材料力學沖擊試驗裝置設計

1. 材料力學試驗機的功能、用途、精度

材料試驗機主要用於材料力學性能試驗機分：拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、硬度、疲勞等性能檢測，濟南邦科試驗機

2. 材料力學σb σp σs σcr 分別代表什麼

σb、σp、σs、是材料力學中應力-應變曲線的常用符號，其中σb表示抗拉強度，σp表示比例極限，σs表示屈服極限。而σcr多用在材料力學壓桿穩定問題中，代表壓桿的臨界壓力。

1、抗拉強度，是金屬由均勻塑性形變向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力，抗拉強度反映了材料的斷裂抗力。

2、比例極限，在材料彈性變形階段，應力一應變呈線性關系，材料處於彈性階段。但由於比例極限很難測定，所以常採用發生很微小的塑性變形量的應力值來表示，稱為規定比例極限，用σp表示。

3、屈服極限，是金屬材料發生屈服現象時的屈服強度，也就是抵抗微量塑性變形的應力。對於無明顯屈服現象出現的金屬材料，規定以產生0.2%殘余變形的應力值作為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大於屈服強度的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。

4、壓桿的臨界壓力，在壓桿問題中，當軸向應力P增加到一定程度P'(小於許壓應力）時，壓桿的直線平衡狀態開始失去穩定，產生彎曲變形，這個力具有臨界的性質，因此稱為臨界力。臨界力大小與桿件的材料、長度、截面形狀尺寸以及桿端的約束情況有關。

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除以上符號外，材料力學其他性能符號及意義：

1、拉伸彈性模量E: 拉伸實驗時，材料在彈性變形階段內，正應力和對應的正應變的比值。

2、剪切彈性模量G: 扭轉實驗時，材料在彈性變形階段內，正應力和對應的正應變的比值。

3、疲勞極限σ-1：在疲勞試驗中，應力交變循環大至無限次而試樣仍不破損時的最大應力

4、疲勞強度σN：在規定的循環應力幅值和大量重復次數下，材料所能承受的最大交變應力

5、伸長率δ：指金屬材料受外力（拉力）作用斷裂時，試棒伸長的長度與原來長度的百分比，伸長率按試棒長度的不同分為：短試棒求得的伸長率，代號為δ5，試棒的標距等於5倍直徑長試棒求得的伸長率

6、斷面收縮率ψ：材料受拉力斷裂時斷面縮小，斷面縮小的面積與原面積之比值叫斷面收縮率，以ψ表示。單位為%。

7、沖擊韌度αk：沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。一般用αk表示，單位為J/M。

3. 材料力學教學需要哪些設備呢

壓桿穩定實驗機 振動聲學測試分析系統 動態信號處理系統 激振器、沖擊力錘、常溫加速度感測器及高溫加速度感測器 電子萬能試驗機 力感測器及引伸計 波高採集系統 力學多功能教學實驗系統等。

4. 研究沖擊載荷作用下材料力學性質的實驗設備有哪些

材料力學的研究內容：材料力學是研究材料在各種外力作用下產生的應專變、應力、強度屬、剛度、穩定和導致各種材料破壞的極限。材料力學是所有工科學生必修的學科，是設計工業設施必須掌握的知識。1、是材料的力學性能（或稱機械性能）的研究，而且也是固體力學其他分支的計算中必不可缺少的依據；2、是對桿件進行力學分析。桿件按受力和變形可分為拉桿、壓桿(見柱和拱)、受彎曲（有時還應考慮剪切）的梁和受扭轉的軸等幾大類。桿中的內力有軸力、剪力、彎矩和扭矩。桿的變形可分為伸長、縮短、撓曲和扭轉。

5. 材料力學對研究對象作了哪些基本假設

在人們運用材料進行建築、工業生產的過程中，需要對材料的實際承受能力和內部變化進行研究，這就催生了材料力學。運用材料力學知識可以分析材料的強度、剛度和穩定性。材料力學還用於機械設計使材料在相同的強度下可以減少材料用量，優化結構設計，以達到降低成本、減輕重量等目的。
在材料力學中，將研究對象被看作均勻、連續且具有各向同性的線性彈性物體。但在實際研究中不可能會有符合這些條件的材料，所以須要各種理論與實際方法對材料進行實驗比較。
材料力學的研究內容包括兩大部分：一部分是材料的力學性能（或稱機械性能）的研究，材料的力學性能參量不僅可用於材料力學的計算，而且也是固體力學其他分支的計算中必不可缺少的依據；另一部分是對桿件進行力學分析。桿件按受力和變形可分為拉桿、壓桿(見柱和拱)、受彎曲（有時還應考慮剪切）的梁和受扭轉的軸等幾大類。桿中的內力有軸力、剪力、彎矩和扭矩。桿的變形可分為伸長、縮短、撓曲和扭轉。在處理具體的桿件問題時，根據材料性質和變形情況的不同，可將問題分為三類：
①線彈性問題。在桿變形很小，而且材料服從胡克定律的前提下,對桿列出的所有方程都是線性方程,相應的問題就稱為線性問題。對這類問題可使用疊加原理，即為求桿件在多種外力共同作用下的變形(或內力)，可先分別求出各外力單獨作用下桿件的變形(或內力)，然後將這些變形（或內力）疊加，從而得到最終結果。
②幾何非線性問題。若桿件變形較大，就不能在原有幾何形狀的基礎上分析力的平衡，而應在變形後的幾何形狀的基礎上進行分析。這樣，力和變形之間就會出現非線性關系，這類問題稱為幾何非線性問題。
③物理非線性問題。在這類問題中，材料內的變形和內力之間（如應變和應力之間）不滿足線性關系，即材料不服從胡克定律。在幾何非線性問題和物理非線性問題中，疊加原理失效。解決這類問題可利用卡氏第一定理、克羅蒂－恩蓋塞定理或採用單位載荷法等。
在許多工程結構中，桿件往往在復雜載荷的作用或復雜環境的影響下發生破壞。例如，桿件在交變載荷作用下發生疲勞破壞,在高溫恆載條件下因蠕變而破壞,或受高速動載荷的沖擊而破壞等。這些破壞是使機械和工程結構喪失工作能力的主要原因。所以，材料力學還研究材料的疲勞性能、蠕變性能和沖擊性能。

6. 簡述材料力學的基本假設。

1、連續性假設--組成固體的物質內毫無空隙地充滿了固體的體積:

2、均勻性假設--在固體內任何部分力學性能完全一樣:

3、各向同性假設--材料沿各個不同方向力學性能均相同:

在材料力學中，將研究對象被看作均勻、連續且具有各向同性的線性彈性物體，但在實際研究中不可能會有符合這些條件的材料，所以須要各種理論與實際方法對材料進行實驗比較。材料在機構中會受到拉伸或壓縮、彎曲、剪切、扭轉及其組合等變形。

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變形假設要求構件材料承載時變形很小，即限定小彈性變形范圍以保證材料卸載後構件恢復原狀，不能因為變形而卡死機器或增加摩擦消耗額外功率。

這樣可以方便地應用虎克定律進行名義計算，或進一步應用有限元方法進行構件內部應力分布狀態分析，實現合理的強度設計。

通常機器中的變形量小到肉眼不能觀察出來，但是相反的一個例子是客機飛行時機翼的上下擺動是可以明顯觀察到的，因為有足夠的機翼擺動空間而不影響其他構件的運作同時變形仍舊處於彈性變形范圍內，所以還是允許的。

7. 材料力學拉伸實驗的實驗設備是什麼

如果就拉伸試驗而言，需要拉伸試驗機；
10-20T噸以下由伺服電機控制齒輪專傳動帶動橫梁屬上下移動，實現材料的拉伸與壓縮；
20噸-300噸較多為液壓控制；
一般情況下力學實驗室的設備主要包括拉伸試驗機、疲勞試驗機、扭拉試驗機、金屬沖擊試驗機、硬度計和一些測量工具等常用實驗設備。