云南农业大学工程力学材料力学实验.doc

《 材 料 力 学 》实 验 指 导 书 黄剑峰 编 云南农业大学工科专业基础实验教学中心 2007年7月  前 言 材料力学实验是材料力学课程教学中的一个重要环节。通过这一环节，不仅丰富了同学的书本知识，使同学们学到测定材料力学性能的基本知识和技能，初步掌握验证材料力学理论的方法，而且对培养同学的实践技能和科学习惯十分重要。 材料力学实验的主要目的在于： 1．测定代表各种材料力学性能的力学参数，如屈服极限、强度极限、弹性模量等。 2．验证材料力学的一些理论公式和结论，如梁受纯弯曲时截面上的正应力分布规律，各种受力情况下的变形规律等。 3．对不便于或无法用理论公式进行计算和分析的受力情况，如形状和受力均较复杂的构件，可用实验应力分析的方法解决。 4．通过实验掌握材料力学实验的基本方法和测试技术。 材料力学实验是工程技术人员和各类工科专业的学生所必须掌握的基本技能，在进行实验时同学们应注意以下几点： 1．注意了解实验条件和观察实验中的各种现象，因为各种现象和实验条件都与材料的性能和实验结果有着密切的关系。 2．尽可能将观察到的实验现象与学过的理论知识相结合，用理论解释实验现象，以实验结果验证理论。这样才能对材料力学中的公式、理论理解得更深刻、更巩固。 3．了解机器及仪表的使用方法和工作原理，以便正确地操作和使用。 4．在填写实验报告及回答思考题时，要真正通过自己的思考，以求得对问题的深入理解。 5．根据教学安排，实验前先复习教材并预习实验指导书中有关内容，使实验有较大收获。  目 录 §1 金属材料的拉伸实验 .......................................... 1 §2 金属材料的压缩实验 .......................................... 5 §3 金属材料的扭转实验 .......................................... 8 §4 附录一 电子万能试验机 ...................................... 12 §5 附录二 液压式万能材料试验机 ................................ 14 附： 实验报告单 ................................... 第1～5页 共5页 §1 金属材料的拉伸实验 一、实验目的1．观察与分析低碳钢、铸铁在拉伸过程中的力学现象并绘制拉伸图 2．测定低碳钢的(s(b、(、( 和铸铁的(b 3．比较低碳钢与铸铁的机械性能。 1．C电子万能试验机 三、试件 实验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响，为了使各种材料的试验结果具有通用性、可比性，必须将试件尺寸、形状和试验方法统一规定，使试验标准化。本实验所用的试件参照国家标准《力学性能试验取样位置和试样制备》（GB/T 2975-1998）制备；实验方法参照国家标准《金属材料 室温拉伸试验方法》（GB/T 2282002）进行。 试件形状如图11： L — 平行长度，L≥L0＋d0； L0 — 试件平行长度部分两条刻线间的距离，称为原始标距； d0 — 平行长度部分之原始直径圆形比例试件分两种： L0 = 10 d0，称为长试件； L0 = 5 d0， 称为短试件。 本实验试件采用 d0 = 10mm，L0 = 100mm的长试件。 (一)低碳钢拉伸实验 材料的机械性能指标(s、(b、(( 由常温、静载下的轴向拉伸破坏试验测定。整个试验过程中，力与变形的关系可由拉伸图表示，被测材料试件的拉伸图由试验机自动记录显示。低碳钢的拉伸图比较典型，可分为四个阶段 ： 1．直线阶段0A——此阶段拉力与变形成正比，所以也称为线弹性变形阶段，A点对应的载荷为比例极限载荷Fp； 2．屈服阶段BC——曲线常呈锯齿形，此阶段拉力的变化不大，但变形迅速增加，此段内曲线上的最高点称为上屈服点B，，最低点称为下屈服点B，因下屈服点B比较稳定，工程上一般以B点对应的力值作为屈服载荷Fs； 3．强化阶段CD——此阶段拉力增加变形也继续增加，，D对应的力值为最大载荷Fb； 4．颈缩阶段DE——过了D点，， 图1-2为低碳钢拉伸图。 图1-2 图1-3 （二）灰铸铁拉伸实验 　对于灰铸铁，由于拉伸时的塑性变形极小，在变形