cè)力指針勻速平穩(wěn)地走動(dòng)，應(yīng)嚴(yán)防送油閥開得過大，測(cè)力指針走動(dòng) 太快，致使試樣受到?jīng)_擊作用。拉伸試樣夾住后，不得再調(diào)整下夾頭的位置，以使帶動(dòng)下夾頭升降的電動(dòng)機(jī)燒壞。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操縱者必須集中注意力，中途不得離開，以免發(fā)生安全事故。試驗(yàn)時(shí)，不得觸動(dòng)擺錘，以免影響試驗(yàn)讀數(shù)。在使用機(jī)器的過程中，如果聽到異聲或發(fā)生任何故障應(yīng)立即停車（切斷電源） ，進(jìn) 行檢查和修復(fù)。三、實(shí)驗(yàn)原理1 為了檢驗(yàn)低碳鋼拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)，應(yīng)使試樣軸向受拉直到斷裂，在拉伸過程中 以及試樣斷裂后，測(cè)讀出必要的特征

11、數(shù)據(jù)（如； PS、Pb、L1、dl ）經(jīng)過計(jì)算，便可得到表示材料力學(xué)性能的四大指標(biāo)：鑄鐵屬脆性材料，軸向拉伸時(shí)，在變形很小的情況下就斷裂，故一般測(cè)定其抗拉 強(qiáng)度極限 b。四、實(shí)驗(yàn)試樣試樣的各部分名稱如圖 l 4。夾持部分用來裝入試驗(yàn) 機(jī)夾具中以便夾緊試樣，過渡部分用來保證標(biāo)距部分能均勻受力，這兩部分的形狀和尺寸，決定于試樣的截面形狀 和尺寸以及機(jī)器夾具類型。標(biāo)距 10 是待試部分，也是試樣的主體，其長(zhǎng)度通常簡(jiǎn)稱為標(biāo)距，也稱為計(jì)算長(zhǎng)度試樣的尺寸和形狀對(duì)材料的塑性性質(zhì)影響很大。 為了能正確地比較材料的機(jī)械性質(zhì)， 國(guó)家對(duì)試樣尺寸作了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。拉伸試樣分比例試樣和非比例試樣兩種。比例試樣系按公式10

12、 K A0 計(jì)算而得 式中 10為標(biāo)距，A0為標(biāo)距部分原始截面積，系數(shù) K 通常為 5.65 和11.3 （前者稱為短試 樣，后者稱為長(zhǎng)試樣） 。據(jù)此，短、長(zhǎng)圓形試樣的標(biāo)距長(zhǎng)度 10 分別等于 5d010d0。非比例 試樣的標(biāo)距與其原橫截面間無上述一定的關(guān)系。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB228 76）將比例試樣尺寸列表如下：試樣標(biāo)距長(zhǎng)度 L0（mm）橫截面積 A0（ mm）圓形試樣直 徑表示伸長(zhǎng)率 的符號(hào)比長(zhǎng)11.3 A010d0任意的任意的10例短5.65 A05d05表中 d0表示試樣標(biāo)距部分的原始直徑， 10， 5分別表示標(biāo)距長(zhǎng)度 L0為 d0的 10倍或 5 倍的試樣伸長(zhǎng)率。常用試樣的形狀尺寸

13、、光潔度等可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB228 76 中的附錄五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟低碳鋼試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)）測(cè)定試樣的截面尺寸圓試樣測(cè)定其直徑 d0的方法是：在試樣標(biāo)距長(zhǎng)度的兩端 和中間三處予以測(cè)量，每處在兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次，取其算術(shù)平均值，然后 取這三個(gè)平均數(shù)的最小值作為 d0；矩形試樣測(cè)三個(gè)截面的寬度 b 與厚度 a，求出相應(yīng)的三 個(gè) A0，取最小的值作為 A0。A0的計(jì)算精確度：當(dāng) A0100mm2 時(shí) A0 取小數(shù)點(diǎn)后面一位，當(dāng) A0100mm2時(shí) A0取整數(shù)。所需位數(shù)以后的數(shù)字按四舍五入處理。2 ）試樣標(biāo)距長(zhǎng)度 10除了要根據(jù)圓試樣的直徑 d0或矩形試樣的截面積 A0來確定外， 還應(yīng)將其化整

14、到 5mm或 10mm的倍數(shù)。小于 1.5mm的數(shù)值舍去之；等于或大于 2.5mm但小 于 7.5 者化整為 5mm；等于或大于 7.5mm者進(jìn)為 10mm。在標(biāo)距長(zhǎng)度的兩端各打一小標(biāo)點(diǎn)， 此二點(diǎn)的位置， 應(yīng)做到使其聯(lián)線平行于試樣的軸線。 兩標(biāo)點(diǎn)之間用分劃器等分 10 格或 20 格，并刻出分格線，以便觀察變形分布情況，測(cè)定延伸率 。）根據(jù)低碳鋼的強(qiáng)度極限，估計(jì)加在試樣上的最大載荷，據(jù)此選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器量程 （也稱載荷級(jí)）。每臺(tái)全能機(jī)都有幾個(gè)載荷級(jí)，其刻度范圍均自零至該級(jí)載荷的最大值。由于機(jī)器測(cè) 力部分本身精確度的限制，每級(jí)載荷的刻度范圍只有一部分是有效的。有效部分的規(guī)律 如下：下限不小于該載荷

15、級(jí)最大值的 10，且不小于整機(jī)最大載荷的 4。 上限不大于該載荷級(jí)最大值的 90。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證全部待測(cè)載荷均在此范圍之內(nèi)。就本次實(shí)驗(yàn)來說，也就是須保證屈服 載荷 Ps和極限載荷 Pb均在該范圍之內(nèi)。 假使機(jī)器有兩個(gè)載荷級(jí)都能滿足要求， 則應(yīng)取較 小的載荷級(jí)以提高載荷測(cè)讀精度。選定好機(jī)器量程，掛好相應(yīng)擺錘之后就可按一般程序調(diào)整試驗(yàn)機(jī)，安裝試樣，并試 車一次，即預(yù)加少量載荷然后卸載，至零點(diǎn)附近。試車的目的是檢查包括自動(dòng)繪圖裝置 在內(nèi)的試驗(yàn)機(jī)工作是否正常。）試車正常后，正式實(shí)驗(yàn)即可開始。 用慢速加載，使試樣的變形勻速增長(zhǎng)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸速度是：屈服前，應(yīng)力 增加速度為 10Nmm2s（1kgf

16、mm2s），屈服后，試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)夾頭在負(fù)荷下的移動(dòng)速度 不大于 0.51 0min。在試樣勻速變形的過程中，測(cè)力盤上的指針起初也是勻速前進(jìn)的， 但是，當(dāng)指針停止前進(jìn)或來回?cái)[時(shí)就表明試樣進(jìn)入屈服階段，讀出此時(shí)的最小載荷Ps。借助于試驗(yàn)機(jī)上自動(dòng)繪出的載荷變形曲線可以幫助我們更好的判斷屈服階段的到 達(dá)。對(duì)于 A3 鋼來說，屈服時(shí)的曲線如圖 15（a） 所示，其中 PS上叫做上屈服載荷，與鋸齒 狀曲線段最低點(diǎn)相應(yīng)的最小載荷 PS下叫下屈服載荷。 由于上屈服載荷隨試樣過度部分的不 同而有很大差異，而下屈服載荷則基本一致，因此一般規(guī)定以下屈服載荷來計(jì)算屈服極限 s Ps / A0 ,Ps下 / A0。有些材

17、料，屈服時(shí)的 PL曲線基本上是一個(gè)平臺(tái)的曲線而不是呈現(xiàn)出鋸齒形狀，如圖 1 5(b) 所示。 屈服階段終了以后，要使試樣繼續(xù)變形，就必須加大載荷。這時(shí)載荷變形曲線 將開始上升。不同鋼材的屈服圖材料進(jìn)入強(qiáng)化階段。如果在這一階段的某一點(diǎn)處進(jìn)行卸載，則可以在自動(dòng)繪圖儀上 得到一條卸載曲線，實(shí)驗(yàn)表明，它與曲線的起始直線部分基本平行。卸載后若重新加載， 加載曲線則沿原卸載曲線上升直到該點(diǎn)，此后曲線基本上與未經(jīng)卸載的曲線重合，這就是冷作硬化效應(yīng)圖 1-6 低碳鋼拉伸圖隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，載荷變形曲線將前因后果趨平緩。當(dāng)載荷達(dá)到最大Pb 之后，測(cè)力指針也相應(yīng)地由慢到快地回轉(zhuǎn)。 最后試樣斷裂。根據(jù)測(cè)得的 Pb

18、可以按 b Pb /A0 計(jì)算出強(qiáng)度極限 b試樣斷后標(biāo)距部分長(zhǎng)度 11 的測(cè)量：將試樣拉斷后的兩段在拉斷處緊密對(duì)接起來，盡 量使其軸線位于一條直線上。拉斷處由于各種原因形成縫隙，則此縫隙應(yīng)計(jì)入試樣拉斷 后的標(biāo)距部分長(zhǎng)度內(nèi)。 11 用下述方法之一測(cè)定。直測(cè)法：如拉斷處到鄰近標(biāo)距端點(diǎn)的距離大于 103 時(shí)，可直接測(cè)量?jī)啥它c(diǎn)間的長(zhǎng)度。 移位法：如拉斷處到鄰近標(biāo)距端點(diǎn)的距離小于 103 時(shí)，則可按下法確定 11：在長(zhǎng)段上從拉斷處 0 取基本等于短段格數(shù)，得 B 點(diǎn)，接著取等于長(zhǎng)段所余格數(shù)（偶 數(shù)，圖 l 7a）之半，得 C點(diǎn)；或者取余格數(shù)（奇數(shù)，圖 1 一 7b）減 1 與加 1 之半，分 別得 C與

19、C1點(diǎn)，移位后的 11分別為 AOOB2BC或 AOOBBCBC1。測(cè)量了 1 1，按下式計(jì)算伸長(zhǎng)率，即11 10 100%10短、長(zhǎng)比例試樣的伸長(zhǎng)率分別以 5、 10 表示。 拉斷后縮頸處截面積 A1 的測(cè)定： 圓形試樣在縮頸最小處兩個(gè)相互垂直方向上測(cè)量其直徑，用二者的算術(shù)平均值作為 斷口直徑 d1，來計(jì)算其 A1。斷面收縮率按下式計(jì)算：A0 A1 100A0圖 1-7 斷口移位法示意圖最后，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，按有效數(shù)字的選取和運(yùn)算法則確定所需的位數(shù)，所需位 數(shù)后的數(shù)字，按四舍六入五單雙法處理。灰鑄鐵試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)灰鑄鐵這類脆性材料拉伸時(shí)的載荷一變形曲線如圖 18 所示。它不象低碳鋼拉伸 那

20、樣明顯可為分線性、屈服、頸縮、斷裂等四個(gè)階段而是一根非常接近直線狀的曲線， 并沒有下降段。灰鑄鐵試樣是在非常微小的變形情況下突然斷裂的，斷裂后幾乎測(cè)不到 殘變形。注意到這些特點(diǎn)，可知灰鑄鐵不僅不具有 s ，而且測(cè)定它的 和 也沒有實(shí)際 義。這樣，對(duì)灰鑄鐵只需測(cè)定它的強(qiáng)度極限 b 就可以了。測(cè)定 b 可取制備好的試樣，只測(cè)出其截面積 A0，然后裝在試驗(yàn)機(jī)上逐漸緩慢加載直到試樣斷裂，記下最后載荷 Pb，據(jù)此即可算得強(qiáng)度極限 b PbA0六：思考題1 、由拉伸試驗(yàn)所確定的材料機(jī)械性能數(shù)值有何實(shí)用價(jià)值？、為什么拉伸試驗(yàn)必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣或比例試樣？材料和直徑相同而長(zhǎng)短不同的試 樣，它們的延伸率是否相同？

21、圖 1-8 鑄鐵拉伸圖實(shí)驗(yàn)一 （ 二 ） 壓縮實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 測(cè)定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限 s 和鑄鐵的強(qiáng)度極限 b、設(shè)備和量具1 萬能材料試驗(yàn)機(jī)2 游標(biāo)卡尺三、實(shí)驗(yàn)原理及步驟低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試樣一般制成圓柱形，高h(yuǎn)o與直徑 do 之比在 13的范圍內(nèi)。目前常用的壓縮試驗(yàn)方法是兩端平壓法。這種壓縮試驗(yàn)方法，試樣的上下兩 端與試驗(yàn)機(jī)承墊之間會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，它們阻礙著試樣上部及下部的橫向變形，導(dǎo) 致測(cè)得的抗壓強(qiáng)度較實(shí)際偏高。當(dāng)試樣的高度相對(duì)增加時(shí)，摩擦力對(duì)試樣中部的影響就 變得小了，因此抗壓強(qiáng)度與比值 hodo 有關(guān)。由此可見，壓縮試驗(yàn)是與試驗(yàn)條件有關(guān)的。 為了在相同的試驗(yàn)條件下

22、，對(duì)不同材料的抗壓性能進(jìn)行比較，應(yīng)對(duì)hodo 的值作出規(guī)定。實(shí)踐表明，此值取在 13 的范圍內(nèi)為宜。若小于 l ，則摩擦力的影響太大；若大于 3， 雖然摩擦力的影響減小，但穩(wěn)定性的影響卻突出起來。為了保證正確地使試樣中心受壓，試樣兩 端面必須平行及光滑，并且與試樣軸線垂直。 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須要加球形承墊，如圖 21 所示，它 可位于試樣上端，也可以位于下端。球形承墊 的作用是，當(dāng)試樣兩端稍不平行，它可起調(diào)節(jié) 作用。低碳鋼試樣壓縮時(shí)同樣存在彈性極限、 比例極限、屈服極限而且數(shù)值和拉伸所得的相 應(yīng)數(shù)值差不多，但是在屈服時(shí)卻不象拉伸那樣明顯從進(jìn)入屈服開始，試樣塑性變形就有較大的增長(zhǎng)，試樣截面面積隨之增大。

23、由于截面面積的增大，要維持屈服時(shí)的應(yīng)力，載荷也就要相應(yīng)增大。因此，在整個(gè)屈服階段，載荷也是上升的，在測(cè)力盤上看不到指針倒退現(xiàn)象，這樣，判定壓縮時(shí)的Ps 要特別小心 地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測(cè)力指針是等速轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)將出現(xiàn)減慢，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的載荷即為屈服載荷 Ps。由于指針轉(zhuǎn)動(dòng)速度的減慢不十分明顯，故還要結(jié)合自動(dòng)繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的的拐點(diǎn)來判斷和確定Ps低碳鋼的壓縮圖（即 P 一1曲線）如圖 22 所示，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，即如圖 24。繼續(xù)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(qiáng)度極限（也可將它

24、的抗壓強(qiáng)度極限理解為無限大） ，低碳鋼的壓縮曲線也可證實(shí)這一點(diǎn)圖 2-2 低碳鋼壓縮圖 圖 2-3 鑄鐵壓縮圖灰鑄鐵在拉伸時(shí)是屬于塑性很差的一種脆性材料，但在受壓時(shí)，試件在達(dá)到最大載荷 Pb前將會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形， 最后被壓成鼓形而斷裂。 鑄鐵的壓縮圖（P一 1 曲線） 如圖 2 3 所示，灰鑄鐵試樣的斷裂有兩特點(diǎn)：一是斷口為斜斷口，如圖25 所示。圖 2-4 壓縮時(shí)低碳鋼變形示意圖圖 2-5 壓縮時(shí)鑄鐵破壞斷口二是按 Pb /A 0求得的 b遠(yuǎn)比拉伸時(shí)為高，大致是拉伸時(shí)的 3 4 倍。為什么象灰鑄鐵 這脆性材料的抗拉坑壓能力相差這么大呢？這主要與材料本身情況（內(nèi)因）和受力狀態(tài)（外因）有關(guān)。

25、鑄鐵壓縮時(shí)沿斜截面斷裂，其主要原因是由剪應(yīng)力引起的。假使測(cè)量鑄 鐵受壓試樣斜斷口傾角 ，則可發(fā)現(xiàn)它略大于 45o 而不是最大剪應(yīng)力所在截面， 這是因?yàn)?試樣兩端存在摩擦力造成的四、試驗(yàn)步驟1 低碳鋼試樣的壓縮實(shí)驗(yàn)l ）測(cè)定試樣的截面尺寸用游標(biāo)卡尺在試樣高度中央取一處予以測(cè)量，沿兩個(gè)互 相垂直的方向各測(cè)一次取其算術(shù)平均值作為 do 來計(jì)算截面面積 Ao。用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣 的高度。2 ）試驗(yàn)機(jī)的調(diào)整估算屈服載荷的大小，選擇測(cè)力度盤，調(diào)整指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)，并 調(diào)整好自動(dòng)繪圖儀。）安裝試樣將試樣準(zhǔn)確地放在試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)平臺(tái)承墊的中心位置上。）檢查及試車試車時(shí)先提升試驗(yàn)活動(dòng)平臺(tái)，使試樣隨之上升。當(dāng)上承墊接近試

26、 樣時(shí)，應(yīng)大大減慢活動(dòng)臺(tái)上升的速度。注意：必須切實(shí)避免急劇加載。待試樣與上承墊 接觸受力后，用慢速預(yù)先加少量載荷，然后卸載接近零點(diǎn)，檢查試驗(yàn)機(jī)包括自動(dòng)繪圖部 分）工作是否正常。）進(jìn)行試驗(yàn)緩慢均勻地加載，注意觀察測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況和繪圖紙上曲線， 以便及時(shí)而正確地確定屈服載荷，并記錄之。屈服階段結(jié)束后繼續(xù)加載，將試樣壓成鼓形即可停止。2 鑄鐵試樣的壓縮實(shí)驗(yàn)鑄鐵試樣壓縮試驗(yàn)的步驟與低碳鋼壓縮試驗(yàn)基本相同，但不測(cè)屈服載荷而測(cè)最大載 荷。此外，要在試樣周圍加防護(hù)罩；以免在試驗(yàn)過程中試樣飛出傷人。五、思考題1 鑄鐵的破壞形式說明了什么？2低碳鋼和鑄鐵在拉伸及壓縮時(shí)機(jī)械性質(zhì)有何差異？實(shí)驗(yàn)二 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、實(shí)

27、驗(yàn)?zāi)康? 測(cè)定低碳鋼的剪切屈服極限 s及剪切強(qiáng)度極限 b。2 測(cè)定鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限 b。觀察并比較低碳鋼及鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)破壞的情況。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和量具1 游標(biāo)卡尺2 扭力試驗(yàn)機(jī)扭力試驗(yàn)機(jī)是一種可對(duì)試樣施加扭矩并能指示出扭矩大小的機(jī)器。它的類型有好多 種，構(gòu)造也各有不同。下面介紹兩種常見的扭力機(jī)。1 ） K50型扭力試驗(yàn)機(jī)此種試驗(yàn)機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)加載，用擺式機(jī)構(gòu)測(cè)示扭矩。它的量程隨所用擺錘的不同 重量而分三種： 100Nm（10Kgm）、200Nm（ 20Kgm）500Nm（50Kgm）；相應(yīng)的 精度分別為 0.5N m（0.05Kgm）、1.0N p（0.10Kg m）、2.0N m（020Kg

28、 m）。 它適用于直徑為 10 25mm長(zhǎng)度為 100 700mm的試件。圖 3-1 K 50 型扭力試驗(yàn)機(jī)外形圖試驗(yàn)機(jī)的外形如圖 31所示，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 32 所示。其操作步驟如下：圖 3-2 K 50 型扭力試驗(yàn)傳動(dòng)系統(tǒng)圖（1）檢查試驗(yàn)機(jī)夾頭 1、 2 的形式與試件是否配合；測(cè)角度盤 15 置“ 0”；檢查自動(dòng) 繪圖器工作是否正常。（2）估計(jì)試件所需的最大扭矩，選擇適宜的測(cè)力度盤 12 并配置相應(yīng)的擺錘 13。（3）當(dāng)擺桿保持鉛直時(shí)，測(cè)力指針 12 應(yīng)對(duì)準(zhǔn)“零”點(diǎn)。否則，松開度盤上的螺母， 轉(zhuǎn)動(dòng)度盤使指針對(duì)準(zhǔn)“零”點(diǎn)。再擰緊螺母。（4）安裝試件先將試件的一端放在固定夾頭 2 中，搖動(dòng)調(diào)距

29、手柄 3，使活動(dòng)夾頭 1 連同與它在一起的齒輪箱 17沿傳動(dòng)主軸 8 和水平導(dǎo)軸 4移動(dòng)，使試件另一端插入活動(dòng) 夾頭中后，再予以?shī)A緊。（5）加載有手搖加載與電動(dòng)加載之分。手搖加載：將變速桿 5 放在“空轉(zhuǎn)”位置，搖動(dòng)手搖柄 6，帶動(dòng)變速箱中的軸 II ， 使傳動(dòng)主軸 8、活動(dòng)夾頭 I 旋轉(zhuǎn)。通過試件使固定夾頭 2 也跟著旋轉(zhuǎn)。這樣，與固定夾頭 連在一起的擺桿 11 和擺錘 13 也就跟著擺起來了，以平衡活動(dòng)夾頭加在試件上的力偶， 于是試件便發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，隨受扭矩作用。因此，擺錘力矩就等于試件所承受的扭矩。 擺錘在擺起時(shí)推動(dòng)與測(cè)力度盤相聯(lián)的齒桿，使齒輪和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，于是指針便在測(cè)力度盤 12 上指

30、出試件所受扭矩的大小。電動(dòng)加載：將變速桿 5 放在“ 0.3 轉(zhuǎn)分”或 1 轉(zhuǎn)分”處，此時(shí)，軸 I 上的兩個(gè) 齒輪之一，便通過滑鍵與軸 I 聯(lián)在一起，開動(dòng)電機(jī) 10，經(jīng)三角皮帶動(dòng)軸 I 、II 等傳動(dòng)系 統(tǒng)，對(duì)試件快速加載。（6）測(cè)扭轉(zhuǎn)角傳動(dòng)主軸 8 除帶動(dòng)活動(dòng)夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)外，在它的一端還裝有一個(gè)測(cè)角度盤 15，用它指示試件轉(zhuǎn)動(dòng)端的絕對(duì)扭轉(zhuǎn)角。測(cè)角度盤上的測(cè)角指標(biāo)16 與試件被動(dòng)端聯(lián)動(dòng)，因此指標(biāo)桿在度盤上所指數(shù)值便是試件兩端的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角。度盤最小刻度為1o，因 此只適用于測(cè)量大變形。測(cè)角度盤上還附有一個(gè)計(jì)數(shù)裝置，可以指出試件扭轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)。（7）自動(dòng)繪圖如果需要記錄試驗(yàn)過程中扭矩和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線，

31、應(yīng)在加載荷前 調(diào)好自動(dòng)繪圖器的傳動(dòng)裝置、圖紙、筆尖和墨水。筆尖由推動(dòng)測(cè)力指針的齒桿帶動(dòng)，而 圖紙滾動(dòng)則與傳動(dòng)主軸 8 聯(lián)動(dòng)。這樣，隨著試驗(yàn)過程的進(jìn)行，筆尖便在圖紙上自動(dòng)地繪 出 Mn一 曲線。曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)為扭矩，橫坐標(biāo)為試件轉(zhuǎn)動(dòng)端的絕對(duì)扭轉(zhuǎn)角。（8）注意事項(xiàng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操作者不得離開。所見異聲或發(fā)生故障，應(yīng)立即停車。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不得觸動(dòng)擺錘，以免影響測(cè)讀扭矩精度。采用電動(dòng)加載時(shí)，手搖柄必須先取掉，以免其飛出造成事故。2 ）NN100A型扭力試驗(yàn)機(jī)此機(jī)是一種機(jī)械傳動(dòng)加載，擺式機(jī)構(gòu)測(cè)扭矩的扭力試驗(yàn)機(jī)。它有三種量程：200Nm（20Kgm）、 500Nm（50Kgm）、1000Nm（100Kgm

32、）；相應(yīng)的精度分別為 0.4Nm （0.04Kgm）、1.0N m（0.10Kg m）、2.0N m（0.20Kg m）。它適用于直徑為 10 20mm，長(zhǎng)度為 100600mrn 的試件。試驗(yàn)機(jī)的外形如圖 33 所示，其測(cè)力機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3 4 所示。其操作步驟 如下：（1）檢查試驗(yàn)機(jī)夾頭 1、2 的形式是否與試件配合， 離合器桿 4 是否放在正確位置上。（2）根據(jù)試件所需的最大扭矩， 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)輪 10 至相應(yīng)位置，以選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)力度盤。（3）安裝試件先將試件一端裝在固定夾頭 1 中，向左移動(dòng)活動(dòng)車頭 12并轉(zhuǎn)動(dòng)加載夾 頭 2，使試件的另一端插人夾頭 2 中。（4）旋動(dòng)調(diào)零手輪使測(cè)力度

33、盤上的指針對(duì)“零” 。（5）加載也有手動(dòng)和電動(dòng)之分。手動(dòng)加載：將離合器桿調(diào)到中央位置上（即“空車”位置） ，用手轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 11 加載。 電動(dòng)加載：選用離合器桿可使加載夾頭具有四種轉(zhuǎn)速： 7 度分、 21度分、 60度分、 180度分。電動(dòng)加載時(shí)，先將離合器桿 4 調(diào)到所欲用的轉(zhuǎn)速位置上， 按下開關(guān)按扭（“正 向”、“反向”均可），開動(dòng)電動(dòng)機(jī) 6 通過變速箱 5、齒輪箱 3 等傳動(dòng)系統(tǒng)，使加載夾頭 2 順時(shí)針（或逆時(shí)針）傳動(dòng)，試件便產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。試件受力后，固定夾頭就會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)不大的角度（不超過 2 o7），與固定夾頭團(tuán)結(jié) 在一起的大杠桿也就跟著旋轉(zhuǎn)。無論這種旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針的還是反時(shí)針的，通過反向

34、杠桿、 變支點(diǎn)杠桿，總使拉桿下行。拉桿下行的結(jié)果，一方面揚(yáng)起擺錘來平衡加載夾頭加在試樣上的力偶，使試件受到扭矩的作用，另一方面帶動(dòng)撥桿、推桿，使指針旋轉(zhuǎn)，從而在圖 3-3 NN 100 型扭力試驗(yàn)機(jī)外形圖圖 3-4 NN 100 型扭力試驗(yàn)機(jī)測(cè)力機(jī)構(gòu)圖1反向杠桿， 2變支點(diǎn)杠桿， 3拉桿， 4擺錘， 5撥桿， 6推桿， 7指針， 8 限位開關(guān)， 9大杠桿， 10擺桿， 11平衡鉈， 12滑架， 13調(diào)節(jié)輪， 14調(diào)零 手輪， 15輪， 16繩輪 表盤上顯示試樣所受的扭矩。如所加扭矩超過了所用的測(cè)力量程，則揚(yáng)起的擺桿上的一 個(gè)彈簧片就會(huì)使限位開關(guān)動(dòng)作，切斷電源，自動(dòng)停車。（8）注意事項(xiàng)一旦試樣承

35、受了扭矩，即測(cè)力指針已經(jīng)走動(dòng)之后，就不允許再改變量程。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不得觸動(dòng)活動(dòng)車頭。如發(fā)生異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停車。三、實(shí)驗(yàn)原理本試驗(yàn)使用圓形截面試件。 將試件裝在扭力試驗(yàn)機(jī)上，開動(dòng)機(jī)器，給試件加扭矩。利用機(jī)器上的自動(dòng)繪圖裝置， 可以得到 Mn 一 曲線。這 Mn一 曲線也叫扭轉(zhuǎn)圖。低碳鋼試件的 Mn一 曲線，如圖 35所示。圖 3-5 低碳鋼試件扭轉(zhuǎn)圖圖中起始直線段 OA表明試件在這階 段中的 Mn 與 成比例， 截面上的剪應(yīng)力 呈線性分布，如圖 3 6（a）。在 A 點(diǎn)處， Mn 與 的比例關(guān)系開始破壞，此時(shí)截面周 邊上的剪應(yīng)力達(dá)到了材料的剪切屈服極限 s ，相應(yīng)的扭矩記為 MP。 由于這時(shí)截面

36、內(nèi)部的 剪應(yīng)力尚小于 s ，故試件仍具有承載能力， Mn 曲線呈繼續(xù)上升的趨勢(shì)。扭矩超過 MP后，截面上的剪應(yīng)力分布發(fā)生變化，如圖 3 6（b）。在截面上出現(xiàn)了 一個(gè)環(huán)狀塑性區(qū)，并隨著 Mn 的增長(zhǎng)，塑性區(qū)逐步向中心擴(kuò)展， Mn 曲線稍微上升，直 到 B 點(diǎn)趨于平坦，截面上各材料完全達(dá)到屈服，扭矩度盤上的指針幾乎不動(dòng)或擺動(dòng)，此 時(shí)測(cè)力度盤上指示出的扭矩或指針擺動(dòng)的最小值即為屈服扭矩Ms。如圖 36（C），根據(jù)靜力平衡條件，可以求得 s與 Ms的關(guān)系為：M s A sdAA將式中 dA 用環(huán)狀面積元素 2 d 表示，則有d /2 2 42dsWn ( 3 1)o 3 s n故剪切屈服極限 s 3

37、M s4Wn3式中Wn 1d6 是試件的抗扭截面模量。圖 3-6 截面上剪應(yīng)力分布圖繼續(xù)給試件加載，試件再繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強(qiáng)化。當(dāng)達(dá)到Mn一 曲線上的 C 點(diǎn)時(shí)，試件被剪斷。由測(cè)力度盤上的被動(dòng)計(jì)可讀出最大扭矩 得剪切強(qiáng)度極限Mb，與公式（ 31）相似，可3M b b b4Wn32)鑄鐵的 Mn一 曲線如圖 3一 7所示。從開始受扭，直到破壞，近似為一直線，按彈性應(yīng)力公式，其剪切強(qiáng)度極限：b M bb Wn試件受扭，材料處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)，在33)垂直于桿軸和平行于桿軸的各平面上作用著剪應(yīng)力，而與桿軸成 45o角的螺旋面上。則分別只作用著 13 的正應(yīng)力，如圖圖 3-8 試沖受扭的應(yīng)力分布圖

38、38 所示。 由于低碳鋼的抗拉能力高于抗剪能力，故試件沿橫截面剪斷，而鑄鐵的抗拉能力低于抗剪能力， 故試件從表面上某一最弱處，沿與軸線成 45o方向拉斷成一螺旋面。四、試驗(yàn)步驟1 用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件直徑，求出抗扭截面模量 Wn。在試件的中央和兩端共三處，每處測(cè)一對(duì)正交方向，取平均值作該處直徑，然后取三處直徑最小者，作為試件直徑d，并據(jù)此計(jì)算 Wn。2 根據(jù)求出的 Wn、估計(jì)試件材料的 b ，求出大致需要的最大載荷，確定所需的機(jī)器 量程。3將試件兩端裝入試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)，調(diào)整好繪圖裝置，將指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)，并將測(cè)角 度盤調(diào)整到零。4用粉筆在試件表面上畫一縱向線，以便觀察度件的扭轉(zhuǎn)變形情況。5 對(duì)于低碳

39、鋼試件，可以先用手動(dòng)（或慢速電動(dòng)加載）緩慢而均勻地加載，當(dāng)測(cè)力 指針前進(jìn)速度漸漸減慢以至停留不動(dòng)或擺動(dòng)，這時(shí)，它表明的值就是Ms（注意：指針停止不動(dòng)時(shí)間很短，因此要留心觀察） 。然后卸掉手搖柄，用電動(dòng)加載（或換成快速電動(dòng)加 載）直至試件破壞并立即停車。記下被動(dòng)指針?biāo)傅淖畲笈ぞ兀⒁庥^察測(cè)角度盤的讀 數(shù)。6 鑄鐵試件的試驗(yàn)步驟與低碳鋼相同，可直接用電動(dòng)加載，記錄試件破壞時(shí)的最大 扭矩值。五、思考題1 低碳鋼與鑄鐵試樣破壞等情況有何不同？為什么。2根據(jù)拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗(yàn)結(jié)果，綜合分析低碳鋼與鑄鐵的機(jī)械性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)三 純彎曲梁正應(yīng)力分布電測(cè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）學(xué)習(xí)使用電阻應(yīng)變儀，初步掌握電測(cè)方法

40、。2）測(cè)量純彎曲梁上應(yīng)變隨高度的分布規(guī)律，驗(yàn)證平面假設(shè)的正確性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備1）WQ5 純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置2）DH3818靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3）溫度補(bǔ)償塊。三、實(shí)驗(yàn)原理和方法WQ5 純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置如圖 3.1 所示，試樣簡(jiǎn)支于 A、B兩點(diǎn)，在對(duì)稱的 C、D兩點(diǎn) 通過拉桿和橫桿螺旋加載使梁產(chǎn)生彎曲變形， CD梁受純彎曲作用。采用轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使螺旋 下移加載，總荷載的大小由壓力傳感器來測(cè)量。試樣的受力如圖 3.2 所示。梁的材料為 合金鋼，彈性模量為 E210Gpa，其它參數(shù)列于表 3 1。表 3 1 原始參數(shù)表材料彈模 （Gpa）幾何參數(shù)應(yīng)變片參數(shù)應(yīng)變儀 靈敏度 系數(shù) K 儀b(cm)h(cm)a(cm)

41、靈敏度 系數(shù) K 片電阻值 （）合金鋼為了測(cè)量應(yīng)變隨試樣截面高度的分布規(guī)律，應(yīng)變片的粘貼位置如圖 3.3 所示。這樣可以 測(cè)量試件上下邊緣、中性層及其他中間點(diǎn)的應(yīng)變，便于了解應(yīng)變沿截面高度的變化規(guī)律。由材料力學(xué)可知，矩形截面梁受純彎時(shí)正應(yīng)力公式為理MyIz式中： M為彎距； y 為中性軸至欲求應(yīng)力點(diǎn)的距離； Iz 1 bh3為橫截面對(duì) z 軸的慣性距。z 12 本實(shí)驗(yàn)采用逐級(jí)等量加載的方法加載，每次增加等量的載荷P , 測(cè)定各點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恳淮危矗撼踺d荷為零，最大載荷為 5kN，等量增加的載荷 P為 1 kN。分別取應(yīng)變?cè)隽康钠骄担ㄐ拚蟮闹担?實(shí) ，求出各點(diǎn)應(yīng)力增量的平均值 實(shí) 把測(cè)量

42、得到的應(yīng)力增量 實(shí) 與理論計(jì)算出的應(yīng)力增量 理 加以比較，從而可以驗(yàn)證公 式的正確性，把上述理論公式中的 M 按下式求出：實(shí) E 實(shí)理 M yIz3.1）（3.2）1M P a（3.3 ）2四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）開電源，使應(yīng)變儀預(yù)熱約 20 分鐘。（2）載荷為零時(shí)，調(diào)節(jié)應(yīng)變儀初始讀數(shù)為零或記錄初始應(yīng)變值（重復(fù)三次） 。（3）加載。按箭頭指示方向旋轉(zhuǎn)加載手輪緩慢加載。本實(shí)驗(yàn)中第一級(jí)載荷P00.0kN ，最大載荷 Pmax5.0 kN ，載荷增量 P1.0 kN 。記錄每級(jí)載荷下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值（包 括正負(fù)號(hào)，負(fù)號(hào)表示壓應(yīng)變，正號(hào)不顯示） 。（4）注意：載荷最大加至 5.0 kN，不能超載；在測(cè)量過程中

43、， 盡量避免連接導(dǎo)線的晃動(dòng)。（5）實(shí)驗(yàn)完畢將載荷卸為零，工具復(fù)原，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查方可關(guān)閉應(yīng)變儀電源。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理（1）求出各測(cè)量點(diǎn)在等量載荷作用下，應(yīng)變?cè)隽康钠骄禍y(cè) 。（2）考慮到應(yīng)變儀與應(yīng)變片靈敏系數(shù)不同， 按下式對(duì)應(yīng)變?cè)隽康钠骄?測(cè) 進(jìn)行修正得 到實(shí)際的應(yīng)變?cè)隽科骄?實(shí) K 儀 實(shí) 測(cè)（ 3.4 ）K片式中 K儀、K片 分別為電阻應(yīng)變儀和電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。（3）以各測(cè)點(diǎn)位置為縱坐標(biāo)， 以修正后的應(yīng)變?cè)隽科骄祵?shí) 為橫坐標(biāo)， 畫出應(yīng)變隨試件高度變化曲線。（4）根據(jù)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變?cè)隽科骄祵?shí) ，計(jì)算測(cè)量的應(yīng)力值實(shí) E 實(shí) 。（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置的受力圖和截面尺寸，先計(jì)算橫截面對(duì) z軸的慣