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工程力学实验教学大纲

工 程 力 学 实 验 室

2006.06

课程类别：基础教育课程 课程名称：工程力学实验 开课单位：理学院 课程编号：01073032

总学时： 24 学 分： 1.5 适用专业：机械类

先修课程：理论力学、材料力学

一、课程在培养方案中地位、作用 返回

工程力学实验是高等工科院校机械类、近机械类专业学生必修课程，是学生进入大学后，首先受到的工程中力学问题测试、分析方法和实验技能的训练。工程力学实验作为一门独立的课程，与理论课教学互相渗透，相辅相成，旨在加强学生的感性知识，提高学生的动手能力，培养学生的工程意识和创新精神，让学生学会使用实验方法和手段去研究和解决力学问题。对学生工程素质的培养具有非常重要的意义。

1、通过实验加深学生对力学有关理论知识的感性认识和理解。 2、培养和提高学生科学实验能力，其中包括：

（1）能够通过阅读实验指导书作好实验前的准备，能够借助教材或设备说明书正确使用大型试验设备和常用仪器；

（2）验证力学知识，掌握材料力学性能的测试方法，运用实验平台正确设计实验方案。

（3）通过设计性、综合性实验，扩大学生知识面，培养学生综合运用基础知识，加强学生动手能力和设计研究的能力。要求学生能将理论联系工程实际中的力学问题，培养其主动研究的探索精神。 二、课程内容、基本要求 （一）工程力学实验

01 运动分析实验 学时：2学时 性质：验证性

实验内容及要求：

1、通过观察教具和模型理解刚体平动、定轴转动特性，通过机构运动规律理解刚体曲线平动和定轴转动的区别。初步认识刚体的平面运动的特性。

2、对典型机构，恰当地选取动点、动系进行合成运动分析。对几种特殊运动进行牵连点和相对速度的分析。

3、刚体平面运动的分解运动及与基点选择的关系分析。

4、掌握刚体平动和定轴转动的运动特点，加深求解平动和定轴转动刚体上一点速度、加速度的方法。能通过观察机构简图正确判断刚体曲线平动和定轴转动。 5、加深对动系、牵连点、牵连运动、相对运动等概念的理解，加深理解动点动系的选取原则，掌握典型机构动点、动系的选取技巧。并初步理解运动机构力学模型的抽象。

6、加深理解刚体平面运动的分析方法，掌握平面运动的分解和基点选择的关系。

主要试验设备：运动分析装置

02 数值实验 学时：6学时 性质：综合性

实验内容及要求：

1、介绍刚体平衡方程的矩阵表示和数学软件mathcad 基本使用方法，并利用数学软件mathcad 求解刚体系统平衡问题。

2、利用数学软件mathcad 的符号运算功能和画图功能，对点的复合运动部分的典型机构的动点运动进行分析，画出动点相对轨迹。

3、对动力学部分典型问题建立运动微分方程，并利用数学软件mathcad 求解，通过观察问题的数值解加深对动力学基本方程的理解。

4、加深对力系的主矢、主矩等基本概念的理解，进一步巩固用解析法求解静力学问题的原理；掌握用数学软件mathcad 求解刚体系统平衡问题的方法。 5、加深对复合运动方法基本概念的理解；通过画动点相对轨迹强化复合运动方法中选取动点动系的原则；了解解析法求解复合运动问题的原理。

6、加深对建立刚体运动微分方程具体方法的理解，了解刚体运动微分方程的数值解法，并能通过数值解简单分析物体的运动规律。

主要试验设备：计算机及软件

03 振动实验 学时：2学时 性质：综合性

实验内容及要求：

1、利用幅值判别法和相位判别法测振动系统的固有频率 2、并测定单自由度系统振动参量。

3、掌握用幅值判别法和相位判别法测量系统固有频率的方法。 4、了解振动系统位移、速度加速度之间的关系。

主要试验设备：振动试验台 （二）工程力学实验 基础实验

01 拉伸压缩实验 学时 2 性质：验证性

实验内容及要求： 学习试验机的结构和工作原理，掌握试验机的操作方法；测定低碳钢的象；测定铸铁的

、

、、

，观察材料在拉伸过程中的屈服、强化和颈缩现

；测定铸铁压缩时的

，比较这两

；测定低碳钢压缩时的

种材料的力学性质。通过本试验，使学生掌握常用材料的力学性能指标及测试方法，培养学生的工程素质。观察并解释其破坏现象。

主要试验设备：电子万能试验机；试样分划器、游标卡尺 02 扭转实验 学时 1 验证性

实验内容及要求：观察低碳钢、铸铁试样受扭时不同的力学现象和破坏情况，解释两种材料不同的破坏机理。测定低碳钢材料的方法。

主要试验设备：扭转试验机；游标卡尺 03 应变片的接桥方法实验 学时 1 验证性

实验内容及要求：掌握电测法的基本原理及桥路的接法；熟悉电阻应变片的半桥、全桥及1/4桥的连接方法，学会运用不同的接桥方法以达到不同的测量目的；掌握电子式动静态力学组合试验台的及测试系统的使用方法。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台；计算机；DZYB 动静态综合测试仪

04疲劳实验 学时1 演示性

实验内容及要求：了解疲劳试验机的工作原理，熟悉疲劳持久极限定方法和要点，观察疲劳失效现象和断口特征。

主要试验设备：疲劳试验机 05 光弹性实验 学时１ 演示性

实验内容及要求：通过典型应力光图演示，观察等倾线、等差线等光弹性现象。学习光弹性分析的基本原理及仪器操作使用。 主要试验设备：光弹性仪器；

06 纯弯曲实验 学时 2 设计性

实验内容及要求：测定并验证纯弯梁横截面上正应力的大小及分布规律，验证纯弯曲正应力公式。熟悉网上实验教学应用系统和动静态综合测试系统。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台；计算机；DZYB 动静态综合测试仪

设计性、综合性实验

和，掌握试验机的的操作

的测

07 组合梁弯曲正应力实验 学时 2 设计性（选修）

实验内容及要求：分别设计两种相同（和不同）材料的两根梁，在上、下放置（粘合、不粘合、两端卡紧）的情况下，用电测法测定梁横截面上的正应力；通过本试验提高学生建立力学模型，推导不同材料梁弯曲正应力等综合能力。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪

08 测量模量和泊松比实验 学时 2 设计性

实验内容及要求：通过选择不同的试验装置（拉压装置、等强度梁；弯扭组合变形装置、直梁弯曲）和不同粘贴位置的应变片，使学生组合设计出不同的桥路连接方案，测定低碳钢的E 和应变计算及E 和

的测定方法。

。通过本试验，使学生熟悉不同桥路连接方案、

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪

09电测主应力测定实验 学时2 设计性

实验内容及要求：利用直梁横力弯曲段的贴片点，和弯扭组合变形装置圆筒中间某一截面上、下点的平面应力状态，设计不同的测试方案、测点位置和各种可能的接桥方式，通过试验使学生进一步掌握主应力的概念及其测试方法。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪

10 组合变形单一力素测定实验 学时2 设计性

实验内容及要求： 利用弯扭组合变形装置、偏心拉弯构件，结合不同位置、方向的应变片，设计出不同的半桥、全桥接法，进行消弯（扭）测扭（弯）、消拉（弯）测弯（拉）。通过本试验，使学生掌握利用桥路不同接法测量某一力素的方法，提高学生对组合变形内力、应力分量计算、测试的能力。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪

11旋转构件应力测试实验 学时2 综合性 （选修）

实验内容及要求：测量旋转试件在旋转时，测点处的最大应力、最小应力及频率等；掌握测试系统与旋转台的使用及相关操作。

主要试验设备：旋转试验台

12稳态动应力电测实验 学时 2 综合性 （选修）

实验内容及要求：测定梁在振动中的最大、最小动应力及其振动频率，掌握其测试方法和设备的使用。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪 提高性实验

13 瞬态动应力测试实验 学时 2 综合性

实验内容及要求：学习对工程构件瞬态动应力的测试方法；学习使用测试瞬态动应力的有关仪器和设备；测定冲击杆装置在冲击时某截面处最大应力的数值，并对其进行综合分析。

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台，计算机；DZYB 动静态综合测试仪

14 压杆稳定实验 学时1 验证性 （选修）

实验内容及要求：用电测法测定两端铰支细长压杆的临界压力拉公式；

主要试验设备：电子式动静态力学组合试验台；计算机；DZYB 动静态综合测试

四、学时分配：

，验证欧

工程力学实验

Engineering Mechanics

二、实验课性质：非独立设课，专业基础必修课 三、适用专业：土木工程；工程管理 四、采用教材及参考书：

教 材：范钦珊主编．工程力学（第二版）．北京：机械工业出版社，2006. 参考书：范钦珊，王杏根等编．工程力学实验．北京：高等教育出版社，2006. 五、学时学分：课程总学时：102；课程总学分：6； 实验课总学时：6 六、实验项目名称和学时分配：

七、实验教学的目的和要求：

工程力学实验是《工程力学》课程的一个重要组成部分，是与课堂理论教学相配合的一个不可缺少的实践性教学环节。工程力学实验不仅可以帮助学生深入掌握课程的理论知识，更重要的是可以让学生锻炼动手能力、培养创新精神及分析和解决工程实际问题的综合能力。工程力学实验方法，可用于检验理论分析的正确性，检验工程结构设计的合理性、安全性和可

靠性。工程力学实验与现代计算机相结合，还可以为发展新理论、设计新型号结构及研制新材料提供充分可靠的依据。有效地解决许多理论上尚不能解决的工程难题。要求学生掌握材料的拉伸、压缩及扭转情况下的力学性能及测定变形的实验。 八、实验项目的内容和要求：

实验一：拉伸实验

内容：对低碳钢、铸铁两种材料作拉伸实验，了解塑性材料和脆性材料的拉伸过程，确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。

要求：研究低碳钢、铸铁的应力—应变曲线的拉伸图，确定低碳钢在拉伸时的力学性能（如比例极限、屈服极限、强度极限、伸长率、断面收缩率等）。

应配备的主要设备名称和台件数：

实验二：压缩实验

内容：对低碳钢、铸铁两种材料作压缩实验，了解塑性材料和脆性材料的压缩过程，确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。

要求：研究和比较塑性材料及均质材料和非均质材料在常温下单向压缩时的力学性能。

实验三：扭转实验

内容：测定扭转条件下材料的力学性能。 要求：验证低碳钢在扭转时的胡克定律； 测定低碳钢的切变模量。

应配备的主要设备名称和台件数：

九、实验课考核方式：

（1）实验报告：认真记录实验数据，分析实验结果，并得出本次实验结论。报告内容详细，书写认真，数据处理正确，清晰无误。 （2）考核方式：

a. 方式：根据学生在实验中的操作能力及实验报告评定。 b. 成绩：实验操作能力占60% ，实验报告占40%。