《材料力学实验》2014版教学大纲

《材料力学实验》教学大纲

课程编号：2702001     课程类别：基础课     适用专业：机械、机电     课程属性：独立设课   

实验学时：28    学分：1.5      执笔人：程玲      审定人：杨德生         审批人：徐文娟

一、实验性质及教学目标

《材料力学实验》是面向机械、机电专业开设的独立设课的一门必修课，是研究测定材料力学性质和结构强度性能的实验理论、实验技术和实验方法的基础课程。
    通过本门课程的学习，可以使学生掌握机测法、电测法和光测法三种测试方法，使学生掌握工程结构实验应力分析的基本技能以及验证材料力学理论的基本方法，提高实践动手能力和工程意识，为后续课程的学习和实践奠定基础。

二、实验项目

备注：另有绪论课1学时，操作考试1学时。

三、实验概述

实验一：拉伸实验

目的：测定及分析低碳钢和灰铸铁拉伸时的力学性能和特点（包括变形、强度和破坏形式等）。

原理概述：正应力计算公式。

方法与手段：

1．用游标卡尺测量试件直径；

2．通过液压万能试验机测量载荷（屈服载荷和强度载荷）。

应得到的实验结果和数据：

1．低碳钢拉伸：计算出屈服强度、强度极限以及断面收缩率和延伸率；

2．灰铸铁拉伸：计算出强度极限。

实验二：压缩实验

目的：测定及分析低碳钢和灰铸铁压缩时的力学性能和特点（包括变形、强度和破坏形式等）。

原理概述：正应力计算公式。

方法与手段：

1．用游标卡尺测量试件直径；

2．通过液压万能试验机测量载荷（屈服载荷和强度载荷）。

应得到的实验结果和数据：

1．低碳钢压缩：计算出屈服强度；

2．灰铸铁压缩：计算出强度极限。

实验三：剪切实验

目的：测定两种材料的剪切强度极限，掌握剪切实验方法。

原理概述：。

方法与手段：

1．用游标卡尺测量试件直径；

2．通过液压万能试验机测量载荷（强度载荷）。

应得到的实验结果和数据：计算出剪切强度极限。

实验四：冲击实验

目的：测定两种材料冲击韧度，掌握冲击实验方法。

原理概述：。

方法与手段：

    ⒈ 用游标卡尺测量试件缺口处截面尺寸；

⒉ 测量冲击初角和冲击末角。

应得到的实验结果和数据：

试件缺口处横截面尺寸以及冲击初角和冲击末角。

实验五：扭转实验

目的：测定剪切屈服极限和剪切强度极限，掌握扭转实验方法。

原理概述：，——（钢）；——（铁）。

方法与手段：

    1．游标卡尺——测量试件直径；

2．扭转试验机——测量载荷（屈服载荷和强度载荷——扭矩）；

3．扭转角和。

应得到的实验结果和数据：

1．低碳钢扭转：计算出剪切屈服极限、剪切强度极限及相应转角；

2．灰铸铁扭转：计算出剪切强度极限及转角。

实验六：值测定

目的：测定低碳钢剪切弹性模量，掌握G值测定实验方法。

原理概述：剪切胡克定律。

方法与手段：

    1．游标卡尺——测量试件直径、标距及摆臂；

2．百分表——测量相对位移。

应得到的实验结果和数据：通过百分表的读数计算出相对转角，从而计算出剪切弹性模量。

实验七：应变片粘贴

目的：掌握应变片粘贴工艺，熟悉电测实验原理。

原理概述：

利用拉伸法测、值原理，在板试件上粘贴纵向和横向应变片各一片。

方法与手段：应变片粘贴时保证基准点与基准线对齐。

应得到的实验结果和数据：保证贴片牢靠，位置准确，方向正确。

实验八：值、值测定

目的：测量材料弹性常数，掌握电阻应变仪不同的组桥方式和测试原理。

原理概述：利用单向拉伸下正应力计算公式和拉压胡克定律测定值；通过横向线应变与纵向线应变之比确定泊松比值。

方法与手段：

1．电阻应变仪测得纵向和横向线应变；

2．液压万能试验机测得拉伸载荷；

3．游标卡尺测得截面尺寸。

应得到的实验结果和数据：测得纵向和横向应变，计算出材料的弹性模量和泊松比。

实验九：弯曲正应力测定

目的：测定纯弯曲梁上正应力的分布规律，掌握电测实验误差分析方法。

原理概述：，。

方法与手段：

1．游标卡尺测得截面尺寸；

2．电阻应变仪测得各测点应变。

应得到的实验结果和数据：通过应变仪测得各测点的应变值，计算弯曲正应力并与理论值进行比较，从而进行误差分析。

实验十：主应力测定

目的：测定弯扭组合变形梁上某一点的主应力大小及方向，学习电阻应变花的使用；

原理概述：

         

 

方法与手段：

1．游标卡尺测得截面尺寸；

2．电阻应变仪测得测点各方向应变。

应得到的实验结果和数据：通过应变仪测得各测点的应变值，计算主应力并与理论值进行比较，从而进行误差分析。

实验十一：叠梁正应力分析

目的：测定组合梁某一截面上各测点正应力分布规律，进一步掌握电测实验方法。

原理概述：，。

方法与手段：

1．游标卡尺测得截面尺寸；

2．电阻应变仪测得各测点应变。

应得到的实验结果和数据：通过应变仪测得叠梁某一截面各测点的应变值，计算弯曲正应力并与理论值进行比较，从而进行误差分析。

实验十二：缺口梁应力分析

目的：测定缺口梁缺口处的应力，分析应力集中现象。

原理概述：，。

方法与手段：

1．游标卡尺测得截面尺寸；

2．电阻应变仪测得各测点应变。

应得到的实验结果和数据：通过应变仪测得缺口梁某一截面各测点的应变值，计算弯曲正应力，并与理论值进行比较，从而进行误差分析。

实验十三：光测结构应力分析

目的：测定模型材料的条纹值和条纹级数，分析模型的应力分布规律。

原理概述：，。

方法与手段：利用平面偏振光场和圆偏振光场分别测得等倾线和等差线。

应得到的实验结果和数据：通过光测仪测得模型试件的等差线的条数，计算主应力的差值，掌握应力分布规律。

实验十四：动态梁稳态动应力分析

目的：学习工程构件动应力测量方法；测定梁在振动中的最大、最小动应力及其振动频率。

原理概述：

     

方法与手段：

1．测量应变时，电阻应变片和，和采用半桥互补联接方法；

2．应用静动态综合测试仪和计算机显示、记录动应变波形。

应得到的实验结果和数据：通过动态测试，计算出梁在振动中的最大、最小动应力及振动频率。

 

四、主要仪器设备

五、教学形式

教师讲授和学生分组独立完成实验。

六、考核方式与成绩评定方法

学生成绩由平时成绩、实验报告成绩和实验操作考试成绩三部分组成，各部分所占比例如下：

七、教材及主要参考资料

以《材料力学实验指导书》为主，参照《材料力学实验》自编教材。

八、说明 

略