《材料力学》.ppt

材料力学实验,,,,材料力学实验,力学性能试验一、拉伸试验二、压缩试验三、剪切试验四、扭转试验,应力分析实验电测法基本原理五、矩形截面梁的纯弯曲六、薄壁圆筒的弯扭组合变形,一、试验目的,1．测定低碳钢拉伸弹性模量E；,2．测定低碳钢拉伸力学性能ss、sb、d、y；,3．测定灰铸铁抗拉强度sb。,二、试验仪器,1．万能材料试验机；,2．引伸仪；,3．游标卡尺。,,拉伸试验,,三、试样,1．材料类型低碳钢灰铸铁,2．标准试样,塑性材料的典型代表脆性材料的典型代表,标距等截面测试部分长度,尺寸符合国标的试样,,拉伸试验,,拉伸试验,1圆形截面,2矩形截面,l010d0,l05d0,或,四、试验原理,1．低碳钢拉伸弹性模量E,,,等量逐级加载法,,拉伸试验,2．测定低碳钢拉伸机械性能ss、sb、d、y,,,屈服点,抗拉强度,伸长率,断面收缩率,,拉伸试验,低碳钢拉伸试验现象,低碳钢拉伸试验动画,屈服,颈缩,断裂,tmax引起,,拉伸试验,3．测定灰铸铁抗拉强度sb,抗拉强度,灰铸铁拉伸试验动画,,,拉伸试验,一、试验目的,1．测定低碳钢压缩屈服点ssc；,2．测定灰铸铁抗压强度sbc。,二、试验仪器,万能材料试验机。,三、试样,标准试样,粗短圆柱体h013d0,,压缩试验,四、试验原理,1．测定低碳钢压缩屈服点ssc,,,,压缩屈服点,,压缩试验,低碳钢压缩试验现象,低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。,,压缩试验,2．测定灰铸铁抗压强度sbc,强度极限,,灰铸铁压缩试验现象,tmax引起,,压缩试验,一、试验目的,1．测定低碳钢名义抗切强度tb；,2．测定灰铸铁名义抗切强度tb。,二、试验仪器,1．万能材料试验机；,三、试样,试样,,剪切试验,2．剪切器。,,,四、试验原理,名义抗切强度,双剪,试件有两个剪切面,,剪切试验,低碳钢剪切试验现象,,,灰铸铁剪切试验现象,,,剪切、挤压、弯曲引起,弯曲拉应力引起,,剪切试验,一、试验目的,1．测定低碳钢切变模量G；,2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb；,3．测定灰铸铁抗切强度tb；,二、试验仪器,1．扭转试验机；,2．扭角仪。,4．分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况。,,扭转试验,三、试样,1．测低碳钢G采用自制试样,2．测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试样,,扭转试验,四、试验原理,1．低碳钢切变模量G,,等量逐级加载法,,,,扭转试验,2．测定低碳钢屈服切应力ts、抗切强度tb,,,屈服切应力,,抗切强度,,,扭转试验,低碳钢扭转试验现象,低碳钢扭转试验动画,屈服,tmax引起,断裂,,,扭转试验,3．测定灰铸铁抗切强度tb,抗切强度,,灰铸铁扭转试验现象,断裂,灰铸铁扭转试验动画,拉应力引起,,,扭转试验,一、电阻应变片,由试验发现,K电阻应变片的灵敏度系数,应变片将力学量应变转换为电量电阻的传感器,电阻应变片种类丝式绕线式、箔式、半导体式,,电测法基本原理,二、电阻应变仪,应变测量原理,利用电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到应变。,电桥平衡UBD0,若R1R4为四个阻值相同应变片，受力后，BD间电压改变为,,电测法基本原理,两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。,1．电桥接法,由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。,三、电桥接法及温度补偿,2．温度补偿,全桥接法四个电阻均为应变片；,半桥接法R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻,,电测法基本原理,相同应变片R1、R2，R1贴在构件受力处，R2贴在附近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相同，为DRT，则,,电测法基本原理,1．单向应力状态,四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算,轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘,,温度自补偿，测量电压得到有效放大,,电测法基本原理,2．已知主应力方向的二向应力状态,扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒,沿已知主应力方向贴片，采用温度自补偿的半桥接法,,电测法基本原理,3．不知主应力方向的二向应力状态,45o3应变花,,电测法基本原理,60o3应变花,,,电测法基本原理,2．YJ28AP1OR型静态数字电阻应变仪。,一、实验目的,1．测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的分布规律，并与理论值比较；,2．熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用。,二、实验仪器,1．纯弯曲试验装置；,,矩形截面梁的纯弯曲,,三、试验原理,1．结构示意图及理论值计算,,mm截面,纯弯曲,,矩形截面梁的纯弯曲,2．布片示意图及试验值,,3．等量逐级加载法,,,矩形截面梁的纯弯曲,一、试验目的,1．用电测法测定平面应力状态下一点主应力的大小及方向；,2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。,二、试验仪器,1．弯扭组合试验装置；,2．YJ28AP1OR型静态数字电阻应变仪。,,薄壁圆筒的弯扭组合变形,三、试验原理,1．结构示意图,,I-I截面内力,薄壁圆筒的弯扭组合变形,2．布片示意图,,A、B、C、D四点各贴-45o、0o、45o应变花,,约定蓝线应变片为-45o，白线为0o，绿线为45o,薄壁圆筒的弯扭组合变形,主应力大小,主应力方向,a是主应力与圆管轴线的夹角,,3．等量逐级加载法,4．指定点B、D的主应力大小及方向,共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水平下分别测B、D两点6个应变片的应变值,1实验值,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,2理论值以B点为例,内力,应力,按平面应力状态分析得到,s1、s2、s3、a0分别与试验值比较,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,5．弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量,1由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片,2弯矩M对应的正应力测量,取圆筒上下B、D两点0o应变片接成半桥线路,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,3扭矩T对应的切应变测量,取圆筒前后A、C两点-45o、45o四个应变片接成全桥线路,,A,C,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,由胡克定律得,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,4剪力FQ对应的切应变的测量,仍取A、C两点-45o、45o四个应变片接成全桥线路，与3不同在于R9、R7换位,薄壁圆筒的弯扭组合变形,1I-I截面内力增量,,6．相关理论值计算,2I-I截面应力增量,3应变增量,薄壁圆筒的弯扭组合变形,,6．纯剪切应力状态g与e1关系的另一推导,,,x,,,薄壁圆筒的弯扭组合变形,