试验实训指导书.docx
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试验实训指导书
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)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;
2.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μ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.学习应力电测法
4
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GB228-87“金属拉伸试验方法”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:
L0 =10 d
或L0=5d
板状试件规定:
L0 =11.3
或L0=5.65
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:
σs=
强度极限:
σb=
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,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:
δ= (L1-L0 )÷L0×100%
截面收缩率:
φ=(A1-A0)÷A0×100%
式中,A0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
L0 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:
σb=
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,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δ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。
8.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
,
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
标距
直径(mm)
最小横截面面积
横截面Ⅰ
横截面Ⅱ
横截面Ⅲ
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
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
①
②
3.计算结果
材
料
强度指标
塑性指标
屈服极限
(MPa)
强度极限
(MPa)
延伸率δ(%)
截面收缩率
φ(%)
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σs和铸铁的强度极限σb。
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。
非金属材料,如石料、混凝土及木材的压缩试件通常为正方体,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σs,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σb。
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,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。
3.预习思考题
①金属材料的压缩实验能测得哪些力学性能指标?
②压缩实验时,为何要在试件两端面涂油?
压缩试件为何规定:
③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
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- 试验 指导书