材料力学实验指导书 （四）

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实验五 扭转实验

一、试验目的

1. 测定低碳钢的剪切弹性模量，验证扭转时的虎克定律；
2. 观察比较低碳钢和铸铁在扭转时的破坏现象。

二 、实验设备仪器

1. 扭转实验机
2. 扭角仪
3. 游标卡尺

三、试件

本实验铸铁、低碳钢都用圆试件，其直径d=10，试件的其它尺寸视扭转机夹头形式而定。

四、实验原理及方法

验证扭转时的虎克定律 最大剪应力不超过材料的比例极限时，相对扭转角φ与扭矩T有如下关系 φ=TL₀/GI_p 式中L₀、G、I_p皆为常值，T、φ为变量；若有一扭矩T则对应一φ值，每增加同样大小的扭矩ΔT，扭转角的增量Δφ大致相等，这就验证了虎克定律.
低碳钢和铸铁试件受扭直至破坏，它们的T—φ曲线低碳钢有直线段，有明显的屈服阶段，测力指针暂时不动或摆动，而扭转角φ很快增加，最终破坏时，可看到低碳钢试件的扭转角非常大，沿横截面扭断，而铸铁试件的扭转角很小，沿45°～55°螺旋面扭断。

五、实验步骤

将试件装在扭转实验机上，试件上涂以颜色线条，校正示力盘指针为零，打开(或调整)自动绘图装置开关。旋转电位器加扭矩至试件破坏。取下破坏试件，观察试件的破坏情况。

实验六 电测综合性实验

一、实验目的

1．用电测方法分析构件的应力或内力。

2．通过自行制定实验方案，实施实验方案（贴片，布线，测试等），并分析实验结果的全过程，对静态电测的基本测试技术进行一次综合训练，以达到进一步熟悉静态测试方法，加深巩固材力理论，提高实验能力，培养科学工作作风的目的。

二、实验内容和要求

1．试件类型与加载方式自行设计。

2．试件材料：Q235钢

3．实验要求：

① 测定某截面应力分布，或测定沿杆轴线的内力分布。

② 利用不同桥路测量组合变形中单一成份应变。

③ 实验结果与材力结果进行对比分析。

三、实验步骤

1．各组按教师指定的试件与实验要求，讨论制定实验方案（电阻片以少为好）。写出书面材料，课前交教师审阅。

2．方案经教师同意后，进行选片，打磨试件，贴片等工作。

3．准备导线，连接片，并焊接导线。

4．计算载荷大小，确定加载方案。

5．经教师检查同意后，加载实验，测取实验数据。

6．分析实验结果，计算材力理论值，将两者对比分析。

7．每人独立地写出完整的实验报告。要求条理分明，数据合理完整，结果表达明确，且有分析讨论。

以上实验分两次课来完成。

四、注意事项

1．本实验独立性强，要拟定实验计划，作好时间安排。

2．加载前检查所用摆锤与加载要求是否相符，特别注意不要超过规定载荷以免把试件破坏。

3．使用电阻片要注意节约，工具、仪器要爱惜。

贴片方法和步骤：

（1）在贴片位置和方向用专用工具（高度尺）画线（十字线）。

（2）将试件表面贴片部位用细砂纸去除氧化层，砂纸打磨的交叉纹影应与应变片的丝栅方向成， 然后用棉花球醮以酒精将该贴片部位擦洗干净。

（3）应变片底基的被粘贴表面在贴片前也必须用酒精擦洗干净。

（4）常温下工作，用502胶粘贴，贴片时要求应变片的底基下胶层薄而均匀，且无气泡，以使应变片能准确传递变形。

注意有焊点的引线的一面不能与试件表面接触，以免形成短路，造成浪费和重贴。

（5）用锡焊方法将镀锡的铜导线与应变片（电阻片）连接，用胶布（或胶带）将导线与试件拴在一起，以免导线与应变片断开，并对各测点的应变片接出的导线编号。

*贴片截面与贴片布置情况：

① 测应力分布时，沿载面高度方向，一般均匀地分布5个电阻片。

② 测内力沿轴线方向变化情况时，一般选4—5个位置贴片。要注意尽量避开应力集中影响。

（6）检查应变片的粘贴质量：a) 检查应变片粘贴位置是否正确，有无气泡等；b）用万能表测量应变片是否有短路或断路现象；c）用低电压高阻表测量应变片与构件间的绝缘电阻（要求在100兆欧以上）。

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