工程力学实验报告(全)

工程力学实验报告学生姓名：学号：专业班级：南昌大学工程力学实验中心1目录实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验2实验二金属材料的压缩试验6实验三复合材料拉伸实验9实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定12实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验16实验六弯曲正应力电测实验19实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验23实验八弯扭组合变形的主应力测定32实验九偏心拉伸实验37实验十偏心压缩实验41实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验45实验十三冲击实验47实验十四压杆稳定实验49实验十五组合压杆的稳定性分析实验53实验十六光弹性实验59实验十七单转子动力学实验62实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验652实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理引伸仪标距l=mm实验前材料标距l0(mm)直径d0(mm)平均横截面积A（mm2）最小横截面积A0（mm2）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳钢铸铁3低碳钢弹性模量测定载荷F(kN)变形Δl(mm)变形增量()l(mm)F0=F1=F2=F3=F4=F5=ΔF=()l=()FlElA=实验后材料标距l1(mm)断裂处直径d1(mm)断裂处横截面积A1（mm2）12平均低碳钢铸铁屈服载荷和强度极限载荷材料上屈服载荷下屈服载荷最大载荷断口形状Fsu(kN)Δl(mm)Fsl(kN)Δl(mm)Fb(kN)Δl(mm)低碳钢铸铁4载荷―变形曲线(F―Δl曲线)及结果材料低碳钢铸铁F―Δl曲线断口形状实验结果上屈服极限su下屈服极限sl强度极限b延伸率断面收缩率强度极限b延伸率四、问题讨论（1）比较低碳钢与铸铁在拉伸时的力学性能；（2）试从不同的断口特征说明金属的两种基本破坏形式。5金属材料的拉伸及弹性模量测定原始试验数据记录实验指导教师：20年月日6实验二金属材料的压缩试验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理材料直径d0(mm)高度l(mm)0ld截面积A0（mm2）屈服载荷Fs(kN)最大载荷Fb(kN)12平均低碳钢铸铁7载荷―变形曲线(F―Δl曲线)及结果材料低碳钢铸铁F―Δl曲线断口形状实验结果屈服极限s强度极限b四、问题讨论（1）观察铸铁试样的破坏断口，分析破坏原因；（2）分析比较两种材料拉伸和压缩性质的异同。8金属材料的压缩试验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日9实验三复合材料拉伸实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理试件尺寸试件编号宽度b(mm)平均宽度（mm）厚度h(mm)平均厚度(mm)平均面积（mm2）12312312310电阻应变片数据电阻值（Ω）电阻片应变仪灵敏系数K仪载荷和应变加载次数载荷P（N）载荷增量ΔP（N）电阻应变仪读数（）测点1测点2测点3应变（1）增量应变（2）增量应变（3）增量123456平均实验结果纵向弹性模量E1=（MPa）泊松比1221四、问题讨论11复合材料拉伸实验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日12实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理弹性模量E=泊松比=实验前材料标距l0(mm)直径d0(mm)平均极惯性矩PI（mm4）最小抗扭截面模量WT（mm3）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳钢铸铁13低碳钢剪切弹性模量测定扭矩T(N·m)扭转角(o)扭转角增量(o)T0=T1=T2=T3=T4=T5=ΔT==(o)=(rad)PIlTG0=理论值)1(2EG=；相对误差（%）=%100理实理GGG载荷―变形曲线(F―Δl曲线)及结果材料低碳钢铸铁T—φ曲线断口形状实验记录屈服扭矩Ts=破坏扭矩Tb=破坏扭矩Tb=实验结果屈服极限s=强度极限b=强度极限b=14四、问题讨论（1）为什么低碳钢试样扭转破坏断面与横截面重合，而铸铁试样是与试样轴线成45o螺旋断裂面？（2）根据低碳钢和铸铁拉伸、压缩、扭转试验的强度指标和断口形貌，分析总结两类材料的抗拉、抗压、抗剪能力。15金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定原始试验数据记录实验指导教师：20年月日16实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理试件尺寸：L=mm；b=mm；h=mm。电阻应变片：阻值R=Ω；灵敏系数k=。1/4桥路接线法：AB=、、、；BC=。电阻应变片P1=NP2=NP3=NP4=NP5=N读数平均读数平均读数平均读数平均171/2桥路接线法(工作片+温度片)：AB=；BC=。电阻应变片P1=NP2=NP3=NP4=NP5=N读数平均1/2桥路接线法(工作片+工作片)：AB=；BC=。电阻应变片P1=NP2=NP3=NP4=NP5=N读数平均全桥路接线法(工作片+温度片)：AB=；BC=；CD=；DA=。电阻应变片P1=NP2=NP3=NP4=NP5=N读数平均全桥路接线法(工作片+工作片)：AB=；BC=；CD=；DA=。电阻应变片P1=NP2=NP3=NP4=NP5=N读数平均四、问题讨论（1）简要叙述在电阻应变片粘贴注意事项。（2）找出各种桥路中的电阻应变仪读数与电阻应变片的实际值的关系（3）在桥路变换中有什么规律。18电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日19实验六弯曲正应力电测实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理数据记录梁高H=mm截面惯性矩Iz=m4梁宽B=mm拉压弹性模量E=MPa支座与垫架支点间距离a=mm应变片电阻值R=Ω各测点到中性轴的距离（中性轴以上取“-”，以下取“+”）y1=mmy2=mmy3=mmy4=mmy5=mm电阻片灵敏系数K=应变片灵敏系数K仪=20载荷和应变次数载荷P(N)载荷增量ΔP(N)电阻应变仪读数（）测点○1测点○2测点○3测点○4测点○5应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量12345678实验应力增量值实实E（MPa）理论应力增量值ZIyaP2理（MPa）相对误差（%）理实理21横截面上应力分布比较（用实线代表实验值，用虚线代表理论值）Oy四、问题讨论沿梁截面高度，应变怎样分布？随载荷逐级增加，应变分布按什么规律变化？中性轴在横截面的什么位置？22弯曲正应力电测实验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日23实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理数据记录弹性模量E=应变片电阻值Ω=电阻片灵敏系数K=应变片灵敏系数K仪=试件梁高(mm)梁宽(mm)支座与压头支点间距离(mm)截面惯性矩(m4)各电阻片位置到中性层的距离（中性轴以上取“-”，以下取“+”）(mm)叠梁h1=h2=b=a=Iz=y1=mmy5=mmy2=mmy6=mmy3=mmy7=mmy4=mmy8=mm楔块梁h1=h2=b=a=Iz=y1=mmy5=mmy2=mmy6=mmy3=mmy7=mmy4=mmy8=mm整梁H=b=a=Iz=y1=mmy6=mmy2=mmy7=mmy3=mmy8=mmy4=mmy9=mmy5=mm24载荷和应变(1)叠梁次数载荷F(kN)载荷增量ΔF(kN)测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平均25测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧实验应力增量值实实E（MPa）理论应力增量值ZMyI理（MPa）相对误差（%）理实理26(2)楔块梁次数载荷F(kN)载荷增量ΔF(kN)测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平均27测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧实验应力增量值实实E（MPa）理论应力增量值ZMyI理（MPa）相对误差（%）理实理28(3)整梁次数载荷F(kN)载荷增量ΔF(kN)测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧测点⑨应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量应变增量123456789平均29测点①测点②测点③测点④测点⑤测点⑥测点⑦测点⑧测点⑨实验应力增量值实实E（MPa）理论应力增量值ZMyI理（MPa）相对误差（%）理实理30画出应力沿梁高度的分布规律(1)叠梁(2)楔块梁(3)整梁四、问题讨论（1）分析整梁(矩形截面H＝2h，B＝b)，同种材料叠梁、不同材料叠梁在相同支撑和加载条件下承载能力的大小。（2）楔块梁的应力分布有什么特点，它与叠梁有何不同，内力性质有何变化？（3）根据测试结果如何判断各种梁是否有轴向力作用及轴向力产生的原因。31叠（组）合梁弯曲的应力分析实验原始试验数据记录验指导教师：20年月日32实验八弯扭组合变形的主应力测定实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1．数据记录试件计算长度L=mm试件材料泊松比=内径d=mm试件材料弹性模量E=MPa外径D=mm应变片电阻值R=Ω加力杆长度a=mm电阻片灵敏系数K=应变片灵敏系数K仪=332．布片展开图：截面单元体应力状态图：343．荷载及应变载荷（N）电阻应变仪读数（）A点B点C点D点PΔP-45000450-45000450-45000450-45000450应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变应变增量应变增量均值354．根据实测数据计算A，B，C，D各点主应力大小及方向和剪应力的大小。5．计算各点主应力大小及方向、剪应力的大小。6．值和理论值的相对误差。四、问题讨论分析形成误差的主要因素。36弯扭组合变形的主应力测定原始试验数据记录实验指导教师：20年月日37实验九偏心拉伸实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据：材料截面尺寸(mm)平均横截面积A（mm2）截面I截面II截面IIIhb面积hb面积hb面积低碳钢382、载荷及应变：载荷F(kN)总应变ε1总应变ε2应变εN应变εMF0=F1=F2=F3=F4=∆F=1=2=N=M=3、弹性模量计算：4、偏心距计算：5、正应力实验值计算：396、正应力理论值计算（应用叠加原理）：7、误差分析：40实验九偏心拉伸实验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日41实验十偏心压缩实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理1、试件尺寸及有关数据截面尺寸(mm)截面IB1=b1=H1=h1=截面IIB2=b2=H2=h2=截面IIIB3=b3=H3=H3=平均∆B=∆b=∆H=∆h=422、载荷及应变载荷F(kN)总应变ε1总应变ε2应变εN应变εMF0=F1=F2=F3=F4=∆F=1=2=N=M=3、弹性模量计算：4、偏心距计算：5、正应力实验值计算：436、正应力理论值计算（应用叠加原理）：7、误差分析：44实验十偏心压缩实验原始试验数据记录实验指导教师：20年月日45实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理四、问题讨论1．什么是“金属疲劳”，疲劳破坏的机理是什么？2．疲劳断口有什么特