工程力學實驗

前言

“平者，水停之盛也。其可以為法也，內保之而外不蕩也?！薄肚f子。內篇。德充符》中的這一段話，是孔子對于魯哀公提問“何謂德不形”的回答?？鬃佑盟o止的內部平穩(wěn)、和諧和外部沒有動蕩，形象地解答了理解“德之無形特征”時的疑惑。其實，只要靜心思考，就會發(fā)現(xiàn)這一比喻還有更寬泛的意義：用之思考工程力學及其實驗的研究方法也是適用的；用之理解不受外擾，專心致志于實驗教學，通過若干年積累、推敲一本書，也是恰切的。將牛頓第二定律的質量與加速度的乘積添加負號移至等式左方，定義為慣性力，從內部保持為“擬靜力”平衡、從外部“無動力”去理解達朗伯原理，豈不是“平者”之法嗎？工程力學實驗中緩慢加載以減少動力效應、電測方法的電橋平衡，等等，皆在追求“外不蕩”上下了工夫。即便是沖擊現(xiàn)象，由于歸結為列機械能守恒方程，亦為水盛容器之中的“內保平外不蕩”之法也。廣而言之，凡自然現(xiàn)象化為列方程的方法，右端皆為零，乃將外因內化，無外部振蕩，便于掌控矣！北京工業(yè)大學力學教學的“內靜外不擾”的狀態(tài)，可追溯到我校成立之日，前輩們創(chuàng)建了潛心搞好教學的傳統(tǒng)，又被一代又一代教師所傳承。后來，陸續(xù)創(chuàng)立了“材料力學”國家精品課程，“理論力學”與“工程力學”北京市精品課程，工程力學國家級實驗教學示范中心，基礎力學國家級教學團隊，這一切都印證了孔子所談的這種“法”確有指導作用。

內容概要

　　《十二五高等教育實驗實踐教學系列規(guī)劃教材·工程力學實驗》包含了理論力學及材料力學的實驗內容，注重培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力。全書采用模塊化方式，分為基本實驗、綜合設計實驗、研究創(chuàng)新實驗及簡單的數(shù)值計算基礎?！　　妒甯叩冉逃龑嶒瀸嵺`教學系列規(guī)劃教材·工程力學實驗》共分為7章。第1章為緒論；第2章為力學實驗的基本設備及測試原理；第3章為力學基本實驗；第4章為綜合設計型實驗；第5章為研究創(chuàng)新型實驗；第6章為實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析基本理論；第7章介紹了ANSYS計算分析的基本方法。在附錄中列舉了學生在研究創(chuàng)新實驗中的自選題目及典型論文。　　《十二五高等教育實驗實踐教學系列規(guī)劃教材·工程力學實驗》可以作為不同類型力學課程（理論力學、材料力學、工程力學）的實驗教材，也可作為“工程力學實驗”獨立設課的教材。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 工程力學實驗的作用1.2 工程力學實驗的任務及主要內容1.3 工程力學實驗的基本程序1.4 研究創(chuàng)新實驗的基本要求第2章 力學實驗的基本設備及測試原理2.1 電子萬能實驗機2.2 液壓萬能實驗機2.3 微機控制扭轉實驗機2.4 多功能實驗臺2.5 應變式電子引伸計2.6 數(shù)顯擺錘式?jīng)_擊實驗機2.7 QBG－100型高頻疲勞實驗機2.8 X射線應力儀2.9 靜態(tài)電阻應變儀2.10 動態(tài)電阻應變儀2.11 百分表和千分表2.12 電測法基本原理與平面問題的應變分析2.13 X射線測量表面應力的基本原理2.14 電阻應變片貼片方法和步驟第3章 力學基本實驗3.1 拉伸實驗3.2 壓縮實驗3.3 扭轉實驗3.4 彈性模量E及泊松比盧的測定3.5 直梁彎曲正應力測定3.6 直梁彎曲變形測定3.7 金屬材料的沖擊實驗3.8 金屬材料的疲勞實驗3.9 光彈性基本實驗3.10 簡諧振動幅值測量3.11 單自由度機械振動系統(tǒng)固有頻率的測量3.12 兩自由度機械振動系統(tǒng)固有頻率的測量第4章 綜合設計型實驗4.1 疊梁彎曲實驗4.2 彎扭聯(lián)合作用下應力及內力素白測定4.3 電測綜合性實驗4.4 表面殘余應力測定實驗4.5 彈塑性應力與電測法的綜合實驗4.6 組合實驗臺綜合實驗4.7 壓桿穩(wěn)定性實驗4.8 三點彎曲高梁橫截面應力的光彈性法測定4.9 振動系統(tǒng)的模態(tài)分析實驗4.10 疊梁彎曲的數(shù)值模擬實驗第5章 研究創(chuàng)新型實驗5.1 研究創(chuàng)新型實驗的基本要求及小論文說明5.2 工程型材的綜合實驗——角鋼、槽鋼、矩形鋼管的組合變形及彎心實驗5.3 北京城市輕軌及普通鐵軌的力學分析(不對稱工字鋼)5.4 桁架的應變測量與應力分析5.5 地應力傳感器(電阻應變計式)實驗5.6 橋梁模型的動、靜態(tài)應力測定實驗5.7 應力集中的磁記憶檢測實驗5.8 平面應變斷裂韌度K1C的測定實驗5.9 環(huán)境介質中裂紋擴展速率da／dt測定實驗5.10 疲勞壽命實驗5.11 理論力學研究性小論文選題第6章 實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析基本理論6.1 誤差的定義和分類6.2 直接測定量的誤差表示法6.3 間接測量中誤差的傳遞6.4 實驗數(shù)據(jù)處理6.5 數(shù)理統(tǒng)計的基本定義與概念6.6 實驗數(shù)據(jù)的線性擬合方法第7章 ANSYS計算分析的基本方法7.1 ANSYS計算軟件概況7.2 ANSYS計算軟件的基本功能7.3 有限元模型的建立7.4 結構的靜力學分析7.5 結構的動力學分析附錄1 與本書相關的標準目錄附錄2 學生在研究創(chuàng)新實驗中的選題范例附2.1 部分創(chuàng)新實驗選題附2.2 典型創(chuàng)新實驗論文選登參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：工程力學涵蓋了理論力學與材料力學，是高等學校工科專業(yè)的重要技術基礎課程之一。理論力學研究物體的剛體運動，重點考慮作用在物體上的力與物體運動之間的關系，分析物體機械運動的一般規(guī)律；材料力學研究物體的變形，重點考慮作用在物體上的力與物體變形之間的關系，研究構件的強度、剛度、穩(wěn)定性問題。工程力學是研究物體宏觀機械運動中最普遍、最基本規(guī)律的學科，在工程中起著至關重要的作用。就工程力學課程本身特點而言，其實驗占據(jù)了重要地位。工程力學實驗的主要作用為：（1）測定材料的力學性能參數(shù)；（2）發(fā)現(xiàn)力學現(xiàn)象規(guī)律，為理論推導提供合理假定及基礎依據(jù)，檢驗理論公式的正確性并給予修正；（3）解決理論分析難以處理的問題，通過實驗測定復雜構件的應力變形等；（4）通過實驗驗證數(shù)值模擬的逼近精度，以便改進計算力學模型使之可靠地逼近工程結構的真實狀態(tài)；（5）通過實體或數(shù)值實驗得到所需要的力學參數(shù)，為工程設計提供依據(jù)，準確評估工程結構的安全程度。

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《工程力學實驗》：“十二五”高等教育實驗實踐教學系列規(guī)劃教材

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