材料力学实验报告答案

评分标准 拉伸实验报告

一、实验目的（1分）

1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。 2. 测定铸铁的强度极限σb。

3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（P－ΔL曲线）。

4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。

二、实验设备（1分）

机器型号名称电子万能试验机

测量尺寸的量具名称游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据 （2分）

实 验 前 实试验件材规测量料 格 部位 各部位的 沿两正交方向测得的数值 平均值 最小 平均值 截面尺寸d0 (mm) 截面 面积 计算 长度 L 0实 验 后 断口截面尺寸（mm） 平 均 沿两正交方向测得的数值 值 截 面 面 积 断后长度 屈 服 载 荷 最大载荷Pb(N)A0 (mm2) Ps(N)d0 (mm) d1A1 (mm) 2L1(mm) 1 低碳钢 中 2 下 1 1 上 2 2 10mm 左右 1 78.5 24 左右 2343KKN N左左右 右 2 1 上 2 铸铁 1 中 2 1 下 2 15KN左右

四、实验结果处理 （4分）

sbPsA0PbA0 ＝300MPa 左右 ＝420MPa 左右

＝20～30％左右 ＝60～75％左右

L1L0100％ L0A0A1100％ A0＝五、回答下列问题（2分，每题0.5分）

1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。 略

2、画出拉伸曲线图。

3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。

低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。

4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？ 相同

延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。

压缩实验报告

一、实验目的（1分）

1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb。

2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。

二、实验设备 （1分）

机器型号名称电子万能试验机 （0.5分）

测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm （0.5分）

三、实验数据（1分）

试 件 尺 寸 试件 试件 规格 材料 h/d 直 径 d(mm) 平均值 屈服 最大载荷 截面面积A0(mm) 2载荷 P(N) s沿两正交方向测得数据 Pb(N) 低 碳 钢 铸 铁 20/15 1 2 1 2 15 176.6 130000 左右 四、实验结果处理 （2分）

bPb =740MPaA0左右

五、回答下列思考题（3分）

1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。 略

2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略

3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫？

当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。

4. 对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？

1h03 d0试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。试件越短，影响越明显。

若试件过长，容易产生失稳现象。 5. 铸铁的压缩破坏形式说明了什么？ 铸铁的抗剪能力低于抗压能力。

测定弹性模量E实验报告

一、实验目的 （1分）

1. 测定常用金属材料的弹性模量Ｅ

二、实验设备 （1分）

机器型号名称 电子万能试验机

测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm 引伸计标距 50 mm

三、实验数据 （2分）

实 验 前 截面尺寸d0 (mm) 实验材料 试件规格 测量部位 沿两正交方向测得的数值 各部位的平均值 截面面积2A0 计算长度L 0d0 最小平均值 (mm) (mm) 1 上 2 1 低碳钢 中 2 1 下 2 50 坐标值 载荷P 变形△L 1点 2点 3点 4点 5点 6点 四、实验结果处理（3分）

EFNL0（约A0L200Gpa）

五、画出Fl曲线图 （1分）

六、讨论题 （2分）

1. 试件尺寸和形式对测定E有无影响？ 无影响

弹性模量E是只与材料有关的量，与其他量无关。

2. 影响实验结果的因素是什么？为何要用等量增载法进行实验？

扭转实验报告

一、实验目的（1分）

1. 观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。 2. 测定低碳钢的剪切屈服极限s和剪切强度极限b。 3. 测定铸铁的剪切强度极限b。

二、实验设备 （1分）

机器型号名称 电子扭转试验机 选择量程：钢 Nm 精度 Nm

铸铁 Nm 精度 Nm

测直径量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据和计算结果 （6分）

直 径 试件材料 测量部位 沿两正交方向测得的数值 平均值 最小平均值 d（mm） 抗扭载 面模量 屈服 扭矩 破坏 扭矩 屈服 极限 强度 极限 Wt （mm3） Ts （Nm） Tb （Nm） s （MPa） b （MPa） 上 低 碳 钢 下 中 1 2 1 2 1 2 10mm 左右 200 左右 35左右 85 左右 175 425左左右 右 上 铸 中 铁 下 1 2 1 2 1 2 10mm 左右 200 左右 60 左右 300 左右

四、回答下列问题（2分）

1. 画出低碳钢和铸铁试件实验前、后的图形。

略

2. 绘制铸铁和低碳钢两种材料的T曲线图。

略

3. 低碳钢和铸铁材料扭转破坏断口有何不同？为什么？

低碳钢材料在横截面发生剪断破坏，铸铁在与轴线成450螺旋面发生拉断破坏。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉和抗压能力。铸铁的抗拉能力小于抗剪能力和抗压能力。

4. 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，并归纳这两种材料的机械性能。 变形情况和破坏特点略。

低碳钢的抗剪能力小于抗拉压能力，延伸率和断面收缩率大。 铸铁的抗拉能力小于抗剪能力，抗剪能力小于抗压能力。

纯弯曲梁正应力实验报告

一、实验目的（1分）

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。 3. 掌握电测法的基本原理

二、实验设备（1分）

静态电阻应变仪型号名称 CM-1A-20静态竖直电阻应变仪

实验装置或万能试验机的型号名称 纯弯曲梁实验装置 量具的名称 游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据（5分）

梁试件的截面尺寸h 40 b 20 （mm） 支座与力作用点的距离a 150（mm） 弹性模量E 210000 MPa

各点到中性层的位置：y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 载荷 （N） P应 变 仪 读 数（×10-6） 1点 2点 读数 2 增量 2 3点 读数 3 增量 3 4点 读数 4 增量 4 5点 读数 5 增量 5 6点 读数 6 增量 6 7点 读数 7 增量 7 读数 增量 1 1 P 平均 1点 2点 3点 4点 5点 6点 7点 应变片位置 实验应力值（MPa） 理论应力值（MPa） 相对误差（%） 四、应力分布图（1分）

 误差允许范围内应服从线性分布

五、回答下列思考题（2分）

y1. 为什么要把温度补偿片贴在与构件相同的材料上？ 削去测量过程中温度对构件变形的影响。 2. 影响实验结果的主要因素是什么？ （1） 调零 （2） 准确加载

（3） 应变片位置是否准确 （4） 读书是否精确

3. 弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？ 不受弹性模量的影响

iMyi 与弹性模量无关 Iz主应力的测定报告

一、实验目的（1分）

1. 测定薄壁圆筒表面上一点的主应力。 2. 测定簿壁圆筒所受的弯矩和扭矩。 3. 掌握电阻应变花的使用。

二、实验设备（1分）

弯扭组合实验装置的型号名称 弯扭组合实验装置

静态电阻应变仪的型号名称 CM-1A-20量具的名称

静态竖直电阻应变仪

游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据 (1分)

构件材料： 铝合金

弹性模量E= 70 GPa 或E= 71 GPa 泊松比= 0.33

= 0.33

构件尺寸：外径D= 40 mm 内径d= 34 mm 构件抗弯截面模量W= 3 （cm）3 构件抗扭截面模量Wt= 6 （cm）3 臂长a= 20 cm

自由端端部到测点的距离l= 30 cm

载荷 （N） 片1 P应 变 仪 读 数（×10-6） A点 片2 1 1 1B点 片3 2片1’ 3片2’ 1 2片3’ 2 3P 2 2 3 3  11 2 3 3 四、计算A及B点实测主应力和主方向（2分）

A：

1E1122()()()4545450450 312224545 tg20

20454511B：1＝[4545] 3＝[45－45]

EE五、计算A及B点的理论主应力和主方向（2分）

A：

M30NmT20NmM10MPaWT3.33MPaW2

110.89MPa＝2321.56MPa22tg217.6或72.4B：

13.33MPa＝45或45 33.33MPa

六、计算M和T（2分）

EnMEmW M1

七、回答下列思考题（1分）

1. 试求实测主应力、主方向与理论主应力、主方向的误差。引起误差的因素有哪些？ 应变片粘贴位置、人为读数影响。

2. 在弯扭组合变形下怎样改变贴片方案，才能简便测出扭矩？ 中性层45度方向贴一应变片，间接测出扭矩