基础力学实验西南交通大学人文学院.docx
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基础力学实验西南交通大学人文学院
附件1：
独立设课的实验课程教学大纲格式
《基础力学实验》课程实验教学大纲
开课学院：
力学与工程学院
开课校区：
√犀浦□九里□峨眉
开课实验（室）中心：
力学国家级实验教学示范中心（NationalDemonstrationCenterforExperimentalMechanicsEducation）
课程名称：
基础力学实验CourseName：
FundamentalMechanicsExperiment（英文名称）
课程代码：
1171004
课程类别：
专业
课程性质：
必修
课程学分：
1实验学时：
32（实验/实践环节每32学时为1学分）
实验项目数：
8（必开），4（选开）
适用学科专业:
工程力学、飞行器设计与工程
先修课程：
《理论力学》、《材料力学》
撰写人：
储节磊撰写日期：
2017-3-31审核人：
高芳清
一、课程简介
基础力学实验是我校工程力学力本科专业的一门独立实验课程，教学内容包括实验理论、实验操作方法和实验技能，基础力学实验课的类型包括:
基础性、综合性和设计性实验。
课程要求学生掌握直杆件的强度、刚度及轴心受压杆件稳定性的力学知识，能运用强度、刚度及稳定件条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等工作，初步熟悉材料力学性能实验的基本操作技能与应变电测方法，为将来在工程设计与计算分析中合理地选择材料、确定结构型式、选定截面尺寸和形状提供必要的理论基础、计算方法及实验验技术，为今后从事相关工作打下良好的专业理论和实验技能基础。
（IntroductiontoExperiments）
Fundamentalmechanicsexperimentisanindependentexperimentalcourseofundergraduateengineeringmechanicsmajorinourschool,andthecoursecontentiscomprisedofexperimentaltheories,experimentaloperationmethodsandexperimentaltechnicalabilities.Andfurthermore,curriculumtypesincludefundamental,integratedanddesigningexperiments.Accordingtocurriculumgoals,themechanicalknowledgeofstraightmemberbarstrength,stiffnessandcompressionmemberstabilityisrequiredtomasterbystudents,whoareabletoutilizestrength,stiffnessandstabilityconditionstostrengthchecking,sectiondesignandloadconfirmation,inaddition,studentsshouldbeacquaintedwithmechanicalpropertiesofmaterialsexperimentaltechnicalabilitiesandstrainelectrometicmethodsinitially.Fromtheviewofcurriculumsignificance,itcannotonlyaffordnecessarytheoreticalbasis,computingmethodsandexperimentaltechniquestoreasonableselectingmaterials,confirmingconstructionpatternandchoosingsectionsizeandshapeinfutureengineeringdesignandcalculationanalysis,butalsomakepreparationsfortheworkinfutureinregardtospecializedtheoryandexperimentaltechnicalabilities.
二、实验教学目标及总体要求
实验教学是该课程教学的主要内容，学生通过基础力学实验深层次学习与分析、自主性实验设计、实验技术研究与操作、工程性研究性实验锻炼、实验结果分析与讨论等环节，可巩固基础学实验的基本理论与方法，熟练掌握相关仪器设备性能以及相关的力学实验（试验）与测量技术，同时可培养学生运用专业理论知识分析与解决工程中力学问题的基础能力。
学生应基于课程认真预习有关实验内容、认真参加实验并遵守实验室相关规定，要求学生了解仪器、设备的工作原理和使用方法，掌握实验与测试基本方法和技能。
一般每个实验小组1-2人，每个实验过程2小时，由学生组独立完成。
（Theexperimentalteachingtasksandrequirements）
Experimentalteachingisthemaincontentofthiscourse.Deep-levelstudyandanalysisareobtainedbymeansoffundamentalmechanicsexperiment,moreover,independentexperimentdesign,experimentaltechniquesandoperation,engineeringresearchexperiment,experimentalresultsanalysisanddiscussion,etc.,areallincludedinthiscourse.Duetoaboveexperimentallink,theessentialtheoryandmethodoffundamentalexperimentscanbeconsolidated,andinstrumentequipmentperformanceandmeasurementtechniquesofrelevantmechanicalexperimentscanbeexpertlygrasped.Inthemeantime,theprimaryabilityofapplyingprofessionaltheoryknowledgetoanalyzingandsolvingmechanicalproblemsinengineeringcanbecultivated.
Intheprocessofthiscourse,studentsaresupposedtoseriouslypreparerelevantexperimentallessonsbeforeclass,earnestlyparticipateinexperimentsandobserverelevantstipulationinthelab.Inaddition,theworkingprincipleandoperatingmethodofinstrumentequipmentshouldbecomprehendedbystudents,aswellasthebasicmethodandtechnicalabilityofexperimentsandmeasurement.Anexperimentalgroupareusuallycomprisedofoneortwopersons,andtwohoursperexperimentwhichisindependentlyaccomplishedbystudents.
三、考核方式
本课程采用平时考核、实验操作和实验报告来综合评定学生的成绩，着重考查学生基本操作的掌握程度、实验结果的准确度和精密度、灵活运用所学知识分析、解决问题的能力及运用所学知识完成研究型实验的能力。
基础实验部分采用智能实验报告批改系统在线提交，系统自动评分，综合设计性实验采用纸质报告形式。
每个实验的评分包括：
预习报告20%，实际操作40%，实验报告40%。
平时考核占总成绩20%，实验部分占总成绩80%。
四、实验教材/讲义
教材/讲义名称
编者
出版社
出版（编写）时间
教材/讲义
基础力学实验教程
高芳清储节磊
/
2014.6
讲义
基础力学综合性提高性实验（II）
高芳清储节磊罗会亮熊莉
/
2014.6
讲义
材料力学实验教程
王绍铭邢建新高芳清熊莉江晓禹
西南交通大学出版社
2009.6
教材
五、课程内容安排和具体要求
（一）教学内容及要求
1、低碳钢、铸铁拉压力学性能实验：
（1）项目代码：
1171004-01
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-3
（4）项目类型：
验证性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
微机控制电子万能实验机（包括计算机、打印机）
WDW3100
10台
2
投影仪
/
1台
3
标距仪、游标卡尺等
/
4套
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
低碳钢拉伸试件
Φ10mm，10个
2
低碳钢压缩试件
Φ10mm，10个
3
铸铁拉伸试件
Φ10mm，10个
4
铸铁压缩试件
Φ10mm，10个
（8）实验内容简介：
拉伸压缩实验是研究材料力学性能最基本、应用最广泛的实验。
拉压实验测定的力学性能指标是机件或构件设计计算的依据，是评定和选择结构材料的主要依据。
本实验提供低碳钢和铸铁两种金属材料，实验内容包括：
了解万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项，观察万能试验机对低碳钢、铸铁材料进行轴向拉伸和压缩过程中不同材料的变形形式和破坏断口形状，绘制F一
曲线，测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs，强度极限σb、伸长率
、断面收缩率
，测定铸铁拉伸时的强度极限
b，测定压缩时低碳钢的屈服极限
和铸铁的强度极限
，比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的机械性质。
2、低碳钢拉伸时，E值和
值测定实验
（1）项目代码：
1171004-02
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-3
（4）项目类型：
验证性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
微机控制电子万能实验机（包括计算机、打印机）
WDW3100
10台
2
电阻应变仪
YD88
10台
3
投影仪
/
1台
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材名称
序号
耗材名称
备注
1
电阻应变计
2
导线
3
贴片工具（烙铁、焊锡、胶水等）
（8）实验内容简介：
弹性模量和泊松比反映了材料的弹性性能，是非常重要的参数。
本实验是在拉伸加载方式下测定材料的弹性模量和泊松比。
实验内容包括：
掌握电阻应变仪的使用方法，了解金属拉伸弹性模量与泊松比测试规范与方法，分析测试数据，计算E、
值。
3、低碳钢、铸铁扭转实验
（1）项目代码：
1171004-03
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-3
（4）项目类型：
验证性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
微机控制扭转实验机（包括计算机、打印机）
RNJ-1000/QBN-2000L/QBN-10000L
6台
3
投影仪
/
1台
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
低碳钢扭转试样
Φ15mm，6个
2
铸铁扭转试样
Φ15mm，6个
（8）实验内容简介：
工程中承受扭转的构件很多，材料字扭转变形下的力学性能，如剪切屈服极限、抗扭强度和切变模量等是进行扭转强度计算和刚度计算的依据。
本实验内容包括：
掌握扭转试验机的使用方法，掌握金属材料扭转力学性能的测试规范与方法，测定低碳钢的剪切屈服极限
及剪切强度极限
，分析两种材料扭转力学性能的区别、断口形貌及破坏原因。
4、矩形梁纯弯曲电测实验
（1）项目代码：
1171004-04
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-3
（4）项目类型：
验证性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
多功能实验台
XL3418C
16台
2
电阻应变仪
DH3818
16台
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
电阻应变计
3mm*5mm，80个
2
导线
240米
3
贴片工具（烙铁、焊锡、胶水等）
16套
（8）实验内容简介：
梁是工程中常见的承载构建，因此有必要来研究梁的应力分布情况，由应力的定义可知，应力是无法直接测量的，只能通过测量构件承载后产生的变形。
本实验的内容包括：
了解多功能实验台的使用方法，掌握应变电测原理及电阻应变仪的使用方法，测定梁纯弯曲时的正应力分布规律，验证弯曲正应力公式，分析实验数据，并与理论计算结果进行比较，撰写实验报告，分析误差产生的原因。
5、应变片粘贴及组桥电测实验
（1）项目代码：
1171004-05
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性和设计性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
多功能实验台
XL3418C
16台
2
电阻应变仪
DH3818
16台
3
悬臂梁
/
16根
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
电阻应变计
3mm*5mm，64个
2
导线
200米
3
贴片工具（烙铁、焊锡、胶水等）
16套
（8）实验内容简介：
电测应变技术是力学实验常用的应变测试手段，要求学生通过本实验掌握电测应变的材料原理和方法。
本实验将在悬臂梁上下表面的四枚应变片组成不同的桥路，测量不同桥路方式下的应变值，以便了解测量电桥加减特性、各种组桥的接线方法和特点以及不同组桥方式对测量灵敏度的影响。
实验内容包括：
学习应变片粘贴、接线、防潮、检查工作，组成不同测试桥路，获取测试数据，分析实验数据，撰写实验报告。
6、偏心拉伸实验
（1）项目代码：
1171004-06
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性和设计性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
多功能实验台
XL3418C
16台
2
电阻应变仪
DH3818
16台
3
拉伸试件
/
16根
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
电阻应变计
3mm*5mm，64个
2
导线
200米
3
贴片工具（烙铁、焊锡、胶水等）
16套
（8）实验内容简介：
测定偏心拉伸试样材料的弹性模量E，测定偏心拉伸试样的偏心距e，学习组合载荷作用下由内力产生的应变成份分别单独测量的方法。
7、弯扭组合实验
（1）项目代码：
1171004-07
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
多功能实验台
XL3418C
16台
2
电阻应变仪
DH3818
16台
3
薄壁圆筒试件
/
16根
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
电阻应变计
3mm*5mm，64个
2
导线
200米
（8）实验内容简介：
在工程中受弯扭组合作用的构建比比皆是，一般来说，对组合受力的构件，其截面上的内力既有弯矩和剪力又有扭矩的作用，有时还有轴力。
所以组合受力条件下的构件属于平面应力状态。
对于这类构件，工程中一般要解决下列两类问题，第一是强度校核既测定危险点的应力状态，确定主应力值和主方向；第二是优化设计既分离截面上的内力，确定各内力的贡献大小，因此本实验的主要内容是因电测方法测定平面应力状态下主应力的大小及方向，学习电阻应变的应用。
8、压杆稳定实验
（1）项目代码：
1171004-08
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性（5）必开/选开：
必开
（6）设备名称及台套数量
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
多功能力学系统
DLS-A
16台
2
电脑
DELL
16台
3
打印机
HP1008
2台
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
（8）实验内容简介：
横截面和材料相同的压杆，由于杆的长度不同，其抵抗外力的性质将发生根本的改变。
短粗的压杆是强度问题，而细长的压杆是稳定问题。
细长的承载能力远低于短粗压杆，因此研究压杆的稳定性极为重要。
本试验内容包括：
观察细长中心受压杆件失稳的现象，测定两端固定、两端铰支、一端铰支一端固定、两端铰支加中间支撑四种支撑方式下试件的临界力，计算实验误差。
9、动应力实验
（1）项目代码：
1171004-09
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性（5）必开/选开：
选开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
激振器
JZQ-100型
10台
2
电阻应变仪
DH3818
16台
3
XH信号源
/
4套
4
计算机
DELL
10台
5
游标卡尺
10把
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
重物
10套
（8）实验内容简介：
工程中经常会遇到构件受动载荷作用的情况，如高速旋转的螺旋桨、紧急制动的转轴、受强迫振动的梁等。
由于构件在动载荷作用下的应力要比在静载荷作用下的应力大得多，因此，测量和分析构件在动载荷作用下的动应力问题是非常重要的。
本实验以悬臂梁为研究对象，测量在强迫振动和冲击时的动应力，学习动态应变测量技术和动态电阻应变仪及其测试软件的使用方法，测量悬臂梁在强迫振动时的动应力
，并与理论值进行比较，测量悬臂梁在突加载荷作用时的动荷系数
，并与理论值进行比较。
10、复合材料力学行为研究实验
（1）项目代码：
1171004-10
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
1-2
（4）项目类型：
综合性设计性（5）必开/选开：
选开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
电阻应变仪
DH3818
16台
2
电子万能试验机
WDW3100
10台
3
游标卡尺
/
4套
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
单向增强复合材料试件
16套
（8）实验内容简介：
复合材料是一种新型的工程结构材料。
它是由两种或两种以上不同性能的材料用物理或化学方法制成的具有新性能的材料，其性能优于其组分材料的性能。
本实验的内容包括掌握复合材料弹性常数测试方法，测定复合材料的五项弹性常数，即
、
、
、
和
，认识复合材料各向异性的特点，研究沿轴性态中
、
、
、
之间的关系。
11、组合梁应力分析实验
（1）项目代码：
1171004-11
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-4
（4）项目类型：
综合性设计性（5）必开/选开：
选开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
电阻应变仪
DH3818
16台
2
电子万能试验机
WDW3100
10台
3
游标卡尺
/
4套
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
组合梁
16套
（8）实验内容简介：
本实验采用一个钢梁与一个铝梁上下叠放，用电测法测定组合梁的应力分析规律，学习如何根据测试结果建立力学计算模型，通过实验和理论分析，了解不同材料、不同约束条件对组合梁的内力及应力分布规律的影响。
12、开口薄臂杆件应力分布特性研究实验
（1）项目代码：
1171004-12
（2）实验学时：
4（3）每组人数：
2-4
（4）项目类型：
综合性设计性（5）必开/选开：
选开
（6）设备名称及台套数
序号
设备名称
型号
台套数
备注
1
电阻应变仪
DH3818
10台
2
电子万能试验机
WDW3100
10台
3
游标卡尺
/
4套
注：
峨眉与成都校区同时开设的实验，请在备注中填写峨眉校区实验室的设备台套数。
（7）主要耗材
序号
耗材名称
备注
1
薄壁截面杆件试样及加载附件
10套
（8）实验内容简介：
薄壁杆件可以减轻结构重量、降低材料消耗，并且可以美化结构造型等优点，所以字土木建筑、车辆、飞机、船舶等广泛应用。
本试验内容包括：
观察开口薄壁截面杆件的受力变形特点，认识开口薄壁截面杆件应力分布规律，认识薄壁截面杆件特有的内力分量---双力矩，学习薄壁截面杆件内力分析方法。
注：
1.项目代码为：
XXXXXXX-01，XXXXXXX-02，……，前半段为课程代码，后半段为序号；
2.项目类型为：
演示性/验证性/综合性/设计研究/其它。
（二）自学内容和要求
实验前要求学生自学实验安全知识，实验室规章制度等，基本实验部分要求学生在实验前完成网上预
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