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南京理工大学 工程力学实验论文 姓 名 学 号 专 业 院 系 指导老师 2012年6月30日 探索力的世界 ——工程力学论文 摘要 实验对工程力学有着极其重要意一面这学期我们在徐老师的带领下完成了金属材料的拉伸实验、纯弯梁的弯曲应力测定、弯扭组合变形应变测定和电阻应变式传感器的设计、制作与标定四个实验。在金属材料的拉伸实验里得到了塑性和脆性材料的力学性能在纯弯梁的弯曲应力测定实验里验证了弯曲正应力公式并给出了误差分析在弯扭组合变形应变测定中侧得了由弯矩、剪力和扭矩引起的应力在电阻应变式传感器的设计、制作与标定实验中我们通过自己的动手制作了一个简易的重力传感器。以下将对每个实验进行较为详细的介绍为了文章的流畅性把实验数据贴附表里在文章中重点讲述进过我们自己的分析得到的结果和感悟。 关键词 工程力学 实验 应力应变 力学性能 第1章 绪论 实验室科学研究的重要方法科学史上许多发明是依靠科学实验而得的许都新理论的建立也要靠实验来证明。工程力学的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下以最经济的代价为构建确定合理的形状和尺寸选择适宜的材料为构件设计提供必要的理论技术和计算方法。同时实验对工程力学有着极其重要意一面因为工程力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公示推导假设化基础之上的它的结论是否正确以及能否在工程中应用都只有在实验验证才能断定。在解决工程设计中强度刚度等问题时首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数。这些常数只有依靠实验才能测定。 从材料和结构受力变形角度来说应力应变是力学中关注的两个最基本的物理量。工程力学实验就是用实验的方法有效的确定试件中的应力应变进而利用力学专业知识对试件应力状态和损伤程度进行评价。 因此工程力学实验主要可以解决以下问题 1通过实验获得材料和结构的一些基本力学参数如弹性模量、剪切模量、泊松比等。 2在结构设计中通过测量结构或模型中不同位置的应力和应变状态进行合理的尺寸选择和结构优化。 3对已经破坏的构件进行应力分析判断失效原因提出改进措施。 4测定构件工作载荷及影响参数。 5校核理论计???结果。 以下是三个本学期所完成的工程力学实验在于团队合作完成的过程中我们既学到了知识又锻炼了动手能力和团队意识。 第2章 金属材料拉伸实验 拉伸实验是测定材料在常温静载下机械性能的最基本和重要的实验之一。这不仅因为拉伸实验简便易行便于分析且测试技术较为成熟。更重要的是工程设计中所选用的材料的强度、塑形和弹性模量等机械指标大多数是以拉伸实验为主要依据。 2.1实验目的。 二级标题左起空两格四号黑体题后为句号 1、验证胡可定律测定低碳钢的E。 2、测定低碳钢拉伸时的强度性能指标屈服应力Rel和抗拉强度Rm。 3、测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标伸长率A和断面收缩率Z 4、测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标抗拉强度Rm 5、绘制低碳钢和灰铸铁拉伸图比较低碳钢与灰铸铁在拉伸树的力学性能和破坏形式。 22实验设备和仪器 万能试验机、游标卡尺引伸仪 23实验试样 本试验采用经机加工的直径d 10 mm的圆形截面比例试样其是根据国家试验规范的规定进行加工的。它有夹持、过渡和平行三部分组成见图21它的夹持部分稍大其形状和尺寸应根据试样大小、材料特性、试验目的以及试验机夹具的形状和结构设计但必须保证轴向的拉伸力。其夹持部分的长度至少应为楔形夹具长度的3/4试验机配有各种夹头对于圆形试样一般采用楔形夹板夹头夹板表面制成凸纹以便夹牢试样。机加工带头试样的过渡部分是圆角与平行部分光滑连接以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分的长度Lc按现行国家标准中的规定取Lod Lo是试样中部测量变形的长度称为原始标距。 2.4实验原理 按我国目前执行的国家GB/T 228—2002标准——《金属材料 室温拉伸试验方法》的规定在室温10℃35℃的范围内进行试验。 将试样安装在试验机的夹头中固定引伸仪然后开动试验机使试样受到缓慢增加的拉力应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度直到拉断为止并利图21 机加工的圆截面拉伸试样 用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图图22所示。 应当指出试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形ΔL主要是整个试样不只是标距部分的伸长还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时头部在夹头内的滑动较大故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 1.4.1 低碳钢典型的塑性材料 当拉力较小时试样伸长量与力成正比增加保持直线关系拉力超过FP后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值FP 。 在FP的上方附近有一点是Fc若拉力小于Fc而卸载时卸载后试样立刻恢复原状若拉力大于Fc后再卸载则试件只能部分恢复保留的残余变形即为塑性变形因而Fc是代表材料弹性极限的力值。 当拉力增加到一定程度时试验机的