1、實驗一低碳鋼、鑄鐵的拉伸實驗拉壓實驗是材料的力學(xué)性能實驗中最大體最重要的實驗，是工程上普遍利用的測定材料力學(xué)性能 的方式之一。一、實驗?zāi)康模阂?、了解全能材料實驗機的結(jié)構(gòu)及工作原理，熟悉其操作規(guī)程及正確利用方式。二、通過實驗，觀看低碳鋼和鑄鐵在拉伸時的變形規(guī)律和破壞現(xiàn)象，并進行比較。3、測定低碳鋼拉伸時的屈服極限。,、強度極限。，、延伸率6和截面收縮率巾，鑄鐵拉伸時的 強度極限。g二、實驗設(shè)備及試樣一、全能材料實驗機二、游標卡尺3、鋼直尺4、拉伸試樣：圖拉伸試樣由于試樣的形狀和尺寸對實驗結(jié)果有必然阻礙，為便于相互較較，應(yīng)按統(tǒng)一規(guī)定加工成標準試樣。圖別離表示橫截面為圓形和矩形的拉伸試樣。L。是測量

2、試樣伸長的長度，稱為原始標距.按現(xiàn)行國家 GB6397-86的規(guī)定，拉伸試樣分為比例試樣和非比例試樣兩種。比例試樣的標距L。與原始橫截面船的 關(guān)系規(guī)定為式中系數(shù)k的值取為時稱為短試樣，取為時稱為長試樣。對直徑do的圓截而短試樣，乙）=5.65仄 =5d°； 對長試樣，4=1 1.3aK = 1面。-本實驗室采納的是長試樣。非比例試樣的L）和A。不受上列關(guān)系的限 制。試樣的表面粗糙度應(yīng)符合國標規(guī)定。在圖中，尺寸L稱為試樣的平行長度，圓截面試樣L不小于L。 +d0：矩形截面試樣L不小于Lo+bu/2。為保證由平行長度到試樣頭部的緩和過渡，要有足夠大的過渡圓 弧半徑R。試樣頭部的形狀和尺寸

3、，與實驗機的夾具結(jié)構(gòu)有關(guān)，圖所示適用于楔形夾具。這時，試樣頭部 長度不小于楔形夾具長度的三分之二。三、實驗原理及方式常溫下的拉伸實驗是測定材料力學(xué)性能的大體實驗?？捎靡詼y定彈性E和u,比例極限。p,屈服極限 。$ （或規(guī)定非比例伸長應(yīng)力），抗拉強度。b,斷后伸長率6和截面收縮率中等。這些力學(xué)性能指標都是工 程設(shè)計的重要依據(jù)。一、低碳鋼拉伸實驗1）、屈服極限。s及抗拉強度。b的測定對低碳鋼拉伸試樣加載，當?shù)诌_屈服時期時，低碳鋼的p 4L曲線呈鋸齒形（圖，與最高載荷Psu 對應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點，它受變形速度和試樣形狀的阻礙，一樣不作為強度指標。一樣，載荷第一次下 降的最低點（初始瞬時效應(yīng)）也不作

4、為強度指標。一樣將初始瞬時效應(yīng)以后的最低載荷PH,除以試樣的初始橫截而面積A。，作為屈服極限。$,即4假設(shè)實驗機由示力度盤和指針指示載荷，那么在進入屈服 示力指針停止前進，并開始倒退，這時應(yīng)注意指針的波動 捉指針所指的最低載荷P,/o屈服時期事后，進入強化時期，試樣又恢復(fù)了抗擊繼的能力（圖載荷抵達最大值2時，試樣某一局部的截圖低碳鋼拉伸時的P3曲線面明顯縮小，顯現(xiàn)“縮頸”現(xiàn)象。這時示力度盤的從動針停留在且不動，主動針那么迅速倒退，說明載荷迅速下 降，試樣即將被拉斷.以試樣的初始橫截面面積A。除Ph得抗拉強度。b,即2）伸長率6及截而收縮率中的測定試樣的標距原長為L。，拉斷后將兩段試樣緊密地對接

5、在一路,量出拉斷后的標距長為L1，斷后伸長率應(yīng)為（a）原試樣(C)圖斷口移中法測L斷口周圍塑性變形最大，因此L1的量取與斷口的部位有關(guān)，如斷口發(fā)生于L。的兩頭或在L。之外，那么 實驗無效，應(yīng)重做。假設(shè)斷口距L（J的一端的距離小于或等于4.（圖），那么按下述斷移中法測定Lo。在拉斷后的長段上，由斷口處取約等于短段的格數(shù)得B點，假設(shè)剩余格數(shù)為偶數(shù)（圖），取其中一半得C點, 設(shè)AB長為a, BC長為b,那么L|=a+2b。當長段剩余格數(shù)為奇數(shù)時（圖2.9c）,取剩余格數(shù)減1后的 一半得C點，加1后的一半得Ci點，設(shè)AB、BC和BC1的長度別離為a、bi和b?,那么L =a+bi+ b2e 試樣拉斷后

6、，設(shè)縮頸處的最小橫截而面積為A1，由于斷口不是規(guī)那么的圓形，應(yīng)在兩個彼此垂直的方向上 量取最小截面的直徑，以其平均值計算Aj,然后按下式計算斷面收縮率：2、鑄鐵拉伸實驗圖2.10鑄鐵拉伸P-ZL曲姨現(xiàn)象，它的P- 抗拉強度極限，鑄鐵屬于脆性材料，拉伸進程中，沒有屈服和“頸縮” L曲線近似一條斜直線（如圖），本實驗咱們只測鑄鐵的因此實驗終止后，主動針退回零位，從動針所指示的載荷即是Pb,代入式計算得出。b。四、實驗步驟1、測量試樣直徑 在標距Lo的兩頭及中部三個位置上，沿兩個彼此垂直的方向，測量試樣直徑, 以其平均值計算各橫截而面積，再以三個橫截而面積中的最小值為A。2、實驗機預(yù)備依照試樣尺寸和

7、材料，估量最大載荷，選擇相適應(yīng)的示力度盤和擺錘重量，需要 自動畫圖時，事前應(yīng)將滾筒上的紙和筆裝妥。先關(guān)閉送油閥和回油閥，再開動油泵電機，待油泵工作正常 后，開啟送油閥將活動平臺上升約1cm,以排除其自重。然后關(guān)閉送油閥，調(diào)零。3、安裝試樣安裝拉伸試樣時，對A型實驗機，可開動下夾頭起落電機以調(diào)整下夾頭的位置，但 不能用下夾頭起落電機給試樣加載；對B型實驗機，用橫梁起落按鈕調(diào)整拉壓空間。4、加載 緩慢開啟送油閥，給試件平穩(wěn)加載。應(yīng)幸免油閥開啟過大，進油太快。實驗進行中，注意 不要觸動擺桿和擺錘。五、實驗完畢，關(guān)閉送油閥，停止油泵工作。破壞性實驗先取下試樣，再緩慢打開回油閥將油 液放回油箱。非破壞性

8、實驗，自然應(yīng)先開回油閥卸載，才能取下試樣。五、實驗數(shù)據(jù)處置按有關(guān)公式，將實驗數(shù)據(jù)計算出來，其數(shù)值遵守表的修約規(guī)定。有效數(shù)以后的數(shù)字進位規(guī)那么見附錄 11(9)0六、數(shù)據(jù)分析對你所得出的數(shù)據(jù)，作出合理的分析。表性能指標數(shù)值的修約規(guī)定性能范圍修約到Opo s、o°bW200Mpa 以下1 MPa>200Mpa1000MPa5MPa>1000 MPalOMPa6%*%六、問題討論試比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的力學(xué)性能有什么不同。實驗二低碳鋼、鑄鐵緊縮演示實驗一、實驗?zāi)康模阂弧⑦M一步了解全能材料實驗機的結(jié)構(gòu)及工作原理，熟悉其操作規(guī)程及正確利用方式。二、通過演示，觀看低碳鋼和鑄鐵在緊縮

9、時的變形規(guī)律和破壞現(xiàn)象，并進行比較。3、測定低碳鋼緊縮時的屈服極限。s：鑄鐵緊縮時的強度極限。g二、實驗設(shè)備及試樣一、全能材料實驗機二、游標卡尺3、鋼直尺4、緊縮試樣:緊縮試樣一樣為圓柱形，也分短、長兩種（圖示）。 試樣受壓時，兩頭面與實驗機墊板間的摩擦力約束試樣 的橫向變形，阻礙試樣的強度。隨著比值hWo的增大， 上述摩擦力對試樣中部的阻礙減弱。但比值h/do也不能 過大，不然將引發(fā)失穩(wěn)。測定材料抗壓強度的短試樣（圖 2.11a示），通常規(guī)定1 Who/do<3。至于圖所示長試樣， 多Rdo2(b)圖低碳鋼壓縮P-4L曲線用于測定鋼、銅等材料的彈圖壓縮試樣性常數(shù)E、u及比例極限和屈服極

10、限等。三、實驗原理及方式3、鑄鐵的緊縮實驗：鑄鐵的緊縮實驗與拉 伸實驗的實驗曲線形狀很相似（如圖）。鑄鐵緊縮時， 破壞斷口會沿45。55。左右斜截而斷裂，現(xiàn)在，主動針 會回到零點，從動針停在原位置不動，記錄下載荷Pb， 代入式計算得出鑄鐵的抗壓強度極限。bo4、低碳鋼的緊縮實驗：低碳鋼緊縮時，其P一曲線如圖，抵達屈服時，主動針會停頓乃至倒 退，現(xiàn)在記錄下屈服載荷P”那么有：A（）此即低碳鋼緊縮時的屈服極限。繼續(xù)施加載荷，試樣會越壓越扁，但始終測不到Pb。四、實驗步驟1、測量試樣直徑 在試樣中部位置上，沿兩個彼此垂直的方向，測量試樣直徑，以其平均值計算 其橫截面而積Ao。2、實驗機預(yù)備依照試樣尺

11、寸和材料，估量最大載荷，選擇相適應(yīng)的示力度盤和擺錘重量，需要 自動畫圖時，事前應(yīng)將滾筒上的紙和筆裝妥。先關(guān)閉送油閥和回油閥，再開動油泵電機，待油泵工作正常 后，開啟送油閥將活動平臺上升約1cm,以排除其自重。然后關(guān)閉送油閥，調(diào)零。3、安裝試樣直接將緊縮試樣放于工作臺上，上升工作臺，使試樣與上、下墊板幾乎接觸為止。4、加載 緩慢開啟送油閥，給試件平穩(wěn)加載。應(yīng)幸免油閥開啟過大，進油太快。實驗進行中，注意 不要觸動擺桿和擺錘。五、實驗完畢，關(guān)閉送油閥，停止油泵工作。應(yīng)先開回油閥回油、卸載，才能取下試樣。五、實驗數(shù)據(jù)處置及分析參照拉伸實驗六、問題討論一、鑄鐵緊縮時沿45455°斜而斷裂，說明

12、致使破壞的緣故是什么？二、低碳鋼緊縮時可否取得強度極限。?驗步驟及注意事項A、依照§介紹的電血應(yīng)變儀利用方式，依 系數(shù)，設(shè)定儀料靈敏系數(shù)k儀，使僅=鼠假設(shè)無 那么按前而講的方式操作。二、按半橋接法接線，公共補償。預(yù)調(diào)平穩(wěn) P,皿按增量/尸逐級加載。測出每一 P,對應(yīng)的£” 注意應(yīng)變是不是按比例增加。每一測點加載到Pwu83.221,測量精四、復(fù)二至三次。重復(fù)加載中顯現(xiàn)誤差的大小，說明測量的靠得住實驗三彎曲正應(yīng)力實驗一、實驗?zāi)康模?、測定梁經(jīng)受純彎曲時的正應(yīng)力散布，并與理論計算結(jié)果進行比較，以驗證彎曲正應(yīng)力公式。 二、初步把握電測方式和多點應(yīng)變測量技術(shù)。二、實驗設(shè)備:一、組合

13、式材料力學(xué)多功能實驗臺二、XL2118系列力&應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀3、游標卡尺、鋼板尺三、原理及方式:在載荷P作用下的矩形截而鋼梁如圖（3.22a）所示。在梁的中部為純彎曲，彎矩為M在純彎曲部份2的側(cè)而上，沿梁的橫截面高度，每隔h/4貼上平行于軸線 的應(yīng)變片（共5片）。溫補償片要放置在鋼梁周圍。對每 一待測應(yīng)變片聯(lián)同溫度補償片按半橋接線，如圖（）所 示。測出載荷作用下各待測點的應(yīng)變£，由胡克定律知照應(yīng)變片靈敏 法使之相等，后,由P0至 并計算 口, 然后卸載，重程度。測完一點再換另一點，直至5個測點全數(shù)測完為I匕3、加載要均勻緩慢；測量中不許諾移動導(dǎo)線：警惕操作，不要因超載壓壞

14、鋼梁o五、【據(jù)處置:一、對每一測點，求出應(yīng)變增量的平均值，依照胡克定律得實測應(yīng)力為二、由彎曲正應(yīng)力公式求出各測點應(yīng)力的理論值為Mv式中，i=-Lbh123、對每一測點求出。澗對。卬的相對誤差b理_ CT測er =x 10U%b理在梁的中性層內(nèi)，因。理=0,故只需計算絕對誤差。表3-5（實驗有關(guān)參數(shù)）應(yīng)變片至中性層距離（mm）梁的尺寸和有關(guān)參數(shù)Y：20寬度b = 20mmY：10高度h = 40mmy30跨度L = 600mmY,10載荷離支座距離a = 125mmYs20彈性模量E = 210GPa泊松比u =六、問題討論：一、對本實驗而言，彎曲正應(yīng)力的大小是不是受材料彈性模量E的阻礙?實驗彎

15、扭組合變形的主應(yīng)力的測定一、實驗?zāi)康模阂?、測定圓管在扭彎組合變形下一點處的主應(yīng)力大小及方向。二、自行設(shè)計加載方案。3、進一步把握電測方式，獨立完成全橋或半橋的接線。二、實驗設(shè)備：一、組合式材料力學(xué)多功能實驗臺二、XL2118系列力&應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀3、游標卡尺、鋼板尺三、實驗原理：T n彎扭組合下（如圖3. 23a），圓管的m點處于平而應(yīng)力狀態(tài)（圖）。假設(shè)在燈平面內(nèi)，沿x、y方向的線應(yīng)變成J、切應(yīng)變成心、,，依照應(yīng)變分析（劉鴻文主編，葉才料力學(xué)譏第三版.高教出版社. 1992.）沿與x軸成a角的方向n （從x到n反時針的1為正）線應(yīng)變成cos2a -/n sin 2a 2 x>

16、()分隨。的轉(zhuǎn)變而改變，在兩個相互垂直的主方向上，分抵達極值，稱為主應(yīng)變。主應(yīng)變由下式計算()兩個相互垂直的主方向oo由下式確信()tan 2ao =對線彈性各向同性材料，主應(yīng)變£ 一、£2和主應(yīng)力。一、。2方向一致，并與以下廣義胡克定律相聯(lián)系,=-_r（q+"2）1 一-E°/ =：7區(qū)+"|）1- ，圖應(yīng)變花粘帖方向本實驗裝置采納的是45°直角應(yīng)變花，在m、m' 點各貼一組應(yīng)變花（如下圖），選定x軸如下圖，那 么a、b、c三枚應(yīng)變片的a角別離為一45°、0°、45 0,代入式（）得出沿這三個方向的線應(yīng)變

17、別離是從以上三式中解出Y xy= £ -45* £ 45*(a)£ x= £ 0” , £ y= £ 45* + £ -45" 一 £ O '由于£o°、£45"和£.45°能夠直接測定，因此£小£、，和Zxy可由測量的結(jié)果求出。將它們代入公式 JJ（）得-45" 2 45，- -y("一尸 +(%" 尸0把£ 1和£ 2代入胡克定律（），即可確信m點的主應(yīng)力。將式（a

18、）代入式（），得()由上式解出相差八/2的兩個】o,確信兩個彼此垂直的主方向。利用應(yīng)變圓可知，假設(shè)的代數(shù)值大于那么由X軸量起，絕對值較小的確信主應(yīng)變£ 1 （對應(yīng)于。/）的方向。反之，假設(shè)2 kV那么由X軸量起，絕對值較小。確信主應(yīng)變£2 （對應(yīng)于。2）的方向。四、實驗步驟及注意事項：一、設(shè)計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。二、測量試件尺寸、加力臂的長度和測點距力臂的距離，確信試件有關(guān)參數(shù)。見表363、將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測試要求接到儀器上，組成不同的測量電橋。調(diào)整好儀 器，檢查整個測試系統(tǒng)是不是處于正常工作狀態(tài)。4、擬訂加載方案。先選取適當?shù)某踺d荷P。（一樣取P。=10

19、%P皿左右），估算P-,分46級加載。5、依照加載方案，調(diào)整好實驗加載裝置。6、加載。均勻緩慢加載至初載荷P。，記下各點應(yīng)變的初始讀數(shù)：然后分級等增量加載， 每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實驗至少重復(fù)兩次。7、作完實驗后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備恢復(fù), 實驗資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。八、實驗裝置中，圓筒的管壁很薄，為幸免損壞裝置，注意切勿超載，不能使勁扳動圓筒的自由端和 力臂。表3-6 （試件相關(guān)數(shù)據(jù)）圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計算長度 L = 240mm彈性模量E=210 GPa外 徑 D=40mm泊松比U二內(nèi) 徑 d = 35.8 mm扇臂長度 a = 250mm五、數(shù)據(jù)處置：一、主應(yīng)力及方向（1） m點實測值主應(yīng)力及方向計算；計算主應(yīng)變、主應(yīng)力、主方向時，代入的是應(yīng)變增量的平均值，三次測量中，重復(fù)性不行，或線性不 行的一組數(shù)據(jù)應(yīng)作為可疑數(shù)據(jù)，舍去或重做。（2） m點理論值主應(yīng)力及方向計算；二、實測值與理