试验实训指导书.DOC

1、1试 验 实 训 指 导 书一、实验实训课程的地位、作用和任务建筑力学实验是工科学生必须掌握的重要实践课程。本课程是通过实验来加强学生对建筑力学基本理论、基本概念和研究方法的理解，重点是拓宽学生的知识面，进行实验能力和操作技能的系统培养，培养用实验的方法去发现问题、分析问题和解决问题的能力。主要包括电测实验和材料的力学性能测试两部分，本课程的设置，以培养学生动手操作能力为主，验证为辅。必须参加现场实验，并写出实习报告 。二、教学内容和教学要求（一）材料轴向拉伸试验1掌握：低碳钢和铸铁在拉伸时所表现出来的力学性质 ；2理解：低碳钢和铸铁的拉伸试验原理；3了解：万能试验机的工作原理及操作方法。（二

2、）材料的压缩试验1掌握：低碳钢和铸铁在压缩时所表现出来的力学性质及破坏现象；2理解：脆性材料和塑性材料在压缩过程中所表现出的力学性能的区别； 3了解：万能试验机的工作原理及操作方法。（三）圆轴扭转试验1掌握：低碳钢和铸铁在扭转时所表现出来的力学性质及破坏现象；2理解：低碳钢和铸铁的扭转试验原理；3了解：扭转试验机的工作原理。（四）梁弯曲正应力实验1掌握：梁在纯弯曲时某一截面上的应力及其分布情况，并验证弯曲正应力公式的正确性；22理解： 电测应力的基本原理和操作方法；3了解：电阻应变片的粘贴方法 。（五）弹性模量 E 和泊松比 的测定1掌握：虎克定律及电测原理；2了解：了解两种组桥方式，静态电阻

3、应变仪的工作原理；3了解：电测法在压杆稳定实验中的应用。三、学时分配 序号实验项目名称时数必开选开每套仪器人数实验类型目的要求1低碳钢、铸铁的拉伸实验2 必开 10 人操作性1、观测低碳钢、铸铁拉伸过程中的各种现象2、测定低碳钢、铸铁拉伸时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料拉伸时的力学性能2低碳钢、铸铁的压缩实验2 必开 10 人操作性1、观测低碳钢、铸铁压缩过程中的各种现象2、测定低碳钢、铸铁压缩时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料压缩时的力学性能3弹性模量 E 的测定实验2 选开 10 人操作性 1验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量。2了解实验加载方案的拟定原则。3学习应力电测

4、法34 扭转实验 2 选开 10 人操作性 1、观察扭转破坏2、测定低碳钢、铸铁扭转时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料扭转时的力学性能5直梁弯曲正应力实验2 必开 10 人操作性 1、用电测法测定梁纯弯曲时的正应力分布2、学习电测法6 钢筋的检测 2 选开 10 人综合性 测定钢筋的屈服点、抗拉强度和伸长率，评定钢筋的强度等级。抗伸试验是评定钢筋质量是否合格的一个试验项目。四、说明1本教学大纲适用 于三年高职建筑工程技术、监理等建筑工程类各专业。2本课程与其他课程衔接与分工本课作为实验课程，是在力学教学过程中进行，是力学教学的重要组成部分，是各后续实验课的基础。3要求所有的实验必须亲自

5、动手操作，当堂完成，课后填写实验报告。实验一低碳钢和铸铁拉伸实验一、实验目的观察、比较低碳钢(Q235 钢)和铸铁的拉伸过程及破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机械性能。二、实验设备1 液压万能试验机2 刻线机3 游标卡尺三、实验概述拉伸实验是材料力学性能实验中最基本最重要的实验。为了使实验结果可以相互比较，必须对试件、试验机及实验方法做出明确具体的规定，我国国标 GB22887 “金属4拉伸试验方法”中规定对金属拉力试件通常采用圆形和板状两种试件:对圆截面试件规定 ： L 0 = 10 d 或 L 0 = 5 d 0板状试件规定： L 0 = 11.3 或 L 0 = 5.65AA

6、式中：L0 试件的标距d 试件直径（取标距内三处最小的一处平均值）A0 板试件横截面积 本实验采用圆截面比例试样。 1、 低碳钢作为塑性材料的代表，在常温、静荷下做拉伸实验。将试件安装在试验机的上下夹头中，加载后，观察试件的受力、变形直至破坏的全过程。试验机的自动绘图装置画出试件的拉伸图，实验中可直接从测力度盘读下屈服载荷Ps 和破坏前试件所能承受的最大载荷 Pb，由以下两式算得两个主要强度指标为： 屈服极限： s = 0Ap强度极限： b = 0Ap其中 A0 为试件原始横截面面积。低碳钢拉伸过程中，屈服阶段反映在拉伸图上为一水平波动线，去除初始瞬时效应后波动的最低点所对应的载荷为屈服载荷，

7、故在试验机测力度盘上读取屈服载荷时，应在第一次波动之后再读到的最小力值即为屈服载荷。观察时要注意记录。试件拉断后，可由测力度盘上的副针读出破坏前试件所能承受的最大载荷，并测量拉断后的标距部分长度 和拉断后颈缩处的最小直径 。由以下两式算得其主要塑性指标： 延伸率： = (L 1- L0 )L0100%截面收缩率：= (A1 -A0 ) A0100%式中，A 0为试件原始横截面面积。A1 为试件拉断后，颈缩处之最小截面积5L0 为试件之原始标距长度L1 为试件拉断后标距长度2. 铸铁的拉伸实验由于铸铁在拉伸过程中没有屈服阶段，且在很不显著的变形下即断裂，故对铸铁只能测得其强度极限，即： b =

8、0Ap四、实验步骤1. 用划线机划上试件的标距，并将其 10 等分，以便观察变形沿轴线的分布情况。（低碳钢）2用分规和游标卡尺测量试件的直径 d0 和标距 l0。在标距中央及两条标距线附近各取一截面进行测量,每一横截面沿互垂方向各测一次取其平均值，再用所得的三个数据中的最小值计算试件的横截面面积。3. 检查机器，选择度盘并配上相应摆锤。将试件夹装在上夹头中，转动齿杆调整度盘零点，再把试件夹在下夹头中，最后将自动绘图装置调整好。4经教师检查后开动机器进行实验。实验过程中，注意观察自动绘图装置、载荷刻度盘及试件的变形，特别是弹性、屈服、强化和颈缩各阶段的特征，注意记录 Ps 及 Pb。试件断裂后，

9、立即关闭机器。 5卸下拉断的试件，测量颈缩处之最小直径 d1 和标距长度 l1，对于圆形试件，在颈缩最小处两个垂直方向上测量其直径，用两者的平均值作为 d1。拉断后标距长度 l1 的测量：将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使轴线位于一条直线上。若断口位于标距中间的长度内，则直接测量标距两端点长度得 l1。若断口离邻近的标距端点距离小于或等于时，因为试件头部较粗部分将影响颈缩部分的局部伸长量，使 偏小，因此需用“断口移中法”来确定 l1。例如，设标距内共有 10格（见图 2），断口偏左。取左边标距起点 c 至断口间的格数的两倍为 n，格（n，取偶数）至 b 点，量得 cb 长度为 ，再

10、自 b 向右取格数 至 a 点，使 格，量出 ba 长度为 ，则若断口在标距两端点或标距之外，实验结果无效。 6. 观察破坏现象并画下破坏断口的草图。7. 测量断后数据。68取下绘图纸，对拉伸图进行修整，注明坐标及比例尺。9切断电源，整理现场。铸铁拉伸实验参照低碳钢拉伸实验步骤进行。 五、预习要求1阅读本实验讲义及“试验机介绍”。2阅读教材中材料力学性能的有关部分。3思考题（1）低碳钢拉伸图可分为几个阶段？每一阶段，力与变形有何关系？出现什么现象？（2）低碳钢和铸铁在拉伸时可测得哪些力学性能指标？用什么方法测得？4准备好测试记录表格。材料力学实验报告实验名称班级姓名 实验日期小组成员一、实验目

11、的二、实验设备1 型试验机， 机号 钢试件所用量程 ，最小刻度 铸铁试件所用量程，7最小刻度 2游标卡尺量程， 最小刻度 三、实验记录与结果1试件尺寸直径 (mm)横截面 横截面 横截面标距(1) (2) 平均 (1) (2) 平均 (1) (2) 平均最小横截面面积 钢材铸铁2. 实验数据材料屈服载荷 （kN）最大载荷 （kN）拉断后标距 （mm）颈缩处直径（mm）颈缩处最小横截面积 （ ）平均3计算结果强 度 指 标 塑 性 指 标材料屈服极限（MPa）强度极限（MPa）延伸率 (%)截面收缩率(%)8注：计算结果一般取三位有效数字即可。4. 试件破坏断口图 材料 破 坏 断 口 图低 碳

12、 钢铸铁四、低铁钢拉伸实验报告与分析将实验得到的拉伸图进行整理后（如去除不必要的线，描黑，并标示坐标和 PS 和 Pb 等），每人用坐标纸重绘一张贴在报告里。实验二低碳钢和铸铁压缩实验一、实验目的1观察和比较低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象。2测定压缩时低碳钢的屈服极限 s 和铸铁的强度极限 b。二、实验设备1液压万能材料试验机2游标卡尺三、实验概述金属材料实验的压缩试件一般为短圆柱形，如图 3（a）所示，其高度 h 与 d 之比一般为 。试件的 h/d 对实验影响较大，不同的 h/d 试件实验结果不能进行比较。本实验采用h/d=1.5 。9非金属材料，如石料、混凝土及木材的压缩试件通常为正

13、方体，如图 3（b）所示。 实验在万能材料试验机上进行。（自动绘图装置在实验过程中自动绘出压缩图。）低碳钢压缩过程呈屈服现象，但不象拉伸时那样明显，需细心观察。超过屈服阶段后，当载荷不断增加时，试件逐渐被压扁而不发生断裂破坏，故只能测得其屈服极限 s，而测不出强度极限。铸铁压缩时，在变形不大时，即沿斜面断裂，可求得其强度极限 b。四、实验步骤1. 1、量尺寸。用游标卡尺测量低碳钢和铸铁试件的 d, h。2. 2、选择力盘，调整机器零点。3. 3、安装试件。将试件两端面涂油，置于试验机下压头上，注意放在下压头中心，以保障力线与试件轴线重和。4. 4、加载。开动机器均匀缓慢加载，直至规定载荷或破坏

14、，记下所需之数据。5. 5、卸载。取下试件，观察试件受压变形或破坏情况，并画下草图。五、注意事项：1. 加载要均匀缓慢，特别是当试件即将开始受力时，要注意控制好速度，否则易发生实验失败甚至损坏机器。2. 铸铁压缩时，不要靠近试件观看，以免试件破坏时有碎屑飞出伤眼。试件破坏后，应及时卸载，以免压碎。六、预习要求：1阅读本实验指导及材料力学第五章有关的内容，明确本实验的目的，实验步骤及注意事项，准备好记录表格。2阅读试验机介绍。103预习思考题 金属材料的压缩实验能测得哪些力学性能指标？ 压缩实验时，为何要在试件两端面涂油？压缩试件为何规定： 低碳钢压缩后为什么成鼓形？铸铁压缩时如何破坏？为什么？七、实验报告要求：包括实验目的、设备名称，型号，使用量程，最小刻度，实验记录与实验结果（列表表示），实验后试件草图及指导教师指定的分析讨论题