预习要求：

1、预习构件在单向偏心拉伸时，横截面上的内力分析；

2、复习电测法的不同组桥方法；

3、设计本实验所需数据记录表格。

一、实验目的

1．测量试件在偏心拉伸时横截面上的最大正应变；

2．测定中碳钢材料的弹性模量E；

3．测定试件的偏心距e；

二、实验设备与仪器

1．微机控制电子万能试验机；

2．电阻应变仪；

3．游标卡尺。

三、试件

中碳钢矩形截面试件，（如图所示）。

截面的名义尺寸为h×b = (7.0×30)mm ² ， 。

四、实验原理和方法

   试件承受偏心拉伸载荷作用，偏心距为e。在试件某一截面两侧的a点和b点处分别沿试件纵向粘贴应变片R_a和R_{b ,}则a点和b点的正应变为：

 ε_a =ε_p +ε_M  +ε_t         （1）

 ε_b =ε_p -ε_M  +ε_t         （2）

式中： ε_p——轴向拉伸应变

      ε_M——弯曲正应变

ε_t——温度变化产生的应变

有分析可知，横截面上的最大正应变为：

ε_max=ε_p  +ε_M               (3)

根据单向拉伸虎克定律可知：

         (4)

试件偏心距e的表达式为：

     (5)

可以通过不同的组桥方式测出上式中的ε_max、ε_p及ε_M，从而进一步求得弹性模量E、最大正应力和偏心距e。

1、测最大正应变ε_max

   组桥方式见图二。（1/4桥；2个通道）

ε_max =ε_p +ε_M

=(ε_p +ε_M  +ε_t) -ε_t

        =ε_a -ε_t                       (6)

2、测拉伸正应变ε_p

全桥组桥法（备有两个温补片），组桥方式见图三。

 (7)

将ε_p代入式（4），即可求得材料的弹性模量E。

3、测偏心矩e

半桥组桥法，组桥方式见图四。

   (8)

将ε_M代入式（5）即得到试件的偏心距e：

    为了尽可能减小实验误差，实验采用多次重复加载的方法。可参考如下加载方案：P₀=6KN，P_max=16KN，DP=10KN，N=4。

五、实验步骤

1.        设计实验所需各类数据表格；

2.        测量试件尺寸；

测量试件三个有效横截面尺寸，取其平均值作为实验值 。

3.        拟定加载方案；

4.        试验机准备、试件安装和仪器调整；

5.        确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；

6.        检查及试车；

检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪是否处于正常状态。

7.        进行试验；

将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重复一次，记录一次应变仪的读数。实验至少重复四次，如果数据稳定，重复性好即可。

8.        数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。

六、试验结果处理

1．    对几组实验数据求平均值；

2．    最大正应变增量 ；

3．    材料的弹性模量 ；

4．    求实验段横截面上的最大正应力增量；

5．    试件的偏心距。

七、数据处理

L=30.06 mm   H=7.02 mm

1、最大应变数据

ε_max=ε_a平=3.767×

2、全桥组接线数据

2ε_P=ε_平=466.3×  故有ε_p=233.2×

E===203.2 GPa

3、半桥组接线数据

2ε_M=ε_平=349.3× 故有ε_m=174.7×

e=W_z        W_z=  

故有 e==3.75× m=3.75 mm

八、思考题

1．材料在单向偏心拉伸时，分别有哪些内力存在。

答： 材料在单向偏心拉伸时。存在轴向拉力和弯矩力两个内力。

2．通过全桥法测ε_P和利用ε_P =(ε_max -ε_M)测ε_P，哪种方法测量精度高。

答：通过全桥法测ε_P比利用ε_P =(ε_max -ε_M)测ε_P 精度更高。因为全桥法测

ε_P只测量了一次，只有一次仪器误差，而用后一种方法要测量两次，两次均有仪器误差。故前一种方法好。

第二篇：工程力学拉伸实验报告

试验目的：
1. 测定低碳钢（塑性材料）的弹性摸量E；屈服极限σs 等机械性能。
2．测定灰铸铁（脆性材料）的强度极限σb
3．了解塑性材料和脆性材料压缩时的力学性能。
材料拉伸与压缩实验指导书

低碳钢拉伸试验
拉伸试验的意义: 单向拉伸试验是在常温下以缓慢均匀的速度对专门制备的试件施加轴向载荷，在试件加载过程中观测载荷与变形的关系，从而决定材料有关力学性能。通过拉伸试验可以测定材料在单向拉应力作用下的弹性模量及屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等指标。其试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据，所以是研究材料力学性能最基本、应用最广泛的试验。
操作步骤：
1．试验设备：WDW－3050电子万能试验机
2．试件准备：用游标卡尺测量试件试验段长度l0和截面直径d0，并作记录。
3．打开试验机主机及计算机等相关设备。
4．试件安装（详见WDW3050电子万能试验机使用与操作 三．拉伸试件的安装）。
5． 引伸计安装（用于测量E, 详见WDW3050电子万能试验机使用与操作 四．引伸计安装）。
6．测量参数的设定:
7．再认真检查一遍试件安装等试验准备工作。
8．负荷清零，轴向变形清零，位移清零。
9．开始进行试验，点击试验开始。
10．根据提示摘除引伸计。
11．进入强化阶段以后，进行冷作硬化试验，按主机控制面板停止，再按▼，先卸载到10kN，再加载，按▲，接下来计算机控制，一直到试件断裂（此过程中计算机一直工作，注意观察负荷位移曲线所显示的冷作硬化现象．）．
12．断裂以后记录力峰值。
13．点击试验结束（不要点击停止）。
14．材料刚度特征值中的弹性模量E的测定
试验结束后，在试验程序界面选定本试验的试验编号，并选择应力─应变曲线。在曲线上较均匀地选择若干点，记录各点的 值，分别为 及 (如i =0,1,2,3,4),并计算出相应的

计算E_i的平均值，得到该材料的弹性模量E的值。
15．材料强度特征值屈服极限和强度极限的测定
试验结束后，在试验程序界面选定本试验的试验编号，并选择负荷─位移曲线，找到的曲线屈服阶段的下屈服点，即为屈服载荷F_s, 找到的曲线上最大载荷值，即为极限载荷P_b.
计算屈服极限： ；计算强度极限： ；
16．材料的塑性特征值延伸率及截面收缩率的测定
试件拉断后，取下试件，沿断裂面拼合，用游标卡尺测定试验段长度，和颈缩断裂处截面直径。
计算材料延伸率

计算截面收缩率

低碳钢拉伸试验报告

试验目的：
1. 掌握电子万能试验机操作； 2. 理解塑性材料拉伸时的力学性能；
3. 观察低碳钢拉伸时的变形特点； 4. 观察低碳钢材料的冷作硬化现象；
5. 测定低碳钢材料弹性模量E ； 6. 测定材料屈服极限 和强度极限 ；
7. 测定材料伸长率δ和截面收缩率Ψ
试验设备：
1. WDW3050型 50kN电子万能试验机
2. 电子引伸计（标距：50mm；量程：5mm；精度0.001mm）
3. 游标卡尺
试件尺寸：

试验记录：
1.弹性模量

　　2.屈服极限 　　　4.延伸率
　　3.强度极限　　　 5.截面收缩率
思考题：
1. 低碳钢属于典型的塑性材料，试绘制低碳钢拉伸曲线，并说明低碳钢拉伸过程分为几个典型阶段？

2. 衡量塑性材料的强度指标是什么？

3. 衡量材料塑性特性的指标是什么？

4. 低碳钢的冷作硬化现象应用于工程，主要是为了达到什么效果？

5. 将人工计算的的弹性模量E 与计算机输出的结果比较，试分析误差原因。

6. 为了更加准确地利用试验数据计算材料的弹性模量E ，需要采取哪些措施？

 灰铸铁拉伸试验报告

试验目的：
了解脆性材料拉伸时的力学性能。
观察脆性材料拉伸时的载荷—变形曲线。
测定灰铸铁拉伸时的强度极限 。
试验设备： WDW3050型 50kN电子万能试验机，游标卡尺。
试件尺寸：

 载荷-位移曲线

强度极限： 　　　MP_a
思考题：
1．与塑性材料（低碳钢）拉伸时的力学性能相比，脆性材料（灰铸铁）的拉伸力学性能有什么不同？

2．灰铸铁的拉伸破坏特征是什么？拉伸强度指标是什么？