本教材是编写团队长期在力学实验教学、科研一线工作的心得体会和成果总结。遵循了如下原则，同时

也是本教材的创新和特色：一是紧贴教学大纲的要求和实验仪器设备的现实，利用二维码，把一些关键

性环节通过PPT、视频进行详细阐述，直观明了，便于学生加深对实验基本原理和方法设计的目的理解，

可以快速上手开展实验，节约时间，提高效率；二是丰富了动载荷实验的内容，比如MTS疲劳试验、落锤

冲击试验、Hopkinson压杆试验等，既反映了我校力学实验教学的学科特色，更为学生涉足、开展材料的

应变率效应实验提供指导；三是对近年来有关基础力学实验竞赛、结构设计竞赛、工程实践制作等科技

创新型活动进行了整理归纳，这既是工程力学实验的应用推广，也是力学实验教学的拓展升华。教材内

容共分六个部分：理论力学实验、材料力学实验、振动实验、数值模拟实验、动载荷实验、制作加载实

验，另外附有部分仪器设备的详细使用说明、部分科技创新竞赛任务书和常做实验的报告样本。
本书适合作为普通高等院校土木类、机械类等本科、研究生的实验教材，也可以作为工程力学、材料力

学等课程的教学参考书，还可以作为力学与结构创新比赛的辅导教材或高职高专院校的力学实验教材。

在我校力学实验教学实践中，出现了一些新问题。一方面学生军政训练任务重，课堂课后学习时间有限

；另一方面学员接触到力学实验后，学习的兴趣大幅提升，尤其是学有余力的学员感觉内容不够，而实

验课程的学习又依赖于场地和设备。本教材的编写尝试在解决此矛盾方面做一些探索，那就是紧贴教学

大纲的要求和实验仪器设备的现实，利用二维码，把一些关键性环节通过PPT、视频进行详细阐述，直观

明了，便于学生加深对实验基本原理和方法设计的目的理解，可以快速上手开展实验。这些二维码的内

容包括主要实验仪器设备的构造原理、操作演示，实验设计的基本原理，相关理论难点，工程实际的应

用情况。这些预习、复习素材短小精炼，方便学生利用碎片时间学习，节约了课内操作时间，还减少了

误操作的可能，提高了课内教学的效率，也拓展丰富了教学内容。
课内的工程力学实验教学受学时和设备的限制，一般仅限于静力学的内容，但是这一方面这不符合实际

需求，我们都知道，哪怕是司空见惯的跑步，施加在脚掌的都是冲击动载荷，更不用说军事行动中的强

动载荷，所以完全有必要了解材料在动载荷下的响应。另一方面也限制了学生的思维方式，没有动力学

概念，遇到问题总从静力学寻求解答是不可想象的，也是没有出路的。尤其是不断出现的由于不科学的

野蛮训练导致的各种损伤，反映了我们的实验教学要贴近学生的实际需要，能帮助他们树立科学的思维

方式，解决他们生活、训练以及工作的实际力学问题，这既是力学实验教学的任务，也是力学教学生命

力的体现。基于以上考虑，本书丰富了动载荷实验的内容，除了摆锤冲击试验，还添加了MTS疲劳试验、

落锤冲击试验、Hopkinson压杆试验等，不仅反映了我校力学实验教学的学科特色，还为学生涉足、开展

材料的应变率效应实验提供指导，应变速率从10-2到102，材料也从金属拓展到岩土、泡沫铝、复合材料

等更广的范围，为本科生毕业设计和研究生开展实验研究提供技术支撑。
绝大多数学生，不一定会将兴趣投于前沿科学实验，他们更愿意致力于简单、易上手的实践性制作活动

，在我们面向工程防护类学生开设的工程实践（力学）课程也充分证明了这点。每组学生利用价格低廉

、易于加工的复压竹皮、桐木（巴沙木）条和502、AB胶等材料，辅助一些简易的工具，充分遵循掌握的

力学原理，按照设定条件和预定达成目标，手工制作梁、柱等简单构件以及桥梁、楼房等复杂结构，利

用力学实验设备仪器，进行加载比试，依据承载能力与模型自重的比值排序确定成绩。寓教于乐，理论

联系实践，能亲自动手，将自己的设计变成现实的学习方式，深受学生欢迎，效果也超乎想象地好。将

已有理论和未知知识融合，把实验技术与数值模拟结合，拿理想状态与实际情况对比，在此过程中，既

深化了理论知识的理解，还涉及课本之外的知识学习，比如超静定问题、大挠度变形、塑性破坏等。那

些理论课程学得不算理想的同学，很多在这个过程中也表现突出，这源于激发了他们内心的自主学习的

愿望。通过实验课程教学、工程实践锻炼、校内比赛选拔、强化指导训练，组队参加力学与结构设计类

的科学竞赛，积累了一点经验，获得了一些成绩，把近年来我们参与的基础力学实验竞赛、结构设计竞

赛、工程实践制作等科技创新型活动进行了整理归纳，这既是工程力学实验的应用推广，也是力学实验

教学的拓展升华。
本教材内容共分六个部分：理论力学实验、材料力学实验、振动实验、数值模拟实验、动载荷实验、创

新制作实验，动载荷实验和创新制作实验这两部分内容是本教材的创新和特色，另外附有部分仪器设备

的详细使用说明、力学与结构设计竞赛任务书和常做实验的报告样本。
本教材是编写团队成员科研及教学经验的总结、智慧的结晶，其中第三、七、八章由杨绪普编写，第二

、五章及第六章部分内容由董璐编写，第一、四章由王波编写，绪论、第二章由段力群编写，章鹍、郭

哲、谢成强、吴丽军、林瀚等本科生在视频拍摄、后期编辑等方面协助做了大量工作，中国铁道出版社

编辑的鼓励督促和严谨专业，都使本书增色不少，在此一并致谢！
由于编者水平有限，时间紧张，定有错误与不当之处，敬请批评指正！

绪论力学实验基础知识1
第一部分理论力学实验
第一章验证性实验6
实验1-1质点系动量定理推演6
实验1-2四种不同载荷的观测与理解7
实验1-3求不规则物体的重心8
实验1-4三线摆法测定不规则物体的转动惯量10
实验1-5摩擦因数测定15
实验1-6工程结构振动实验演示17
第二部分材料力学实验
第二章基本性实验20
实验2-1低碳钢和铸铁拉伸实验20
实验2-2低碳钢和铸铁压缩实验29
实验2-3剪切实验31
实验2-4扭转实验33
实验2-5剪切弹性模量G的测定38
实验2-6梁的弯曲正应力实验40
实验2-7主应力实验45
实验2-8压杆稳定实验48
第三章设计性实验52
实验3-1粘贴电阻应变片实验52
实验3-2偏心拉伸实验54
实验3-3等强度梁应变测定实验和桥路变换接线实验57
实验3-4电阻应变片灵敏系数标定59
实验3-5材料弹性模量E和泊松比μ的测定62
实验3-6条件屈服应力σ02的测定66
实验3-7真应力真应变曲线测定69
实验3-8刚架综合实验72
实验3-9不同截面杆件的扭转75
第四章自主性实验一82
实验4-1简谐振动幅值与频率的测量82
实验4-2简支梁固有频率测量85
实验4-3油阻尼减振器实验86
实验4-4主动隔振实验88
实验4-5被动隔振实验90
实验4-6多自由度系统固有频率及振型测量91
第四部分数值模拟实验（自主性实验）
第五章自主性实验二95
实验5-1理论力学问题求解器95
实验5-2材料力学问题求解器99
实验5-3结构力学求解器101
第五部分动载荷实验
第六章动载荷实验107
实验6-1摆锤冲击实验107
实验6-2落锤冲击试验110
实验6-3MTS疲劳加载实验112
实验6-4霍普金森压杆实验116
第六部分制作加载实验
第七章创新型实验一121
实验7-1压杆设计与制作121
实验7-2四点弯曲梁的设计与制作122
实验7-3曲拐的设计与制作125
实验7-4桁架桥梁设计与制作127
第八章创新型实验二129
实验8-1鸡蛋坠落保护装置制作129
实验8-2牙签发射装置制作129
实验8-3简易器材桥梁制作130
实验8-4自动行驶装置制作131
实验8-5楼房模型定向爆破132
附录105
附录A误差分析及数据处理知识134
附录B电测法的基本原理150
附录CDNS电子万能试验机操作方法介绍158
附录DCML1H 系列应力应变综合测试仪162
附录EYJ-4501A静态数字电阻应变仪使用说明167
附录F材料力学多功能(BDCL)试验台173
附录GWS-Z30振动台系统使用说明176
附录H常用工程材料的力学性质和物理性质191
附录K材料力学实验记录192
附录I部分实验力学竞赛试题与任务书204
附录J部分结构设计竞赛任务书217

杨绪普,董璐,王波,段力群，中国人民解放军陆军工程大学