材料力学实验

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出版者:高等教育出版社
作者:刘鸿文
出品人:
页数:118
译者:
出版时间:2006-1
价格:10.50元
装帧:平装
isbn号码:9787040177671
丛书系列:
图书标签:
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  • 应力应变
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具体描述

本书是在第二版(1998年11月版)基础上修订而成的。为适应实验技术的飞速发展和实验设备的大量更新,第三版增加了一些内容(如液压屏显万能机、微机控制电子万能机、微机控制扭转试验机和自动平衡数字应变仪等),改写、调整了部分内容(如删去机械式万能试验机、双表引伸 仪、平衡式应变仪等),并将部分符号按国标最新规定作了更改或注解。

第三版仍分四章。第一章绪论,讲述材料力学实验的内容、标准、方法和要求;第二章为材料的力学性能测定,分节介绍实验设备和实验方法;第三章为电测应力分析,分别介绍原理、设备、实测数值的修正、电桥接线方法等。第四章为选修实验,各校可根据本校教学要求和实验设备情况选修,也可自行创新设计实验。

本书是与高等学校工科本科材料力学课程的教科书配套使用的实验教材。

《工程材料的力学性能与应用》 本书深入探讨了工程材料在不同载荷和环境条件下的力学响应,为读者提供一套全面而实用的材料力学性能分析框架。内容涵盖了金属、陶瓷、高分子材料以及复合材料等关键工程材料的宏观力学特性,并着重介绍了这些材料在实际工程应用中的行为表现。 第一部分:材料力学基础理论 本部分将首先回顾并深化读者对材料力学基本概念的理解。我们将从微观结构与宏观性能的关联出发,详细阐述应力、应变、弹性模量、泊松比等基本力学参数的物理意义及其测量方法。在此基础上,本书将深入探讨材料的强度、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变以及断裂韧性等关键性能指标,并分析影响这些性能的微观结构因素,例如晶体结构、位错滑移、晶界、第二相以及缺陷等。我们将详细介绍各种力学性能的测试方法,如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度试验(洛氏、布氏、维氏)、冲击试验(夏比、落锤)、疲劳试验以及高温蠕变试验等,并对试验结果的解读和数据处理进行规范化指导。 第二部分:常见工程材料的力学行为 在奠定理论基础之后,本书将聚焦于几种典型的工程材料,深入分析它们的力学特性及其在不同应用场景下的行为。 金属材料: 详细介绍钢(碳钢、合金钢)、铝合金、铜合金、钛合金等常见金属材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等基本性能,并重点分析它们的加工硬化行为、应变速率敏感性以及热处理对其力学性能的影响。本书还将探讨金属的断裂机制,包括脆性断裂和韧性断裂,以及影响断裂的应力集中和材料内在缺陷。对于焊接、锻造、轧制等典型加工工艺对金属材料力学性能的改变,也将进行深入剖析。 陶瓷材料: 阐述陶瓷材料独特的力学性能,如高硬度、高弹性模量、低断裂韧性以及优异的耐高温性能。我们将重点关注陶瓷的抗压强度和抗弯强度,以及其在受压时的表现。陶瓷的脆性断裂机制及其与微观结构(如孔隙率、晶粒尺寸、杂质)的关系将是讨论的重点。此外,还将介绍陶瓷在高温环境下的性能衰减和蠕变行为。 高分子材料: 探讨高分子材料的粘弹性行为,包括应力松弛、应变蠕变以及动态力学性能。我们将介绍高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)等关键热力学参数对其力学性能的影响。蠕变、疲劳以及老化对高分子材料性能的劣化机制也将得到详细阐述。本书还将分析不同分子量、链结构、交联密度以及添加剂对高分子材料力学性能的调控作用。 复合材料: 重点介绍纤维增强复合材料(如碳纤维/环氧树脂、玻璃纤维/聚酯树脂)和颗粒增强复合材料的力学性能。我们将深入分析纤维与基体之间的界面作用、纤维取向、体积分数对复合材料宏观力学性能的贡献。本书还将探讨复合材料的层合理论,以及如何通过层合设计来优化材料的力学性能,例如提高抗弯刚度、抗剪强度等。 第三部分:特殊力学行为与失效分析 本部分将进一步拓展读者对材料在复杂工况下力学行为的认识,并介绍失效分析的基本方法。 疲劳与断裂力学: 详细阐述材料在循环载荷下的疲劳失效机制,包括疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂。我们将介绍S-N曲线、应力幅、应力比等关键参数,并探讨影响疲劳寿命的因素,如应力集中、表面状态、环境因素等。在此基础上,本书将引入断裂力学的基本概念,如应力强度因子(K)、断裂韧性(KIC),并讲解裂纹扩展的准则。 蠕变与应力松弛: 深入分析材料在恒定载荷或应力下的长期变形行为,即蠕变。我们将探讨蠕变过程中的不同阶段(瞬时变形、稳态蠕变、加速蠕变),以及影响蠕变速率的因素,如温度、应力、材料微观结构等。应力松弛现象,即材料在恒定应变下应力随时间降低的现象,也将被详细讨论。 材料失效分析: 介绍常见的材料失效模式,如塑性变形、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀失效等。本书将提供一套系统性的失效分析流程,包括宏观检查、微观分析(如金相显微镜、扫描电子显微镜)、化学成分分析以及力学性能测试,旨在帮助读者识别材料失效的原因,并为改进设计和材料选择提供依据。 第四部分:材料的力学性能优化与设计 本部分将引导读者思考如何根据工程需求选择和优化材料,并结合力学性能进行结构设计。 材料选择原则: 结合前面章节介绍的各种材料的力学性能,本书将阐述在不同工程应用领域(如航空航天、汽车制造、建筑工程、生物医学工程等)中进行材料选择的基本原则和权衡考虑。 性能与设计的集成: 强调力学性能与结构设计的紧密联系。我们将介绍如何运用力学理论和仿真工具(如有限元分析)来预测结构在载荷作用下的应力分布和变形,并基于材料的力学性能来评估结构的可靠性和安全性。读者将学习如何通过合理的结构设计来降低应力集中,提高结构的承载能力,并延长结构的使用寿命。 本书旨在为工程技术人员、科研人员以及相关专业的学生提供一个坚实的材料力学基础,帮助他们更好地理解和应用各种工程材料。通过理论与实践的结合,读者将能够更有效地分析和解决工程中遇到的材料力学问题。

作者简介

刘鸿文,浙江大学教授。长期从事固体力学教学工作。曾任教育部教材编审委员会委员,国家教委(教育部)工科力学课程教学指导委员会主任委员兼材料力学课程教学指导组组长。1989年被授予全国优秀教师称号。1991年起享受政府特殊津贴。杭州市第六届人大代表,浙江省第四届政协常委,全国政协第六、七、八届委员。

著作有:《材料力学》,《高等材料力学》,《板壳理论》,《材料力学教程》,《材料力学实验》,《简明材料力学》等。以上诸书先后分别在高等教育出版社、浙江大学出版社和机械工业出版社出版。《材料力学》第二版于1990年由台湾高等教育出版社以繁体字再版。

《材料力学》第二版于1988年获国家教委颁发的全国高等学校优秀教材奖。《材料力学》第三版于1997年获国家级教学成果一等奖,并获国家科技进步二等奖。第四版于2007年获第七届全国高校出版社优秀畅销书一等奖。

目录信息

第一章 绪论 1.1 材料力学实验的内容 1.2 材料力学实验的标准、方法和要求第二章 材料的力学性能测定 2.1 液压式万能材料试验机 2.2 微机屏显式液压万能材料试验机 2.3 电子万能材料试验机 2.4 机械式引伸仪 2.5 万能机操作及拉伸、压缩示范实验 2.6 低碳钢拉伸时力学性能的测定 2.7 扭转试验机 2.8 扭转实验 2.9 冲击实验 2.10 疲劳实验第三章 电测应力分析 3.1 概述 3.2 电阻应变片 3.3 应变电桥 3.4 电阻应变仪 3.5 电阻应变仪的使用方法和实测应变值的修正 3.6 测量电桥的接法 3.7 传感器显示器 3.8 弯曲正应力实验 3.9 弹性模量E和泊松比μ的测定 3.10 切变模量G的测定 3.11 扭弯组合变形的主应力和内力的测定 3.12 偏心压缩实验 3.13 预调平衡箱第四章 选修实验 4.1 应变片粘贴实习 4.2 压杆临界压力的测定 4.3 规定非比例延伸强度 4.4 规定非比例延伸强度的测定 4.5 X-Y函数记录仪 4.6 动态电阻应变仪 4.7 光线示波器简介 4.8 动应力测量 4.9 胶结叠合梁的实验研究 4.10 在内压、弯矩和轴向力联合作用下管道内力的测定 4.11 预应力提高结构承载能力的实验研究 4.12 光弹性简介 4.13 光弹性实验附录Ⅰ实验数据的线性拟合 Ⅰ.1 线性拟合 Ⅰ.2 线性拟合在弹性模量测定中的应用附录Ⅱ 有效数后第一位数的修约规则及力学性能测试结果的修约规定附录Ⅲ 力学量国际单位制单位及换算参考文献作者简介作者简介
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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总的来说,这本《材料力学实验》教材,不仅仅是一本简单的实验指导书,更是一份宝贵的学习资源。它系统地介绍了材料力学实验的基本理论、操作方法、数据处理和安全注意事项,并且通过丰富的实例和深刻的讨论,帮助我们建立起对材料力学原理的直观理解。这本书为我打开了一扇新的学习之门,让我能够从更宏观和微观的层面去认识材料的力学行为,也让我对未来的学习和工作充满信心。我强烈推荐这本书给所有正在学习材料力学,或者对材料力学实验感兴趣的学生和从业者,相信它一定会给你带来意想不到的收获。

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这本书的内容编排逻辑非常清晰,每个实验项目都遵循着“背景介绍——理论基础——实验仪器——实验步骤——数据处理与分析——讨论与思考”的模式。这种结构化的安排,让我在学习过程中能够有条不紊地进行,不会感到迷茫。即使是初次接触某个实验,也能通过清晰的指引逐步掌握。我特别喜欢“讨论与思考”这个环节,它不仅仅是让回答问题,更是引导我们对实验现象进行深入的分析和探究,提出自己的见解。这一点非常有价值,它鼓励我们独立思考,培养了批判性思维,这对于我们在实验中发现问题、解决问题至关重要。

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作为一名机械工程专业的本科生,我拿到这本《材料力学实验》教材的时候,心中是既期待又有些忐忑的。期待的是,终于有了一本系统的实验指导书,能够帮助我更直观地理解那些抽象的理论公式;忐忑的是,我深知实验并非易事,从理论的推演到实际的操作,每一步都充满了挑战。这本书的开篇,并没有直接抛出大量的实验步骤,而是花了相当篇幅去阐述实验的目的、理论基础以及常见的误差来源。这一点我非常赞赏,它让我明白,做实验不只是简单的“按部就班”,更需要理解“为什么这么做”以及“如何避免出错”。例如,在讲述拉伸实验时,教材并没有直接告诉我们如何连接传感器、如何读取数据,而是先详细解释了应力-应变曲线的意义,不同材料在曲线上的表现差异,以及应力集中、塑性变形等概念。这种循序渐进的讲解方式,让我在真正动手操作之前,就已经对实验的核心有了初步的认识。

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这本书在理论联系实际方面做得尤为出色,它不仅仅是一本实验操作手册,更像是一本引导我们深入理解材料力学原理的“桥梁”。书中很多实验的设置,都紧密结合了工程实际中的应用场景。比如,在讲解扭转实验时,它会联系到轴类零件的设计,解释为什么需要了解材料的抗扭强度;在介绍剪切实验时,它会引入螺栓连接的设计考量。通过这些实际的例子,我能够更清晰地看到材料力学理论是如何在工程实践中发挥作用的,也更加深刻地理解了学习这些理论知识的意义所在。这种“学以致用”的感觉,极大地激发了我学习材料力学的兴趣,也让我对未来的职业发展有了更清晰的认识。

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书中对于各个实验项目的安全注意事项,我不得不说,是做得非常到位。在讲解每一个实验之前,都会有专门的安全须知,列举了可能存在的危险以及相应的防护措施。例如,在进行冲击实验时,书中明确告知了冲击锤的危险性,要求佩戴防护眼镜,并保持安全距离。在进行高温蠕变实验时,则强调了防烫伤的措施。这种对安全的重视,让我能够安心地投入到实验中,而不用过多担心潜在的风险。我认为,一本好的实验教材,除了教会我们知识和技能,更重要的是教会我们如何安全地进行科学研究,这本书在这方面做得非常出色,给我留下了深刻的印象。

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坦白说,我并不是一个特别擅长动手操作的学生,也曾经因为一些实验上的小失误而感到沮丧。然而,《材料力学实验》这本书中,对于实验仪器的介绍和操作步骤的讲解,却非常细致入微,甚至可以说是“手把手”教学。它不仅给出了仪器的结构图和主要部件的名称,还附带了操作时的注意事项和常见问题的排查方法。我记得在进行疲劳实验时,书中对于加载频率、应力比、循环次数等参数的设置都有详细的说明,并且强调了安全操作的重要性。如果遇到仪器故障,书中也提供了一些初步的诊断建议。这种周全的考虑,极大地降低了我们学习实验的门槛,也让我能够更加自信地去完成每一个实验项目,克服了以往对复杂仪器的畏惧心理。

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我发现这本书最大的优点之一,是它能够引导我们进行“反思性学习”。在每个实验项目结束后,都会提出一些开放性的问题,促使我们回顾整个实验过程,思考实验中的难点、自己的不足以及可以改进的地方。例如,在完成硬度测试实验后,书中会问“你认为影响硬度测试结果的因素有哪些?你又是如何尽量减小这些因素的影响的?”这样的问题,没有标准答案,却能促使我们深入思考,将实验中的经验转化为更深刻的理解。这种学习方式,比死记硬背公式要有效得多,也更能帮助我们掌握材料力学的精髓。

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从我个人的体验来说,这本书的语言风格是相对平实易懂的,尽管材料力学本身是一门偏理论的学科,但作者在撰写实验部分时,尽量使用清晰简洁的语言,避免过多的专业术语堆砌。即便是一些比较复杂的概念,也会通过图示和生动的比喻来解释。这对于我们这些初学者来说,是非常友好的。我曾经尝试阅读过一些其他学校的实验教材,它们的语言往往过于晦涩,让人望而却步。而这本《材料力学实验》,则成功地架起了理论与实践之间的桥梁,让学习过程变得更加顺畅和愉快。

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《材料力学实验》这本书在实验仪器的更新换代方面,也紧跟时代潮流。书中介绍的很多仪器,都是目前实验室中普遍使用的先进设备,并且对一些自动化程度较高的仪器也有涉及。这让我能够接触到更前沿的实验技术,也为我将来进入实际工作岗位打下了基础。我记得书中在介绍某些电子万能试验机时,详细讲解了其操作界面和功能,这让我对现代化实验设备有了更直观的认识。通过学习这些新的实验方法和技术,我不仅巩固了理论知识,也提升了自己的实践能力,为应对未来的挑战做好了准备。

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我对这本书最深刻的印象,莫过于它对于实验数据处理和结果分析的详尽指导。我一直觉得,实验的价值不仅仅在于观察现象,更在于从中提炼出有用的信息。而这本书在这方面做得尤为出色。在每一个实验的后面,都附有专门的数据处理章节,详细列举了所需的计算公式,并且给出了计算示例。更重要的是,它还会分析不同误差来源对最终结果的影响,以及如何通过统计方法来评估测量结果的可靠性。例如,在进行弯曲实验时,书中会引导我们考虑加载方式、支承方式、测量精度等因素对弯矩和挠度的影响,并教授如何使用最小二乘法等方法来拟合数据,得到更准确的材料力学性能参数。这种严谨的分析方法,不仅提升了实验的科学性,也培养了我对数据敏感度和分析能力,这对于我今后的科研学习和实际工作都至关重要。

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