本書的主要內(nèi)容分為實驗前的預(yù)備知識、材料力學(xué)基本實驗、材料力學(xué)擴展實驗、材料力學(xué)趣味實驗及材料力學(xué)實驗常用設(shè)備與儀器等章節(jié),其中基本實驗、擴展實驗及趣味實驗構(gòu)成了本書的主要部分�；緦嶒灠☉�(yīng)變片粘貼、材料的拉伸及壓縮性能、彈性常數(shù)的測定、材料的扭轉(zhuǎn)性能、直梁彎曲、梁變形、彎扭組合和偏心拉伸8個實驗內(nèi)容;擴展實驗包括光彈性、聲發(fā)射、聲彈性、壓桿穩(wěn)定、薄壁梁、復(fù)合材料力學(xué)性能測試和金屬材料疲勞7個實驗內(nèi)容;趣味實驗包括3根火柴吊水和紙質(zhì)桌腿承力2個實驗內(nèi)容。
本書與《材料力學(xué)》教材配套使用,主要面向工科院校、航空、機械、建筑、交通等專業(yè)的學(xué)生,也可供教材力學(xué)性能測試的工程師參考。
“材料力學(xué)”是一門建立在實驗基礎(chǔ)之上的歸納性力學(xué)課程，實驗是課程教學(xué)的一個重要組成部分。材料力學(xué)實驗不但可使學(xué)生通過真實的實驗現(xiàn)象來理解相關(guān)理論知識的來源和內(nèi)涵,而且還可通過設(shè)備與儀器的操作培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、訓(xùn)練學(xué)生掌握基本的實驗技能,以及了解相關(guān)的國家實驗標(biāo)準(zhǔn)，為以后從事科研工作和工程實踐奠定良好的基礎(chǔ)。
建校之初，北京航空航天大學(xué)就匯聚了一批具有國際視野的航空專家和力學(xué)家，成立了實力雄厚的材料力學(xué)教研室(包括實驗室)。課程既吸收了蘇聯(lián)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟牧狭W(xué)課程體系，也汲取了西方教育的成功經(jīng)驗，形成了重視培養(yǎng)理論分析、計算能力和實驗動手能力的教學(xué)特色，在我校歷史上有很好的口碑與影響。課程先后獲評校優(yōu)質(zhì)課和精品課、北京市精品課、國家級精品課和國家級精品資源共享課立項,是國家工科基礎(chǔ)課程(力學(xué))教學(xué)基地的重要組成部分，曾獲國家優(yōu)秀教學(xué)成果優(yōu)秀獎、二等獎和北京市一等獎。
目前,在北京航空航天大學(xué)的“材料力學(xué)”課程教學(xué)設(shè)置中，材料力學(xué)實驗并沒有獨立設(shè)課，而是作為整個課程的一部分教學(xué)內(nèi)容而存在。由于課時所限，在實驗內(nèi)容設(shè)置上也僅僅圍繞“材料力學(xué)”本身的一些基礎(chǔ)理論，而將許多具有航空航天特色的實驗只能作為選修內(nèi)容提供給那些學(xué)有余力的學(xué)生。為了進(jìn)一步強化材料力學(xué)實驗在課程教學(xué)和學(xué)生培養(yǎng)體系中的地位，材料力學(xué)實驗獨立設(shè)課在我校成為一種趨勢。在這種情況下,編寫一套既體系完整、內(nèi)容充實，又能突出航空航天特色的教材就成為迫在眉睫的任務(wù)。為此，材料力學(xué)教研室對實驗教材的內(nèi)容重新進(jìn)行了規(guī)劃，決定整合現(xiàn)有必修和選修的實驗內(nèi)容，同時參考相關(guān)教師在航空航天領(lǐng)域的科研成果，并對其加以提煉和簡化,使之更加貼合材料力學(xué)課程內(nèi)容而納入到實驗體系中來。
本教材中的傳統(tǒng)材料力學(xué)實驗部分來源于本校自編的實驗講義，它是我校材料力學(xué)教研室，特別是實驗室?guī)状處煻嗄旯ぷ鹘?jīng)驗的積累和總結(jié)。在新教材的編寫過程中，材料力學(xué)教研室的同事們?nèi)翰呷毫Γ貏e是具有多年教學(xué)經(jīng)驗的老教師們給予了很好的建議，作者在此一并表示謝意。同時我們也參考了二十多所兄弟院校編寫的同類教材，吸取它們的優(yōu)點，力爭寫出一本具有特色的實驗教材。
本教材除了含有傳統(tǒng)的材料力學(xué)實驗外，還嘗試把一些最新的實驗技術(shù)吸收進(jìn)來，例如:利用聲發(fā)射技術(shù)測試屈服應(yīng)力、聲彈性技術(shù)測試螺栓預(yù)緊力等，以使學(xué)生能夠盡早地接觸和掌握這些新的實驗技術(shù)。為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)，本教材還將完整的實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法較詳細(xì)地呈現(xiàn)出來，學(xué)生只要根據(jù)實驗步驟測出數(shù)據(jù)，并進(jìn)行誤差分析即可。同時，我們增加了一些與材料力學(xué)內(nèi)容相關(guān)的趣味力學(xué)實驗，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考和探究的科學(xué)精神�？傊�,這是北京航空航天大學(xué)材料力學(xué)實驗教學(xué)的第一本正式出版教材，盡管作者努力想把它寫好，但不足和錯誤仍不可避免，望廣大教師和專家們批評指正。
作 者
2019年12月
第1章 緒 論 1
1.1 材料力學(xué)實驗的性質(zhì)和任務(wù) 1
1.2 材料力學(xué)實驗的特點和方法 1
第2章 實驗前的預(yù)備知識 3
2.1 電測法基礎(chǔ) 3
2.1.1 電測法的基本概念及原理簡介 3
2.1.2 應(yīng)變片及其種類 3
2.1.3 箔式電阻應(yīng)變片及其構(gòu)造 3
2.1.4 應(yīng)變片的主要技術(shù)參數(shù) 5
2.1.5 靜態(tài)應(yīng)變儀的工作原理及接入方法 8
2.1.6 應(yīng)變測試誤差的影響因素 11
2.2 常見的實驗數(shù)據(jù)處理方法 12
2.2.1 誤差的概念、類型及精度概念 12
2.2.2 有效數(shù)字及其運算規(guī)則 15
2.2.3 實驗數(shù)值修約規(guī)則 16
2.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計概念及方法 17
第3章 材料力學(xué)基本實驗 21
3.1 應(yīng)變片粘貼實驗 21
3.1.1 實驗?zāi)康?21
3.1.2 實驗原理 21
3.1.3 實驗件、實驗耗材及實驗工具 22
3.1.4 實驗步驟 23
3.1.5 思考題 25
3.2 金屬材料的軸向拉伸、壓縮力學(xué)性能 26
3.2.1 實驗?zāi)康?26
3.2.2 實驗原理 26
3.2.3 試驗設(shè)備和試件 29
3.2.4 實驗步驟 30
3.2.5 實驗結(jié)果處理 31
3.2.6 思考題 33
3.3 材料彈性模量和泊松比測定實驗 33
3.3.1 實驗?zāi)康?33
3.3.2 實驗原理 33
3.3.3 實驗儀器和試件 35
3.3.4 實驗步驟 36
3.3.5 實驗結(jié)果處理 36
3.3.6 思考題 37
3.4 金屬材料扭轉(zhuǎn)時的力學(xué)性能 37
3.4.1 實驗?zāi)康?37
3.4.2 實驗原理 37
3.4.3 實驗設(shè)備和裝置 41
3.4.4 實驗步驟 42
3.4.5 實驗結(jié)果處理 43
3.4.6 思考題 43
3.5 直梁彎曲實驗 43
3.5.1 實驗?zāi)康?44
3.5.2 實驗原理 44
3.5.3 實驗設(shè)備和裝置 46
3.5.4 實驗步驟 48
3.5.5 實驗結(jié)果處理 48
3.5.6 思考題 48
3.6 梁變形實驗 48
3.6.1 簡支梁實驗 49
3.6.2 懸臂梁實驗 52
3.7 彎扭組合實驗 54
3.7.1 實驗?zāi)康?54
3.7.2 實驗原理 54
3.7.3 實驗設(shè)備和裝置 57
3.7.4 實驗步驟 58
3.7.5 實驗結(jié)果處理 59
3.7.6 思考題 59
3.8 偏心拉伸實驗 59
3.8.1 實驗?zāi)康?59
3.8.2 實驗原理 60
2 材料力學(xué)實驗
3.8.3 實驗設(shè)備和試件 61
3.8.4 實驗步驟 62
3.8.5 實驗結(jié)果處理 62
3.8.6 思考題 63
第4章 材料力學(xué)擴展實驗 64
4.1 光彈性實驗 64
4.1.1 實驗?zāi)康?64
4.1.2 實驗原理 64
4.1.3 實驗設(shè)備和試件 67
4.1.4 實驗步驟 68
4.1.5 實驗結(jié)果 68
4.2 采用聲發(fā)射技術(shù)測試材料的屈服應(yīng)力 69
4.2.1 實驗?zāi)康?69
4.2.2 實驗原理 70
4.2.3 實驗設(shè)備和試件 71
4.2.4 實驗步驟 71
4.2.5 參考結(jié)果 72
4.3 聲彈性法測量螺栓的預(yù)緊力 73
4.3.1 實驗?zāi)康?73
4.3.2 實驗原理 74
4.3.3 實驗設(shè)備 77
4.3.4 實驗步驟 78
4.3.5 實驗數(shù)據(jù)處理與參考結(jié)果 79
4.4 壓桿臨界載荷測定實驗 82
4.4.1 實驗?zāi)康?82
4.4.2 實驗原理 82
4.4.3 實驗設(shè)備和試件 83
4.4.4 實驗步驟 84
4.4.5 實驗數(shù)據(jù)處理與參考結(jié)果 84
4.5 薄壁復(fù)合梁實驗 85
4.5.1 實驗?zāi)康?85
4.5.2 實驗原理 86
4.5.3 實驗設(shè)備和試件 87
4.5.4 實驗步驟 88
4.5.5 實驗數(shù)據(jù)處理與參考結(jié)果 89
目 錄 3
4.6 復(fù)合材料單層板拉伸力學(xué)性能實驗 89
4.6.1 實驗?zāi)康?89
4.6.2 實驗原理 90
4.6.3 實驗設(shè)備和試件 92
4.6.4 實驗步驟 93
4.6.5 實驗數(shù)據(jù)處理與參考結(jié)果 94
4.7 金屬材料疲勞實驗 96
4.7.1 實驗?zāi)康?96
4.7.2 實驗原理 96
4.7.3 試驗設(shè)備和試件 98
4.7.4 實驗步驟 99
4.7.5 實驗數(shù)據(jù)處理與參考結(jié)果 100
第5章 材料力學(xué)趣味實驗 102
5.1 3根火柴吊起8瓶水的力學(xué)奧秘 102
5.1.1 實驗內(nèi)容 102
5.1.2 結(jié)構(gòu)的工作原理 103
5.1.3 關(guān)于結(jié)構(gòu)承重能力的探討 103
5.1.4 參考實驗 105
5.1.5 結(jié)論與建議 106
5.2 紙質(zhì)桌腿的最大承載能力 106
5.2.1 實驗內(nèi)容與要求 106
5.2.2 實驗原理 107
5.2.3 實驗器材 107
5.2.4 實驗方案 107
第6章 材料力學(xué)實驗常用設(shè)備與儀器 109
6.1 微機控制電子式萬能試驗機 109
6.1.1 試驗機的構(gòu)成 109
6.1.2 試驗機的重要技術(shù)參數(shù) 111
6.1.3 試驗機的操作和工作模式設(shè)置 111
6.2 扭轉(zhuǎn)試驗機 113
6.2.1 試驗機的構(gòu)成 113
6.2.2 試驗機的重要技術(shù)參數(shù) 114
6.2.3 試驗機的操作和工作模式設(shè)置 114
6.3 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 115
4 材料力學(xué)實驗
6.3.1 概 述 115
6.3.2 應(yīng)變儀的電路組成 116
6.3.3 應(yīng)變儀的操作 117
6.4 位移傳感器 121
6.4.1 機械式及電子式位移計(百分表/千分表) 121
6.4.2 差動式位移傳感器 122
6.4.3 電子引伸計 123
參考文獻(xiàn) 126
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