《工程力学》实验教学大纲

一、课程的基本信息

课程编号：09210120 实验类型：课内实验

学 时：8 学 分：

开课单位： 土木工程系 适用专业：建筑环境与能源应用工程

先修课程：工程力学、高等数学

二、实验教学目的与基本要求

1、实验教学的目的：

通过实验，旨在加强丰富学生的感性认识，使理论知识紧密联系实践，加深对知识理论的理解；另一方面，通过做实验，培养学生科学实验的技能、方法，端正实验的态度，提高动手操作的能力，明确实验的操作规程，提高观察问题、分析问题、解决问题的能力。

2、实验教学的基本要求：

(1)仪器的使用方学生在实验前，必须认真阅读该实验的指导书。明确法及注意事项，明确实验的操作步骤。

(2)在实验过程中，严格操作规程，对仪器设备轻拿轻放，对实验中的有关现象、数据，要严格观察，并做好记录。

(3)实验结束后，应对仪器设备加以保养、维护，以保证下次能正常使用。

(4)实验后认真分析、整理所得数据，写好实验报告。

三、实验课程教学内容和学时分配

（一）实验学时分配

（二）实验内容

实验一：静力学演示实验

实验目的和要求：

本实验通过多媒体演示工业产品和科技成果，开阔学生的眼界，通过观看成机械原理陈列柜中各种机构的运动演示和讲解，了解工程结构，培养、训练学生的创新思维，提高、锻炼他们建立力学模型的能力。

实验内容：

1、多媒体演示工业产品和科技成果。

2、观察机械原理陈列柜中各个机构的运动，通过听声控解说，了解它们的组成与应用，认知工程典型结构的类型与运动情况，以便对力学建模、工程常见的约束有初步直观的认识。

主要实验仪器与器材：

1、电脑，多媒体演示。

2、机械原理陈列柜（10柜）。

所在实验室：宝实B206

实验二：实验方法求重心

实验目的和要求：

本实验主要要求学生掌握静力学中重心的测定方法。通过称重法和垂吊法实验测定不规则物体的重心位置，通过对部分模型的分析，使学生能正确画出研究对象的受力分析图，并进行计算。

实验内容：

物体的重心的位置是固定不变的。再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置。测取该均质钢板组合体的有关尺寸，用形心计算式

求出其形心坐标，并与前面实验比较验证。称重法利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。

主要实验仪器与器材：

1、 柔软细绳

2、 均匀钢板组合体

3、 天平秤

所在实验室：宝实B208

实验三：低碳钢、铸铁的拉伸实验

实验目的和要求：

材料的力学性能反映了材料受力后变形及破坏的特性。而力学性能只有通过试验才能得到。拉伸试验是材料力学试验中最基本、最重要的试验之一。通过拉伸试验可以测定材料在静拉伸条件下的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等多项力学性能指标，同时，可以观察到拉伸载荷作用下材料的变形与断裂特征，而且由此结果还能推断（或预测）在其他形式下的某些力学性能，如搞疲劳、断裂性能等。在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计和评定材质优劣及分析构件受力破坏原因等的重要依据

实验内容：

材料的力学性能σs、σb、δ和ψ是由拉伸破坏试验来确定的，试验机的液压传感器把压力信号传给微机，微机系统主界面显示窗口分别显示出低碳钢试验曲线（图1-4）和铸铁拉伸试验曲线（图1-5）。

对于低碳钢材料，图1-4上的b-c为屈服阶段，b点所对应的应力值称为屈服极限。确定屈服载荷Ps时，必须缓慢而均匀地使试件产生变形，同时还需要注意观察。测力显示系统第一次下降的最小载荷即为屈服载荷，继续加载，测得最大载荷Pb。试件达到最大载荷前，伸长变形在标距范围内是均匀分布的。从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后，截面面积迅速减小，继续拉伸 所需的载荷也变小了，直到e点断裂。

铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷，而突然发生断裂。没有流动和颈缩现象，如图1-5所示。其强度极限远低于碳钢的强度极限。

主要实验仪器与器材：

1、WEW-C型微机液压万能试验

2、试件的材料是低碳钢（Q235）和铸铁（HT200），圆形横截面，直径尺寸d=10mm，试验段长度（标距）l0=100mm

所在实验室：宝实B112

实验四：纯弯曲电测实验

实验目的和要求：

电测法是将非电量参数(位移、变形、应变、力、力矩等)的变化转换成电量参数(电阻、电压、电容等)的变化，然后，把测得的电量改变量，经放大后再反转换为所欲测定的非电量参数。将电阻应变片用专用粘结剂粘贴到被测构件表面，应变片因感受测点的应变而使自身的电阻改变，电阻应变仪（简称应变仪）将应变片的电阻变化转换成电信号并放大，然后显示出应变值，再由应力、应变关系换算成应力值，达到对构件进行实验应力分析的目的。

电测法具有灵敏度高；适应性强：精度高：自动化程度高：可测多种力学量等优点。电测法的局限性是：只能测量构件表面有限点的应变，当测点多时，工作量大；所测应变是应变片敏感栅投影面积下构件应变的平均值，对于应力集中和应变梯度很大的部位，会引起较大的误差。

实验内容：

1、测量纯弯曲部分任意横截面各点的正应力，并与理论值比较。

2、测量材料的横向变形系数μ。

主要实验仪器与器材：

1、DH3818-2静态应变仪

2、 电阻应变片

所在实验室：宝实B112

四、考核方式与成绩评定

考核性质：考察

成绩评定办法：每个实验项目按四个方面考核，实验预习（占15%）、实验操作（占55%）、实验报告（占20%），实验纪律（占10%）。

期末总评成绩为各实验项目的分数按照课时进行加权平均。其中：

⑴ 预习成绩：上课铃响之后，实验教师在实验室中巡视，检查学生的预习报告，并当场给出预习分数，如有学生迟到，则酌情扣分；若迟到超过20分钟，则取消其本次实验资格。

⑵ 操作成绩：教师讲课结束后在实验室中巡回指导，考核学生的操作情况，对思维敏捷、操作灵巧、有创造性的，独立完成实验全过程的学生，则给出较好的操作分数；而对于操作不认真，抄袭别人数据的学生则酌情扣分。

⑶ 报告成绩：实验结束后，批改学生的实验报告，给出实验报告成绩；实验报告的关注点包括 实验的原始数据、数据的分析及处理、回答预习思考题，实验总结等。要求书写整洁、文字符号规范等。

（4）实验纪律：考核学生的出勤率、对仪器设备的爱护、对实验室环境卫生的维护等。

补考办法：总评成绩不及格的学生，必须重修实验课，可以下一年在教务系统中自行选课，然后自选时间到实验室做实验（跟随下一年级的学生），并将实验报告交给指导老师。

重修所有的实验项目之后能够而且仅能够获得及格的成绩。

五、实验教材或讲义、参考书

实验教材或讲义：

实验讲义：自编

教材：工程力学.静力学和材料力学,范钦珊主编，北京：高等教育出版社，2013年 12月第2 版。

参考书：

1、工程力学, 范钦珊， 冯辉荣，李正红主编,北京:中国农业出版社，2012。

2、理论力学，盛冬发主编，北京：北京大学出版社，2007。

3、工程力学.静力学与材料力学，单辉祖主编，北京:高等教育出版社，2004。

4、材料力学(I、II)，孙训方主编，北京:高等教育出版社，2002。

5、材料力学，武建华主编，重庆:重庆大学出版社，2002。

六、实验大纲编写必要的说明

执笔人签字：

教研室主任签字：

教学主任签字：

制订日期： 年 月 日