一、实验教学体系建设

   同济大学力学实验教学体系由三部分组成：（ 1 ）基础力学实验课程，包括材料力学实验（或工程力学实验、建筑力学实验）、理论力学实验、流体力学实验（或 流体力学与流体机械实验、水力学实验 ）等，（ 2 ）专业力学实验课程，包括复合材料力学实验、实验力学实验等，（ 3 ）提高性力学实验课程，包括工程力学实验设计和开放性实验等。

二、 实验课程内容与实验项目名称

(1) 材料力学实验

   本课程通过实验让学生验证《材料力学》、《工程力学》、《建筑力学》等课程中阐述的材料力学相关知识，巩固和加深对理论知识的理解。同时，学生在实验中，学习材料力学实验的基本内容，学会实验实际操作，特别是材料试验机的操作，以及数据采集和分析的技能，掌握对材料进行基本力学性能测试的方法。以及通过综合性实验与设计性实验提高学生的实验独立完成的能力。

实验项目名称与内容：

•  拉伸、压缩：试验设备介绍，低碳钢及铸铁的拉伸和压缩性能测试。

•  弹性模量测定：引伸仪及测量原理介绍，低碳钢弹性模量测定。

•  扭转：试验设备介绍，低碳钢及铸铁的扭转性能测试。

•  扭转剪切模量测定：扭角仪及测量原理介绍，低碳钢剪切模量测定。

•  梁弯曲：电测原理介绍，测定弯曲梁应力分布，验证弯曲理论。

•  弯扭组合变形：利用应变电测原理 , 测定结构任意点主应力大小方向。

•  压杆稳定：测定细长受压杆件临界力。

•  疲劳演示和冲击实验：钢的疲劳实验演示，钢和铸铁的冲击试验。

•  应变电测原理介绍：应变片电测原理介绍及应变仪介绍。

•  应变片接桥方法：根据测试要求自行设计电桥连接方法，达到提高测量精度，设置温度补偿，测试所需分量，消除不需要分量的目的 ( 综合性实验 ) 。

•  叠合梁的纯弯曲实验：设计两种不同性质材料被胶结而成叠合梁的正应力分布规律。用实验结果来分析叠合梁的弯曲正应力，建立计算公式，改进实验方案，做对比实验分析 ( 设计性实验 ) 。

(2) ．理论力学实验

通过本实验，要求达到以下目的：

1 、掌握理论力学（静力学、运动学、动力学部分）中的受力分析、运动分析和机械振动原理及其实验的基本技能。

2 、熟悉并掌握一些基本仪器的用途、特点和使用方法。培养学生的动手和创新能力。

3 、通过对试验结果的分析和理论探讨，巩固所学的理论力学、材料力学等学科的基本知识和相关的专业知识。

4 、通过整个实验过程，尤其是设计性实验 , 使学生初步了解科学研究的一般过程 , 培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，启发学生的创新思维。

实验项目名称与内容：

•  理论力学创新应用实验演示： 理论力学在具体工程和科研中的应用实例 ( 静力学 4 个 , 运动学 5 个，动力学 6 个。

•  理论力学创新应用开放实验： 有 30 多个理论力学创新应用实验模型或装置可供学生操作和设计 ( 综合性实验 ) 。

•  单自由度系统振动 实验： a. 验证圆盘转动惯量的理论公式与三线摆实测周期，计算转动惯量公式 , 并确定线长对测量误差的影响。 b. 用等效方法求非均质 ( 铝 / 铜 / 钢 / 记忆合金 ) 发动机摇臂的转动惯量。

•  动力减振 实验： 用一个竖立的悬臂梁振动装置模拟一栋高层建筑的地震状态。通过对振动系统的计算，设计制作一个单自由度的振动系统使振动模型达到消振或减振效果 ( 设计性实验 ) 。

(3). 流体力学实验

   要求学生能掌握综合应用流体要素的量测技术，结合一般工程的设计要求，运用流体力学理论知识，拟定实验方案，采集数据和分析结果。提高学生对各种水流现象、管道及河道水流流态变化分析能力，熟练掌握测量仪器的原理和操作方法。

实验项目名称与内容：

•  静水压力实验：测定静止液体内部的静水压强。

•  液体相对平衡实验：观察实际流体的流动图象，加深对流体运动规律的认识。

•  能量方程实验：验证实际液体的能量方程式，并清楚掌握水流中能量守恒和转换规律。

•  文氏流量计实验：测定文氏管的流量系数，绘出流量压差关系曲线。

•  动量方程实验：测定动量修正系数 ( 综合性实验 ) 。

•  流态演示：观察管内层流和紊流现象。

•  管路沿程阻力实验：测定沿程阻力数 λ 系 数。

•  自循环流谱演示实验：观察流体在不同断面处的流动现象。

•  管路局部阻力实验：测试各种局部阻力系数。

•  水击演示实验：观察有压管道中水击现象，增强对水击特性的感性认识。

•  孔口、管嘴实验：观察各种孔口和管嘴的出流现象。

•  水跃演示实验：观察水跃现象及三种连接形式。

•  堰流实验：测定簿壁三角堰、梯形堰和宽顶堰的流量系数。

•  水面曲线实验：观察明渠恒定非均匀流在棱柱体中的 12 条水面曲线。

(4) 复合材料力学实验

   通过实验课，使学生对复合材料的原材料、制备、性能、复合效应、实验方法有所了解与掌握基本的实验测试方法。

实验项目名称与内容：

•  单向纤维布、双向织物强度和弹性模量的测定：测试单向碳纤维布、玻璃纤维织物的强度和弹性模量。

•  树脂浇铸体拉伸性能测试：测试环氧树脂或不饱和聚酯树脂拉伸性能。

•  树脂浇铸体压缩性能测试：测试环氧树脂或不饱和聚酯树脂压缩性能。

•  FRP 复合材料单层板拉伸性能试验：设计复合材料单层板，测试板拉伸强度和弹性模量 ( 设计性实验 ) 。

•  FRP 复合材料单层板压缩性能试验：设计复合材料单层板，测试板压缩强度和弹性模量 ( 设计性实验 ) 。

(5) 实验力学实验

实验目的：

1 ．掌握工程应力测试中常用的设备和设备的原理、结构和特点。

2 ．掌握工程应力测试中常用仪器的用途，使用方法和各仪器间的配套使用，以及实验基本技能，培养学生动手能力。

3 ．掌握光弹性材料的浇铸、光弹性材料的特性。

4 ．熟悉掌握平面光弹性应力 - 光学定律、等色线、等倾线、剪应力差法、钉压法。

5 、掌握电阻应变测量基本原理，能动手贴应变片，掌握电阻应变仪器操作。

6 、 掌握测量电桥的半桥接法，和全桥接法。

7 ．掌握工程振动测试中常用的激振设备、测振传感器、放大器、记录器和分析设备的原理、结构和特点。

8 ．掌握正弦稳态激振、瞬态激振和和随机激振的基本原理和测试方法。

9 ．熟悉和掌握振动特性参数的常用测量方法以及对实验数据进行分析处理，得到结构动力特性参数。

10 ．通过整个教学实验过程，尤其是综合性实验、设计性实验，使学生了解科研实验的一般过程，培养学生观察现象，分析问题和解决问题的能力，同时巩固所学的理论知识。

实验项目名称与内容：

•  光弹性仪的认识实验：了解光弹性仪及各部件的作用，初步掌握仪器的使用。了解等色线的意义，获得等色线的初步知识。

•  光弹性材料浇铸示范试验：了解浇铸光弹性板的全部过程及工艺。了解原材料的配比、用量计算。

•  材料条纹值测定：通过圆盘对径受压，拉伸试件，纯弯曲梁，测定材料条纹值。

•  描绘等色线：描绘圆环对径受压时的等色线图。水平对称轴上内外边界应力补偿。描绘圆环内孔边界应力分布图。

•  钉压法及特性点认识：用钉压法判断圆环的内外边界应力的符号。观察圆环，中心有小圆孔的圆盘，对径受压时所出现的各向同性点、奇点、隐没点、发源点。 ( 综合性实验 ) 。

•  剪应力差法：了解对径受压圆盘的等倾线规律，并描绘对径受压圆盘等色线图和等倾线图。

•  电阻应变计的粘贴技术：初步掌握常温用电阻应变计的粘贴技术。为后续实验做好准备。

•  应变计灵敏系数测定：本实验采用等强度梁装置、三点挠度计和电阻应变仪，测定应变计的灵敏系数。掌握半桥测量方法。

•  电阻应变计横向效应系数的测定：本实验采用等强度梁装置、电阻应变仪，测定应变计的横向效应系数。熟练掌握半桥测量方法。

•  薄壁圆管的扭矩应力测量：本实验采用薄壁圆管弯扭装置、电阻应变仪，测量在弯扭复杂受力情况下的扭矩应变。掌握全桥测量方法。

•  长导线电阻对应变测量值的影响和修正：本实验采用薄壁圆管弯扭装置、电阻应变仪。用 10 欧姆小电阻串联模拟长导线，组成全桥进行测量。了解长导线对应变测量值的影响并进行修正。

•  悬臂梁的振动频率和应力测量：本实验采用等强度梁装置、动态应变仪、动态分析仪。了解动态应变测量的基本方法 ( 综合性实验 ) 。

•  电磁式振动台的认识实验：了解电磁式振动台的原理及使用方法，学习频率、振幅、振型测试方法。

•  低频速度型传感器的使用：了解速度型传感器的结构及原理，学会仪器配套使用，根据自由衰减振动曲线计算阻尼比及实验系统的固有频率。

•  传感器（或测振系统）校准实验：速度型传感器、加速度传感器或测振系统校准（包括灵敏度、频响、线性度）。

•  钢悬臂梁自振频率、阻尼及振型测定：学习用共振方法测定结构的动力特性参数 ( 综合性实验 )

•  利用环境随机激振法测定结构动力特性参数：学习用随机激振法测定结构动力特性参数，学习动态信号采集分析系统。

•  用瞬态激振法测定小型结构的动力特性参数：学习用锤击法测定结构的动力特性参数。

(6) 工程力学实验设计 ( 小学期设计性实验 )

   这是安排在小学期的一门设计性实验课，学生按照教师提供的基本制作要求，完全由自已设计与制作各种不同类型的木制桁架达到比强度最高，通过抗压性能试验，优化桁架的组合形式，让学生获取最佳的桁架设计方案。

(7) 开放性实验

   按学生对力学实验掌握的状况，推荐优秀学生继续选修开放性力学实验项目，目前开设的有： 1. 叠合梁的弯曲设计实验； 2. 在机动荷载条件下桁架桥梁结构的静、动应力测试实验， 3. 在机动支座下梁变形的综合性实验， 4. 双自由度系统的减振设计实验， 5. 不同水工模型的水动力学实验， 6. 工程力学实验设计。

三、综合性、设计性、创新性实验所占比例

   目前力学实验中心的基本实验项目的开出率达到 100 ％，所有的实验课程内都包含有综合性、设计性、创新性的实验。

四、 实验教学与科研、工程和社会应用实践结合情况

   力学实验中心在保证实验教学的同时，还利用雄厚的科研力量与先进的实验设备，积极组织中心人员面向社会承接各类科研和服务项目，并参与研究生、大学生的学位论文指导工作。一方面，中心人员注意从科研和服务项目中提炼合适的实例，不断充实实验教学的内容；另一方面，中心人员参加 科研项目研究也有助于提高自身的业务水平，促进实验教学与科研、工程和社会应用实践的结合。

   国家大口径玻璃纤维夹砂管 检测中心和同济大学检测中心力学分中心分别挂靠在力学实验中心 。 力学实验中心还与中船重工集团公司第七 0 二研究所、上海市建筑科学研究院有限公司、上海飞机制造厂、江西洪都航空工业集团公司和襄樊航空救生设备有限公司等五个单位签订了长期合作协议，与长春试验机研究所、上海东部机电技术创新有限公司等单位共建实验教学基地。