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材料力学试验思考题

材料力学试验思考题
材料力学试验思考题

二:

1. 为何低碳钢压缩时测不出破坏荷载,而铸铁压缩时测不出屈服荷载?

低碳钢延伸率大,在承受压缩荷载时,起初变形较小,力的大小沿直线上升,载荷进一步加大时,试件被压成鼓形,最后压成饼形而不破坏,故其强度极限无法测定。也就是说低碳钢压缩时弹性模量E和屈服极限σS与拉伸时相同,不存在抗压强度极限。

铸铁是脆性材料其情况正好与低碳钢相反,没有屈服现象,所以压缩时测不出屈服载荷。

2. 根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因,并与拉伸破坏作比较。

在铸铁试件压缩时与轴线大致成45 度的斜截面具有最大的剪应力, 故破坏

断面与轴线大致成45 度.

3. 通过拉伸和压缩实验,比较低碳钢的屈服极限在拉伸和压缩时的差别

屈服极限: 屈服极限是使试样产生给定的永久变形时所需要的应力, 金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时, 虽然应力不再增加, 但是试样仍发生明

显的塑性变形, 这种现象称为屈服.

低碳钢的拉伸屈服极限: 有一个比较明显的点, 即试件会比较明显的被突然拉长. 低碳钢的压缩屈服极限: 没有有一个比较明显的点. 因为它会随压力增加, 截面积

变大.

4. 铸铁拉伸和压缩时两种实验求出的铸铁材料的强度极限差别如何

铸铁的抗压强度要高于抗拉强度。铸铁件抗压不抗拉

三:

1.影响纯弯曲梁正应力电测实验结果准确性的主要因素是什么

(1)温度,传感器的灵敏度

(2)应变片的方向和上下位置,是否进行温度补偿

梁的摆放位置、下端支条位置,加载力位置,是否满足中心部位的纯弯

(3)应变片的方向和贴片位置是否准确

是否进行温度补偿

梁的摆放位置

下端支撑位置

加载力位置,是否满足中心部位的纯弯

5.材料力学,矩形梁弯曲时正应力分布电测试验,在中性层上理论计算应变值等于0,而实际测量值不等于0,为什么?

梁不是精确地对称或应变片没有处在绝对的中性层

(2)实际测量时应力不为零除了测量时的误差意外,最重要的是在实际问题中,你很难将应变片贴到梁的中性层上。如果你测得的应力数值不大,但与载荷成比例增加就可以肯定是中性轴应变片贴的不准,至于偏上还是偏下,那要看应力的正负和外载情况。

四:低碳钢和铸铁的扭转实验的思考题

1、安装试件时,为什么试件的纵轴线与试验机夹头的轴线要重合?

2、试件受扭时,表层的材料处于什么应力状态

3、低碳钢拉伸和扭转的断裂方式是否一样?破坏原因是否相同?

4、铸铁在压缩和扭转时,断口外缘都与轴线成45度,破坏原因是否相同?

2、1、试件所受扭矩的中心线就是试件的轴线。所加的外力矩的中心线是试验机夹头的轴线。若两者不重回,则加在试件上的外力矩就不等于试验机所显示的力矩大小,所测出的值就是错误的。

2、处于扭转切应力状态。

3、低碳钢拉伸和扭转时断裂方式不一样。拉伸的断裂方式是拉断,试件受正应力。表现为断裂截面收缩、断裂后试件总长大于原试件长度。扭转的断裂方式是剪断,试件受切应力。表现为试样表面的横向与纵向出现滑移线,最后沿横截面被剪断,断裂截面面积不变,试件总长不变。

4、铸铁压缩破坏时,断口方位角约为55°-60°,在该截面上存在较大的切应力,所以,其破坏方式是剪断。扭转时,所受的外力也是剪力,所以,破坏方式与压缩时相同,为剪断。

3、

材料力学试验

第五章材料力学实验 5.1 拉伸 拉伸是材料力学最基本的实验,通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数,如弹性模量、强度、塑性等。 一.实验目的 1.测定塑性材料的上下屈服强度R eH 、R eL 、抗拉强度R m 、断后延伸率A和截面收缩率Z;测定脆性材料的抗拉强度R m; 2.掌握用引伸计测定塑性材料的弹性模量的方法; 3.绘制材料的载荷-位移曲线; 4.观察和分析上述两种材料在拉伸过程中的各种现象,并比较它们力学性质的差异; 5.了解电子万能材料试验机的构造和工作原理,掌握其使用方法。 二.仪器、设备及试件 电子万能材料试验机,引伸计,游标卡尺等。 最常见的拉伸试件的截面是圆形和矩形,如图5.1-1(a)、(b)所示。 l)是待测部分的主体,其截面积为S0。按标试件分为夹持部分、过渡段和待测部分。标距( l)与其截面积(S0)之间的关系,拉伸试件可分为比例试件和非比例试件。按国家标准GB228-2002距( 的规定,比例试件的有关尺寸如下表5.1-1。 表5.1-1 三.实验原理

1.塑性材料弹性模量的测试 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E ,也叫杨氏模量。因此金属材料拉伸时弹性模量E 的测定是材料力学最主要最基本的一个实验。 测定材料弹性模量E 一般采用比例极限内的拉伸实验,材料在比例极限内服从虎克定律,其荷载与变形关系为: ES Fl l = ? (5.1-1) 若已知载荷F 及试件尺寸,只要测得试件标距内的伸长量Δl 或纵向应变即可得出弹性模量E 。 000 Fl F E lS S = =? (5.1-2) 本实验采用引伸计在试件预拉后,夹持在试件的标距范围内,并在弹性阶段测试;当进入过弹性阶段或屈服阶段,取下引伸计。其中塑性材料的拉伸实验不间断。 2.塑性材料的拉伸(低碳钢) 实验原理如图5.1-2(a )所示,首先,实验各参数的设置由PC 传送给测控中心后开始实验,拉伸时,力传感器和引伸计分别通过两个通道将式样所受的载荷和变形连接到测控中心,经相关程序计算后,再在PC 机上显示出各相关实验结果。 图5.1-2(b )所示是典型的低碳钢拉伸图。 当试件开始受力时,因夹持力较小,其夹持部分在夹头内有滑动,故图中开始阶段的曲线斜率 低碳钢的屈服阶段通常为较为水平的锯齿状(图中的B ′-C 段),与最高载荷B ′对应的应力称上屈服极限,由于它受变形速度等因素的影响较大,一般不作为材料的强度指标;同样,屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。除此之外屈服过程中的最小值(B 点)作为屈服强度R e L : el el F R S = (5.1-3) 当屈服阶段结束后(C 点),继续加载,载荷—变形曲线开始上升,材料进入强化阶段。若在这一阶段的某一点(如D 点)卸载至零,则可以得到一条与比例阶段曲线基本平行的卸载曲线。此时立即再加载,则加载曲线沿原卸载曲线上升到D 点,以后的曲线基本与未经卸载的曲线重合。可见

材料力学思考题答案

材料力学复习思考题 1. 材料力学中涉及到的内力有哪些?通常用什么方法求解内力? 轴力,剪力,弯矩,扭矩。用截面法求解内力 2. 什么叫构件的强度、刚度与稳定性?保证构件正常或安全工作的基本要求是什么?杆件的基本变形形式有哪些? 构件抵抗破坏的能力称为强度。 构件抵抗变形的能力称为刚度。 构件保持原有平衡状态的能力称为稳定性。 基本要求是:强度要求,刚度要求,稳定性要求。 基本变形形式有:拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲。 3. 试说出材料力学的基本假设。 连续性假设:物质密实地充满物体所在空间,毫无空隙。 均匀性假设:物体内,各处的力学性质完全相同。 各向同性假设:组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。 小变形假设:材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形或位移,其大小远小于其原始尺寸 。 4. 什么叫原始尺寸原理?什么叫小变形?在什么情况下可以使用原始尺寸原理? 可按结构的变形前的几何形状与尺寸计算支反力与内力叫原始尺寸原理。 可以认为是小到不至于影响内力分布的变形叫小变形。 绝大多数工程构件的变形都极其微小,比构件本身尺寸要小得多,以至在分析构件所受外力(写出静力平衡方程)时可以使用原始尺寸原理。 5. 轴向拉伸或压缩有什么受力特点和变形特点。 受力特点:外力的合力作用线与杆的轴线重合。 变形特点:沿轴向伸长或缩短 6. 低碳钢在拉伸过程中表现为几个阶段?各有什么特点?画出低碳钢拉伸时的应力-应变曲线图,各对应什么应力极限。 弹性阶段:试样的变形完全弹性的,此阶段内的直线段材料满足胡克定律εσE =。 p σ --比例极限。 e σ—弹性极限。 屈服阶段:当应力超过b 点后,试样的荷载基本不 变而变形却急剧增加,这种现象称为屈服。s σ--屈 服极限。 强化阶段:过屈服阶段后,材料又恢复了抵抗变形 的能力, 要使它继续变形必须增加拉力.这种现象 称为材料的强化。b σ——强度极限 局部变形阶段:过e 点后,试样在某一段内的横截 面面积显箸地收缩,出现 颈缩 (necking)现象, 一直到试样被拉断。对应指标为伸长率和断面收缩率。 7. 什么叫塑性材料与脆性材料?衡量材料塑性的指标是什么?并会计算延伸率和断面收缩率。

材料力学实验报告册概要

实验日期_____________教师签字_____________ 同组者_____________审批日期_____________ 实验名称:拉伸和压缩试验 一、试验目的 1.测定低碳钢材料拉伸的屈服极限σs 、抗拉强度σb、断后延伸率δ及断 面收缩率ψ。 2.测定灰铸铁材料的抗拉强度σb、压缩的强度极限σb。 3.观察低碳钢和灰铸铁材料拉伸、压缩试验过程中的变形现象,并分析 比较其破坏断口特征。 二、试验仪器设备 1.微机控制电子万能材料试验机系统 2.微机屏显式液压万能材料试验机 3.游标卡尺 4.做标记用工具 三、试验原理(简述) 1

四、试验原始数据记录 1.拉伸试验 低碳钢材料屈服载荷 最大载荷 灰铸铁材料最大载荷 2.灰铸铁材料压缩试验 直径d0 最大载荷 教师签字:2

五、试验数据处理及结果 1.拉伸试验数据结果 低碳钢材料: 铸铁材料: 2.低碳钢材料的拉伸曲线 3.压缩试验数据结果 铸铁材料: 3

4.灰铸铁材料的拉伸及压缩曲线: 5.低碳钢及灰铸铁材料拉伸时的破坏情况,并分析破坏原因 ①试样的形状(可作图表示)及断口特征 ②分析两种材料的破坏原因 低碳钢材料: 灰铸铁材料: 4

6.灰铸铁压缩时的破坏情况,并分析破坏原因 六、思考讨论题 1.简述低碳钢和灰铸铁两种材料的拉伸力学性能,以及力-变形特性曲线 的特征。 2.试说明冷作硬化工艺的利与弊。 3.某塑性材料,按照国家标准加工成直径相同标距不同的拉伸试样,试 判断用这两种不同试样测得的断后延伸率是否相同,并对结论给予分析。 5

七、小结(结论、心得、建议等)6

材料力学试验思考题

二: 1. 为何低碳钢压缩时测不出破坏荷载,而铸铁压缩时测不出屈服荷载? 低碳钢延伸率大,在承受压缩荷载时,起初变形较小,力的大小沿直线上升,载荷进一步加大时,试件被压成鼓形,最后压成饼形而不破坏,故其强度极限无法测定。也就是说低碳钢压缩时弹性模量E和屈服极限σS与拉伸时相同,不存在抗压强度极限。 铸铁是脆性材料其情况正好与低碳钢相反,没有屈服现象,所以压缩时测不出屈服载荷。 2. 根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因,并与拉伸破坏作比较。 在铸铁试件压缩时与轴线大致成45 度的斜截面具有最大的剪应力, 故破坏 断面与轴线大致成45 度. 3. 通过拉伸和压缩实验,比较低碳钢的屈服极限在拉伸和压缩时的差别 屈服极限: 屈服极限是使试样产生给定的永久变形时所需要的应力, 金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时, 虽然应力不再增加, 但是试样仍发生明 显的塑性变形, 这种现象称为屈服. 低碳钢的拉伸屈服极限: 有一个比较明显的点, 即试件会比较明显的被突然拉长. 低碳钢的压缩屈服极限: 没有有一个比较明显的点. 因为它会随压力增加, 截面积 变大. 4. 铸铁拉伸和压缩时两种实验求出的铸铁材料的强度极限差别如何 铸铁的抗压强度要高于抗拉强度。铸铁件抗压不抗拉 三: 1.影响纯弯曲梁正应力电测实验结果准确性的主要因素是什么 (1)温度,传感器的灵敏度

(2)应变片的方向和上下位置,是否进行温度补偿 梁的摆放位置、下端支条位置,加载力位置,是否满足中心部位的纯弯 (3)应变片的方向和贴片位置是否准确 是否进行温度补偿 梁的摆放位置 下端支撑位置 加载力位置,是否满足中心部位的纯弯 5.材料力学,矩形梁弯曲时正应力分布电测试验,在中性层上理论计算应变值等于0,而实际测量值不等于0,为什么? 梁不是精确地对称或应变片没有处在绝对的中性层 (2)实际测量时应力不为零除了测量时的误差意外,最重要的是在实际问题中,你很难将应变片贴到梁的中性层上。如果你测得的应力数值不大,但与载荷成比例增加就可以肯定是中性轴应变片贴的不准,至于偏上还是偏下,那要看应力的正负和外载情况。

材料力学思考题答案课件.doc

材料力学复习思考题 1.材料力学中涉及到的内力有哪些?通常用什么方法求解内力? 轴力,剪力,弯矩,扭矩。用截面法求解内力 2.什么叫构件的强度、刚度与稳定性?保证构件正常或安全工作的基本要求是 什么?杆件的基本变形形式有哪些? 构件抵抗破坏的能力称为强度。 构件抵抗变形的能力称为刚度。 构件保持原有平衡状态的能力称为稳定性。 基本要求是:强度要求,刚度要求,稳定性要求。 基本变形形式有:拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲。 3.试说出材料力学的基本假设。 连续性假设:物质密实地充满物体所在空间,毫无空隙。 均匀性假设:物体内,各处的力学性质完全相同。 各向同性假设:组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。 小变形假设:材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形或位移, 其大小远小于其原始尺寸。 4.什么叫原始尺寸原理?什么叫小变形?在什么情况下可以使用原始尺寸原 理? 可按结构的变形前的几何形状与尺寸计算支反力与内力叫原始尺寸原理。 可以认为是小到不至于影响内力分布的变形叫小变形。 绝大多数工程构件的变形都极其微小,比构件本身尺寸要小得多,以至在分析构件所受外力(写出静力平衡方程)时可以使用原始尺寸原理。 5.轴向拉伸或压缩有什么受力特点和变形特点。 受力特点:外力的合力作用线与杆的轴线重合。 变形特点:沿轴向伸长或缩短 6.低碳钢在拉伸过程中表现为几个阶段?各有什么特点?画出低碳钢拉伸时 的应力-应变曲线图,各对应什么应力极限。 弹性阶段:试样的变形完全弹性的,此阶段内的直线段材料满足胡克定律E。 比例极限。 p-- e—弹性极限。 屈服阶段:当应力超过 b 点后,试样的荷载基本不 变而变形却急剧增加,这种现象称为屈服。s-- 屈 服极限。 强化阶段:过屈服阶段后,材料又恢复了抵抗变 形的能力,要使它继续变形必须增加拉力. 这种 现象称为材料的强化。b——强度极限 局部变形阶段:过e 点后,试样在某一段内的横截 面面积显箸地收缩,出现颈缩(necking) 现象, 一直到试样被拉断。对应指标为伸长率和断面收缩率。 7.什么叫塑性材料与脆性材料?衡量材料塑性的指标是什么?并会计算延伸 率和断面收缩率。

材料力学实验参考

实验一、测定金属材料拉伸时的力学性能 一、实验目的 1、测定低碳钢的屈服极限s σ,强度极限b σ,延伸率δ和面积收缩率ψ。 2、测定铸铁的强度极限b σ。 3、观察拉伸过程中的各种现象,并绘制拉伸图(l F ?-曲线)。 二、仪器设备 1、液压式万能试验机。 2、游标卡尺。 三、实验原理简要 材料的力学性质s σ、b σ、δ和ψ是由拉伸破坏试验来确定的。试验时,利用试验机自动绘出低碳钢拉伸图和铸铁拉伸图。对于低碳材料,确定屈服载荷s F 时,必须缓慢而均匀地使试件产生变形,同时还需要注意观察。测力回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷s F ,继续加载,测得最大载荷b F 。试件在达到最大载荷前,伸长变形在标距范围内均匀分布。从最大载荷开始,产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后,截面面积迅速减小,继续拉伸所需的载荷也变小了,直至断裂。 铸铁试件在极小变形时,就达到最大载荷,而突然发生断裂。没有流动和颈缩现象,其强度极限远低于碳钢的强度极限。 四、实验过程和步骤 1、用游标卡尺在试件的标距范围内测量三个截面的直径,取其平均值,填入记录表内。取三处中最小值作为计算试件横截面积的直径。 2、 按要求装夹试样(先选其中一根),并保持上下对中。 3、 按要求选择“试验方案”→“新建实验”→“金属圆棒拉伸实验”进行试验,详细操 作要求见万能试验机使用说明。 4、 试样拉断后拆下试样,根据试验机使用说明把试样的l F ?-曲线显示在微机显示屏 上。从低碳钢的l F ?-曲线上读取s F 、b F 值,从铸铁的l F ?-曲线上读取b F 值。 5、 测量低碳钢(铸铁)拉断后的断口最小直径及横截面面积。 6、 根据低碳钢(铸铁)断口的位置选择直接测量或移位方法测量标距段长度1l 。 7、 比较低碳钢和铸铁的断口特征。

《材料力学》实验报告

材料力学 实验报告 对应课程 学号 学生 专业 班级 指导教师 成绩总评 学年第学期

目录 1.低碳钢及铸铁拉伸破坏实验???????????????(3 ) 2.低碳钢及铸铁压缩破坏实验???????????????(8 ) 3.引伸计法测定材料的弹性模量??????????????( 12 ) 4.低碳钢及铸铁扭转破坏实验???????????????(15) 5.载荷识别实验?????????????????????( 19) 成绩总评定 : 拉伸压缩测E扭转载荷识别

低碳钢及铸铁拉伸破坏实验 实验日期: 同组成员: 一、实验目的及原理 二、实验设备和仪器 1、试验机名称及型号: 吨位: 精度: 2、量具名称: 精度: 三、实验步骤 (一)、低碳钢、铸铁拉伸实验步骤:

四、试样简图 低碳钢试样 实验前实验后试 样 简 图 铸铁试样 实验前实验后试 样 简 图

五、实验数据及计算 低碳钢拉伸试验 (一)试件尺寸 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)(2)(1)(2)(1) ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 断后标断口直径 d 1 ( mm )距 L1 12平均( mm )断口(颈缩处)最小横截面面 积 A1 ( mm2 ) 屈服极限:强度极限:断后延伸率: F s s (MPa) A0 F b b (MPa) A0 ( L 1 L O ) 100% L0

A0 A1100% 断面收缩率: A0 铸铁拉伸试验 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)(2)(1)(2)(1) ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 F b 强度极限:b(MPa ) (二)绘出低碳钢的“力—位移、及铸铁的“ 力-位移”曲线低碳钢铸铁

材料力学实验

1,为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外). 2, 分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状, 且有450的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。. 3,分析铸铁试件压缩破坏的原因. 答:铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成45°~50°夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏. 4,低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料? 答:低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。 通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。 5,试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么? 答: 弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。 6, 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量? 答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同,采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态,以保证实验结果的可靠性。 7, 试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么措施? 答:检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。 8,测G时为什么必须要限定外加扭矩大小? 答:所测材料的G必须是材料处于弹性状态下所测取得,故必须控制外加扭矩大小。 9, 碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.

材料力学习题答案

材料力学习题答案2 7.3 在图示各单元体中,试用解析法和图解法求斜截面ab 上的应力。应力的单位为MPa 。 解 (a) 如受力图(a)所示 ()70x MPa σ=,()70y MPa σ=-,0xy τ=,30α= (1) 解析法计算(注:P217) () cos 2sin 222 70707070 cos 6003522x y x y xy MPa ασσσσσατα +-=+--+=+-= ()7070sin cos 2sin 60060.622 x y xy MPa ασστατα-+=+=-= (2) 图解法 作O στ坐标系, 取比例1cm=70MPa, 由x σ、xy τ定Dx 点, y σ、yx τ定Dy 点, 连Dx 、Dy , 交τ轴于C 点, 以C 点为圆心, CDx 为半径作应力圆如图(a1)所示。由CDx 起始, 逆时针旋转2α= 60°,得D α点。从图中可量得 D α点的坐标, 便是ασ和ατ数值。 7.4 已知应力状态如图所示,图中 应力单位皆为MPa 。试用解析法及图解 法求: (1) 主应力大小,主平面位置; (2) 在单元体上绘出主平面位置及主应力方向;

(3) 最大切应力。 解 (a) 受力如图(a)所示 ()50x MPa σ=,0y σ=,()20xy MPa τ= (1) 解析法 (数P218) 2max 2min 22x y x y xy σσσσστσ+-?? ? =±+? ?? ?? () ( )2 25750050020722MPa MPa ?+-???=±+=? ?-???? 按照主应力的记号规定 ()157MPa σ=,20σ=,()37MPa σ=- 022 20 tan 20.8500xy x y τασσ?=-=-=---,019.3α=- ()13max 577 3222MPa σστ-+=== (2) 图解法 作应力圆如图(a1)所示。应力圆 与σ轴的两个交点对应着两个主应 力1σ、3σ 的数值。由x CD 顺时针旋 转02α,可确定主平面的方位。应力 圆的半径即为最大切应力的数值。 主应力单元体如图(a2)所示。 (c) 受力如图(c)所示 0x σ=,0y σ=,()25xy MPa τ= (1) 解析法

材料力学实验指导书

一 拉伸试验 一、目的 1、测定低碳钢的流动极限(屈服极限)s σ,强度极限b σ,延伸率δ和面积收缩率?。 2、测定铸铁的强度极限b σ。 3、观察拉伸过程中的各种现象,并绘制拉伸图(l P ?-曲线)。 4、比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)机械性质的特点。 二、设备 1、液压式万能试验机。 2、游标卡尺。 三、试样 试件可制成圆形或矩形截面。常用试样为圆形截面的。如图1-7所示。试件中段用于测量拉伸变形,此段的长度o l 称为“标矩”,两端较粗部分是装入试验夹头中的,便于承受拉力,端部的形状视试验机夹头的要求而定,可制成圆柱形(1-7),螺纹形(图1-8)或阶梯形(图1-9)。 试验表明,试件的尺寸和形状对试验结果会有所影响,为了避免此各种影响,使各种材料的力学性质的数值能互相比较,所以对试件的尺寸和形状都有统一规定。目前我国规定的试样

有标准试件和比例试件两种,具体尺寸见表1-1, 0. A是圆形或矩形截面面积。 试件 标距 ) (mm l o 截面面积 ) (2 mm A 圆形试件 ) ( mm d 直径 延伸率表示 符号标准试件 长100 78.5 10 10 δ 短50 78.5 10 sδ比例试件 长 3. 11A任意任意 10 δ 短 65 .5A任意任意 s δ 四、原理 材料的力学性质 s σ、 b σ、δ和?是由拉伸破坏试验来确定的,试验时,利用试验机的自动绘图器绘出低碳钢拉伸图(图-10)和铸铁拉伸图(图1-11)。 对于低碳材料,图1-10上的B-C为流动阶段,B点所对应的应力值称为流动极限。确定 流动载荷 s p时,必须缓慢而均匀地使试件产生变形,同时还需要注意观察。测力盘主针回 转后所指示的最小载荷(第一次下降的最小载荷)即为流动载荷 s p,继续加载,测得最大

材料力学扭转实验实验报告

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

试题题库-—材料力学思考题

第1章绪论 一、选择题 1、关于确定截面内力的截面法的适用范围,有下列四种说法: (A)适用于等截面直杆; (B)适用于直杆承受基本变形; (C)适用于不论基本变形还是组合变形,但限于直杆的横截面; (D)适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。 正确答案是。 2、关于下列结论的正确性: (1)同一截面上正应力σ与剪应力τ必相互垂直。 (2)同一截面上各点的正应力σ必定大小相等,方向相同。 (3)同一截面上各点的剪应力必相互平行。 现有四种答案: (A)(1)对;(B)(1)、(2)对;(C)(1)、(3)对;(D)(2)、(3)对。 正确答案是。 3、下列结论中哪个是正确的: (A)若物体产生位移,则必定同时产生变形; (B)若物体各点均无位移,则该物体必定无变形; (C)若物体无变形,则必定物体内各点均无位移; (D)若物体产生变形,则必定物体内各点均有位移。 正确答案是。 4、根据各向同性假设,可认为构件的下列量中的某一种量在各方向都相同: (A)应力;(B)材料的弹性常数;(C)应变;(D)位移。 正确答案是。 5、根据均匀性假设,可认为构件的下列量中的某个量在各点处都相同: (A)应力;(B)应变;(C)材料的弹性常数;(D)位移。 正确答案是。 6、关于下列结论: (1)应变分为线应变ε和切应变γ;

(2)应变为无量纲量; (3)若物体的各部分均无变形,则物体内各点的应变均为零; (4)若物体内各点的应变均为零,则物体无位移。 现有四种答案: (A )(1)、(2)对; (B )(3)、(4)对; (C )(1)、(2)、(3)对; (D )全对。 正确答案是 。 7、单元体受力后,变形如图虚线所示,则切应变γ为 (A ) α; (B ) 2α; (C ) /22πα-; (D ) /22πα+。 正确答案是 。 二、填空题 1、根据材料的主要性能作如下三个基本假设 , 和 。 2、构件的承载能力包括 , 和 三个方面。 3、图示结构中,杆1发生 变形,杆2发生 变形,杆3发 生 变形。 4、图示为构件内A 点处取出的单元体,构件受力后单元体的位置为虚线所示,则称 d u/d x 为 ,d d v y 为 , )(21αα+为 。 τ τ ’

材料力学实验

材料力学实验 文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

实验一实验绪论 一、材料力学实验室实验仪器 1、大型仪器: 100kN(10T)微机控制电子万能试验机;200kN(20T)微机控制电子万能试验机;WEW-300C微机屏显式液压万能试验机;WAW-600C微机控制电液伺服万能试验机 2、小型仪器: 弯曲测试系统;静态数字应变仪 二、应变电桥的工作原理 三、材料力学实验与材料力学的关系 四、材料力学实验的要求 1、课前预习 2、独立完成 3、性能实验结果表达执行修约规定 4、曲线图一律用方格纸描述,并用平滑曲线连接 5、应力分析保留小数后一到二位

实验二轴向压缩实验 一、实验预习 1、实验目的 I、测定低碳钢压缩屈服点 II、测定灰铸铁抗压强度 2、实验原理及方法 金属的压缩试样一般制成很短的圆柱,以免被压弯。圆柱高度约为直径的倍~3倍。混凝土、石料等则制成立方形的试块。 低碳钢压缩时的曲线如图所示。实验表明:低碳钢压缩时的弹性模量E和屈服极限σε,都与拉伸时大致相同。进入屈服阶段以后,试样 越压越扁,横截面面积不断增大,试样抗压能力也继续增强,因而得不 到压缩时的强度极限。 3、实验步骤 I、放试样 II、计算机程序清零 III、开始加载 IV、取试样,记录数据 二、轴向压缩实验原始数据 指导老师签名:徐

三、轴向压缩数据处理 测试的压缩力学性能汇总 强度确定的计算过程: 实验三轴向拉伸实验 一、实验预习 1、实验目的 (1)、用引伸计测定低碳钢材料的弹性模量E; (2)、测定低碳钢的屈服强度,抗拉强度。断后伸长率δ和断面收缩率; (3)、测定铸铁的抗拉强度,比较两种材料的拉伸力学性能和断口特征。 2、实验原理及方法 I.弹性模量E及强度指标的测定。(见图) 低碳钢拉伸曲线铸铁拉伸曲线 (1)测弹性模量用等增量加载方法:F o =(10%~20%)F s , F n =(70%~80%)F s 加载方案为:F 0=5,F 1 =8,F 2 =11,F 3 =14,F 4 =17 ,F 5 =20 (单位:kN) 数据处理方法: 平均增量法 ) , ( ) ( 0取三位有效数 GPa l A l F E m om ? ? ? = δ(1) 线性拟合法 () GPa A l l F n l F F n F E om o i i i i i i? ? ∑ - ∑? ∑ ∑ - ∑ = 2 2 ) ( (2)

材料力学课后习题答案

8-1 试求图示各杆的轴力,并指出轴力的最大值。 解:(a) (1) 用截面法求内力,取1-1、2-2截面; (2) 取1-1截面的左段; 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段; (a (b) (c (d

220 0 0x N N F F F =-==∑ (4) 轴力最大值: max N F F = (b) (1) 求固定端的约束反力; 0 20 x R R F F F F F F =-+-==∑ (2) 取1-1截面的左段; 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段; 1 1 2

220 0 x N R N R F F F F F F =--==-=-∑ (4) 轴力最大值: max N F F = (c) (1) 用截面法求内力,取1-1、2-2、3-3截面; (2) 取1-1截面的左段; 110 20 2 x N N F F F kN =+==-∑ (3) 取2-2截面的左段; 220 230 1 x N N F F F kN =-+==∑ (4) 取3-3截面的右段; 1 1

330 30 3 x N N F F F kN =-==∑ (5) 轴力最大值: max 3 N F kN = (d) (1) 用截面法求内力,取1-1、2-2截面; (2) 取1-1截面的右段; 110 210 1 x N N F F F kN =--==∑ (2) 取2-2截面的右段; 3 1 2

220 10 1 x N N F F F kN =--==-∑ (5) 轴力最大值: max 1 N F kN = 8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解:(a) (b) (c) F

材料力学习题与答案

材料力学习题一 一、计算题 1.(12分)图示水平放置圆截面直角钢杆(2 ABC π = ∠),直径mm 100d =,m l 2=, m N k 1q =,[]MPa 160=σ,试校核该杆的强度。 2.(12分)悬臂梁受力如图,试作出其剪力图与弯矩图。 3.(10分)图示三角架受力P 作用,杆的截面积为A ,弹性模量为E ,试求杆的力和A 点的铅垂位移Ay δ。 4.(15分)图示结构中CD 为刚性杆,C ,D 处为铰接,AB 与DE 梁的EI 相同,试求E 端约束反力。 5. (15分) 作用于图示矩形截面悬臂木梁上的载荷为:在水平平面P 1=800N ,在垂直平面 P 2=1650N 。木材的许用应力[σ]=10MPa 。若矩形截面h/b=2,试确定其尺寸。

三.填空题 (23分) 1.(4分)设单元体的主应力为321σσσ、、,则单元体只有体积改变而无形状改变的条件是__________;单元体只有形状改变而无体积改变的条件是__________________________。 2.(6分)杆件的基本变形一般有______、________、_________、________四种;而应变只有________、________两种。 3.(6分)影响实际构件持久极限的因素通常有_________、_________、_________,它们分别用__________、_____________、______________来加以修正。 4.(5分)平面弯曲的定义为______________________________________。 5.(2分)低碳钢圆截面试件受扭时,沿 ____________ 截面破 坏;铸铁圆截面试件受扭时,沿 ____________ 面破坏。 四、选择题(共2题,9分) 2.(5分)图示四根压杆的材料与横截面均相同,试判断哪一根最容易失稳。答案:( ) 材料力学习题二 二、选择题:(每小题3分,共24分) 1、危险截面是______所在的截面。 A.最大面积; B .最小面积; C . 最大应力; D . 最大力。 2、低碳钢整个拉伸过程中,材料只发生弹性变形的应力围是σ不超过______。 A .σb ; B .σe ; C .σp ; D .σs

材料力学实验报告

青岛黄海学院实验指导书 课程名称:材料力学 课程编码: 04115003 主撰人:吕婧 青岛黄海学院

目录 实验一拉、压实验 (1) 实验二扭转实验 (6) 实验三材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (8) 实验四纯弯曲梁的正应力实验 (12)

实验一低碳钢拉伸实验 一、实验目的要求: (一)目的 σ、延伸率δ,截面收缩率ψ。 1.测定低碳钢的屈服极限σS,强度极限 b σ,观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,绘制拉伸时2.测定铸铁的强度极限 b 的P-l?曲线。 (二)要求 1.复习讲课中有关材料拉伸时力学性能的内容;阅读本次实验内容和实设备中介绍万能试验机的构造原理、操作方法、注意事项,以及有关千分表和卡尺的使用方法。 2.预习时思考下列问题:本次实验的内容和目的是什么?低碳钢在拉伸过程中可分哪几个阶段,各阶段有何特征?试验前、试验中、试验后需要测量和记录哪些数据?使用液压式万能试验机有哪些注意事项? 二、实验设备和工具 1.万能实验 2.千分尺和游标卡尺。 3.低碳钢和铸铁圆形截面试件。 三、实验性质: 验证性实验 四、实验步骤和内容: (一)步骤 1.取表距L =100mm.画线 2.取上,中,下三点,沿垂直方向测量直径.取平均值

3.实验机指针调零. 4.缓慢加载,读出 s P .b P .观察屈服及颈缩现象,观察是否出现滑移线. 5.测量低碳钢断裂后标距长度1l ,颈缩处最小直径1d (二)实验内容: 1.低碳钢试件 (1)试件 (2)计算结果 屈服荷载 s P =22.1KN 极限荷载 b P =33.2KN 屈服极限 s σ=s P /0A =273.8MPa 强度极限 b σ=b P /0A =411.3MPa 延伸率 δ=(1l -0l )/0l *100%=33.24% 截面收缩率ψ=(0A -1A )/0A *100%=68.40% (3)绘制低碳钢P~ l ? 曲线

材料力学实验报告标准答案

力学实验报告 标准答案 长安大学力学实验教学中心 目录 一、拉伸实验 (2) 二、压缩实验 (4)

三、拉压弹性模量E测定实验 (6) 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验 (8) 五、扭转破坏实验 (10) 六、纯弯曲梁正应力实验 (12) 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验 (15) 八、压杆稳定实验 (18) 一、拉伸实验报告标准答案 问题讨论: 1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试 件延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外). 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,

断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。. 二、压缩实验报告标准答案 问题讨论: 1、分析铸铁试件压缩破坏的原因. 答:铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成45°~50°夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏。 2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这 两类不同性质的材料? 答:低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。 通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。 故在工程结构中塑性材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。 三、拉压弹性模量E测定试验报告 问题讨论: 1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么? 答: 弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。 2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是 否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量? 答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同,采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态,以保证实验结果的可靠性。 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案 问题讨论: 1、试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么 措施? 答:检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。

材料力学性能课后习题答案

材料力学性能课后答案(整理版) 1、解释下列名词。 1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2.滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。 3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。 5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。 韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。 沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。 11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性:理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时,可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等决定金属屈服强度的因素有哪些? 答:内在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素:温度、应变速率和应力状态。 2、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险? 答:韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显征兆,因而危害性很大。 3、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂,为什么断裂性质完全不同? 答:剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离,一般是韧性断裂,而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,解理断裂通常是脆性断裂。 4、何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些? 答:宏观断口呈杯锥形,由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成,即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置,因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。5、论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路,推导格雷菲斯方程,并指出该理论 的局限性。

材料力学实验

实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验 一、实验目的 (1)掌握测定低碳钢的弹性模量E、上屈服强度R eH、下屈服强度R eL、抗拉强度Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z等力学性能指标的试验方法。 (2)掌握测定铸铁的抗拉强度Rm的试验方法。 (3)观察并比较塑性材料与脆性材料在拉伸过程中所表现出来的不同物理现象。 (4)熟悉材料试验机和其他有关仪器的使用。 二、实验设备 (1)INSTRON电子拉伸机。 (2)游标卡尺。 三、试件介绍 为便于比较不同材料的试验结果,对试样的形状、加工精度、加载速度、试验环境等,国家标准(GB228-2002)都有统一规定。根据规定,拉伸试件可分为比例试件和非比例试件两种,它们的区别在于原始标距的选取。在试件中部,用来测量试件断后延伸率的起始长度,称为原始标距(简称标距)。对于非圆形横截面比例试件,标距L0与原始横截面面积S0的关系规定为 (1.1) 式中系数k的取值是:短试件时为5.65,长试件时为11.3。对于直径为d0的圆形横截面试件,短试件和长试件的标距L0分别为5d0和10d0。非比例试件的L0和S0不受上述关系限制。本实验采用圆形横截面的短试件,即L0 =5d0。 四、实验原理及方法

低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢,这类钢材在工程中使用较广,在拉伸试验中表现出的力学性能也最为典型。本次试验主要 测定它的弹性模量、上屈服强度R eH、下屈服强度R eL、抗拉强度、伸长率A和断面收缩率Z等力学性能指标 (1)弹性模量E的测定 由材料力学知识可知,材料在屈服前力与变形是成线性关系的,其拉伸图基本为一条直线,如图1所示。弹性模量是材料在弹性变形范围内应力与应变的比值,即: (1.2) 因为,,所以弹性模量E又可表示为: (1.3) 式中: E—材料的弹性模量,R—应力,—应变,F—载荷,S0—试样横截面面积(取三处中最小一处的平均直径计算),Le—引伸仪标距, ΔL—试件在载荷F作用下,标距L0段内试件的变形,ΔF—载荷的增量、—变形增量的平均值。 图1 低碳钢拉伸曲线图

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