弯曲实验一．实验目的：1.了解应变片、应变仪的基本工作原理。
2.学习电测法测定应力的基本原理和方法。
3.确定弯曲梁横截面上的正应力大小，并与理论值进行比较。
4.学习实验数据处理及作图方法，确定弯曲梁横截面上的应力分布规律。
5.测量简支梁的挠度，并与理论值进行比较。
二．实验设备：1.XL3418型多功能实验台一套2.XL2101型程控静态电阻应变仪一台3.XL2116A型测力仪一台，XL1155-1t型应变式传感器一只。
4.挠度计、百分表三．试验原理：1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。
2）弯曲梁实验装置如图：图示AB梁为两端铰支的四点弯曲矩形截面钢梁，在距两端支座为a处，分别作用等量的力。
梁的AB段为纯弯曲，其弯矩为。
为了实测正应力，在梁的AB段内分别沿横截面表面均匀粘贴5~7个电阻应变片。
当梁受到载荷F作用时，可从电阻片的变形测得各点的应变值ε。
在比例极限范围内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E·ε。
因而通过测得应变值便可计算出该点正应力的数值。
CD梁为两端铰支的三点弯曲矩形截面钢梁，在距两端支座为a1处，作用有载荷F。
在距支撑点X距离远处分别沿横截面表面均匀粘贴5~7个电阻应变片，其弯矩为。
为了实测正应力，当梁受到载荷F作用时，可从电阻片的变形测得各点的应变值ε。
在比例极限范围内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E·ε。
因而通过测得应变值便可计算出该点正应力的数值。
关于应变片和应变测量电路的原理，参见静态电阻应变仪。
（请自己编写）四．实验步骤1.量尺寸根据实验需要（三点弯曲、四点弯曲或纯弯曲实验），量取弯曲梁的相关尺寸，以及加力点、支撑点的距离。
2.将挠度仪和百分表安装被测梁上，调整百分表零点。
3.将应变片导线分别接到应变仪的桥路上（注意应变片编号与应变仪通道编号的关系）。
4.打开应变仪电源开关，当程序结束后，按下“自动平衡”键使应变仪各通道清零。
5.打开测力计电源开关，确定档位（SCLY-2数字测力计选20KN档，XL2116A测力仪选N档）。
在确认没有给弯曲梁加力的情况下，按下“清零”键。
6.逐级加载，每增加0.5KN记录一次应变仪各测点的读数以及百分表读数。
载荷加至4KN后，卸载。
7.根据应变仪读数和百分表读数分别计算出各点读数差与算术平均值，然后计算应力值和挠度值。
8.根据实验数据处理要求，绘制弯曲梁横截面上的应力分布图。
五．实验记录1.梁的有关数据：梁的宽度 b= 高度 h=梁的有效长度 L S= 挠度的有效长度L e=加力点到支撑点A的距离a= 加力点到支撑点B的距离a=加力点到支点C的距离 a1=支点C到应变片的距离 X=弹性模量 E=六．数据处理七．实验结论八．预习思考题1.被测弯曲钢梁在跨距内可以移动吗？其结果会怎么样？2.如果加载前应变仪显示有数字怎么办？3.电阻应变片是由金属泊膜或电阻丝制成，测量应变时电阻丝是有电流通过的；弯曲实验中钢梁也是金属的，由于电阻应变片直接粘贴在钢梁表面，所以实验时钢梁中也有电流通过，这是正常现象，不会影响测量结果。
你同意这种看法吗？为什么？4.如果应变仪的一个窗口显示数字“-200”，这是什么意思？5.弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？为什么？6.为什么要把温度补偿片贴在与被测弯曲梁相同的材料上？九．分析思考题1.在弯曲实验中，应变仪采用全桥测量还是半桥测量？2.如果应变片的灵敏系数是2.0，而应变仪却选定是2.1，实验测出的结果是大了？还是小了？3.怎样使用等值增量方法处理实验结果？4.主要引起实验误差有哪些因素？5.应变片除了可以测量应力外，还可以做什么？6.对于本次实验，你有什么体会？你有什么建议？扭转实验一．实验目的：1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。
2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。
3.确定铸铁试样的剪切强度极限。
4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。
二．实验设备及工具：扭转试验机、游标卡尺、扳手。
三．试验原理：塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。
（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。
参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。
）四．实验步骤1.a低碳钢实验（华龙试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩。
从夹头上取下试样。
（5）观察试样断裂后的形状。
1.b低碳钢实验（青山试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，用扳手顺时针旋转，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“塑性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后，点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；在加载过程中，注意观察试样屈服时扭矩的变化，并记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“停止”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，取下试样，从峰值中读取最大扭矩。
（5）观察试样断裂后的形状。
2.a铸铁实验（华龙试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学铸铁试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，从夹头上取下试样，读取峰值表中最大扭矩。
（5）观察试样断裂后的形状。
2.b低碳钢实验（青山试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，用扳手顺时针旋转，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“脆性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“停止”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，取下试样，从峰值中读取最大扭矩。
（5）观察试样断裂后的形状。
五．实验记录注：低碳钢的剪切流动极限和强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。
原因是这样：圆周扭转在弹性范围内剪应力分布如图a所示，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试样表面应力先达到流动极限，并逐渐向内扩展，形成环形塑性区，如图b所示。
若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。
当扭矩达到时，横截面上的剪应力都近似达到如图c所示，在这种剪应力分布下，流动时剪应力公式为。
在扭矩继续增加时，试样继续变形，材料进一步强化，当试样扭断时，整个横截面上的剪应力都达到，此时最大扭矩为，因此剪切强度极限和流动极限一样，近似地.由于铸铁是脆性材料，应力在横截面上从开始受力直至破坏都保持为线性分布，当试样边缘上的剪应力达到时，此时最大扭矩为，故仍有弹性阶段的应力公式计算强度极限。
六．数据处理七．实验结论八．预习思考题1.为什么扭转试样两端较粗，中间较细？中间和两端采用光滑曲线过度，而不是直角连接？2.在计算低碳钢屈服强度和极限强度的公式中为什么会出现3/4，而不是其他系数呢？3.如果扭转试样是屈服失效，请用最大剪应力理论分析一下，试样可能的断口形状。
4.如果扭转试样是断裂失效，请用最大正应力理论分析一下，试样可能的断口形状。
5.安装扭转试样为什么要“把试样水平地放在两夹头之间”？6.低碳钢试样在扭转时的变形要经历哪3个阶段？九．分析思考题1.扭转实验中你是怎样测量试样直径的？为什么采用这种方法？2.两种试样的断口形状分别是什么样的？怎样解释这种结果？3.铸铁试样扭转破坏断口的倾斜方向与施加扭矩的方向有无直接关系？为什么？4.通过你已经做过的拉伸、压缩、扭转实验，请总结一下低碳钢抗拉、抗压、抗剪强度的大小关系。
同样地，请总结一下铸铁的抗拉、抗压、抗剪性能。
5.结合你已经做过的拉伸、压缩、扭转实验，请分析低碳钢的载荷-变形曲线有什么共同点。
6. 对于本次实验，你有什么体会？你有什么建议？。