材料力学常规实验中存在问题及不足探究论文

材料力学常规实验中存在问题及不足探究论文

　　摘要：本文简要介绍了材料力学常规实验中存在的一些问题及不足， 探索了一些解决问题的方法， 并简要介绍自己动手改造实验设备， 提高教学水平的心得。

　　关键词：材料力学； 实验； 改进；

　　材料力学是机电、建筑、水利等工科专业重要的基础课之一， 它主要研究材料受力后的变形和破坏规律， 为构件选择适当的材料， 确定合理的形状和尺寸， 提供必要的理论基础和计算方法， 使构件达到既安全又经济的要求。它和实际工程联系性强， 对于刚从中学进入大学一年多的学生来说， 有些理论和概念光靠讲解很难真正理解。因此， 实验对于学生进一步掌握和领悟所学的课堂内容有着非常重要的作用。特别是材料力学的理论是建立在将真实材料理想化， 实际构件典型化， 公式推导假设化基础之上的， 它的结论是否正确以及能否在工程中应用， 都只有通过实验验证才能断定。所以， 实验在材料力学的教学过程中占有非常重要的位置。

　　常规传统的材料力学基本实验包括材料拉伸实验、压缩实验、弹性模量的测试等。这些实验都需要在万能材料试验机上进行。我们在教学中发现， 由于学生在此之前从未接触过该类设备， 操作比较生疏， 再加上有的学生上课之前没有好好预习， 实验时边看书边操作， 即使老师讲解过一遍也不熟悉， 容易出现操作故障， 实验数据有时也不准确， 使学生对实验产生畏难情绪， 失去对实验的兴趣。

　　为了克服这种现象， 我们经过探讨实践， 主要采取了以下几个方面的措施：

　　一、充分发挥实验教学的直观性促使学生把实验观察到的现象和实验结果与书本的理论和分析联系起来， 从而加深对课堂所学的知识的理解与掌握。

　　如材料拉伸实验， 学生在比较低碳钢和铸铁破坏后的断口形貌时， 往往就光是直观的看到低碳钢断裂时有颈缩现象， 铸铁则没有。再引导学生仔细观察， 就会发现低碳钢断口四周有塑性破坏产生的小光亮斜面， 而中心部分组织较为粗糙， 并且和试件轴线几乎是垂直的， 这主要是拉断的。然后再让学生讨论试件的断裂过程是怎样的。由于断裂发生在试件内部， 直观上是看不到的， 只有通过对断口形貌的分析并联系以前学过的知识， 才能得出结论。学生积极思考， 各抒己见， 发言非常活跃。等学生分析完毕， 老师肯定其中的正确部分， 指出其中的错误， 然后再作一个总的总结：低碳钢试件断裂时， 中心部分由于颈缩现象处于三向拉伸应力状态， 首先引起断裂， 而当其断开后， 边缘部分材料继续拉伸， 使其在受剪应力最大的截面上剪切断裂， 而铸铁则没有任何倾斜的截面， 整个断裂面都是脆性破坏。

　　二、加强实验管理， 严格规章制度

　　由于材力实验室设备较少， 学生人数多， 分组多， 设备使用频繁， 设备使用者不明确， 有时设备出了故障甚至是损坏， 找不出责任人， 即使找出责任人， 也要耽误下面组的同学实验。根据这种情况， 我们规定每组实验的同学必须选出一个小组长， 明确由谁操作试验机， 由谁作记录， 谁测量变形， 谁测量作用力。每次实验完毕进行登记， 并请老师签字后方可离开， 培养了学生严格认真负责的学习态度， 而这也正是科研工作所必备的素质；同时， 实验室工作人员在学生实验完毕后， 抓紧时间把设备检修、保养一遍。

　　三、加强实验室设备建设， 改善教学条件， 提高教学水平

　　实验教学能否高质量的进行， 很大程度上取决于实验室的建设， 而其中的设备建设又是关键。设备建设不光是指购置新设备， 对老设备的更新改造也是一条有效的捷径。

　　根据学校的实际情况， 我们尽量购置了一些新设备， 并针对实验室的一台30吨液压式万能试验机进行了更新改造， 主要的改造内容有下列几个方面：

　　1。指示系统的改造

　　由于试验机是十多年前生产的， 数据显示系统是度盘指针显示， 且只能指示力值， 有三档可调， 误差大， 精度不高。改造后， 精度提高了一个等级， 具有四档换位功能， 使从前试验机没办法做的小量程试验现在可以精确地进行， 并由计算机屏幕实时显示力值， 变形值， 时间， 速度等数据， 使实验过程一目了然。

　　（1） 数据处理自动化

　　材料的特征点 （上屈服点， 下屈服点， 最大点， 断裂点） ， 弹性模量E， 断面收缩率等实验结果， 自动处理显示， 可以输出打印， 并可以实时屏幕显示变形——试验力曲线， 时间——试验力曲线。

　　（2） 试样夹持机构的改造

　　试样夹持方式由人工手动夹持改为液压自动夹持， 由于人工手动夹持在试验初期夹持不紧， 容易造成试件滑动， 严重影响实验结果， 改为液压自动夹紧装置后， 彻底解决了这一困绕学生多年的问题。

　　通过以上改造大大提高了试验机的技术水平， 使其达到国内先进水平， 并使试验机的精度提高了一个等级， 使实验结果更加准确可靠， 且能大批量进行实验， 为以后实验室对外开放提供了良好的设备保障条件， 并节约了大量设备投资费用。更为重要的是提高了实验教学的水平。实验时， 先让学生自己动手， 手工操作， 以加深对实验原理及相关知识的理解， 然后再用计算机做一遍， 分析两者之间结果的差异， 并找出原因及解决问题的办法， 不仅培养了学生分析问题和解决问题的能力， 极大的调动了学生的学习积极性， 而且使学生掌握了较为先进的测试方法。

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