材料力学实验资料1.docVIP

实验一 拉伸实验 拉伸试验、是研究材料力学性能的最基本试验，方法简单，数据可靠。工矿企业，研究所一般都用此类方法对材料进行出厂检验或进厂复检，用测得的σs、σb(σ0.2)、δ和Ψ等指标来评定材质和进行强度、刚度计算。因此，对材料进行轴向拉伸试验和压缩试验具有工程实际意义。 不同材料在拉伸过程中表现出不同的力学性能和现象。低碳钢和铸铁分别是典型的塑性材料和脆性材料。低碳钢材料具有良好的塑性，在拉伸试验中弹性、屈服、强化、和颈缩四个阶段尤为明显和清楚。 实验目的 1、观察分析低碳钢的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程，比较其力学性能。 2、测定低碳钢的σs、σb、δ、Ψ ；测定铸铁的拉伸强度极限σb 。 3、了解材料试验机的结构原理，掌握操作方法。 实验设备 1、电子万能试验机。 2、液压式万能试验机。 3、游标卡尺。 拉伸试样 试样的制备应按照相关的产品标准或GB/T 2975的要求切取样坯和制备试样。试验表明，所用试样的形状和尺寸，对其性能测试结果有一定影响。为了使金属材料拉伸试验的结果具有可比性与符合性，国家已制定统一标准。依据此标准，拉伸试样为比例试样，试样的横截面形状为圆形。这两种试样便于机加工，也便于尺寸的测量和夹具的设计。本试验所用的拉伸试样是经机加工制成的圆形横截面的长比例试样,即L=10d。如图1所示。 图1?? 拉伸试件 实验原理 1. 低碳钢拉伸实验 （1）屈服极限σs及强度极限σb的测定 试样加载到达屈服阶段时，低碳钢的P－Δl曲线呈锯齿形（图2）。与最高载荷对应的应力称为上屈服极限，它受变形速度和试样形状的影响，一般不作为强度指标。同样，载荷首次下降的最低点（初始瞬时效应）也不作为强度指标。一般把初始瞬时效应之后的最低载荷Ps对应的应力作为屈服极限σs，以试样的初始横截面面积A0除Ps，即得屈服极限。 屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力（图2）。载荷到达最大值Pb时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象。以试样的初始横截面面积A0除Pb，即得强度极限。 图2 低碳钢拉伸时的P－Δl曲线 （2）延伸率δ及断面收缩率ψ的测定 试样的标距原长为，拉断后将两端试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为l1，延伸率为 试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A，然后按下式计算断面收缩率: 2、铸铁的拉伸实验 由于铸铁在拉伸过程中没有屈服阶段，且在很不显著的变形下即断裂，故对铸铁只能测得其强度极限，即 实验步骤与方法 试件准备和尺寸测量 用游标卡尺量取试件的标距和直径(如图1)，测量三次取平均值（下同），直径测量取上中下三部位；将标距等分10份，用笔画线（11条线）以作记号。 开机、准备实验 先启动电源，电源指示灯亮后，再启动油泵，预热30分钟。此步骤可以提前到步骤1之前。 调整试验机横梁位置，设置有关参数等。 安放试件。 按规定选择参数，进行加载试验。 试件断裂后，卸去荷载，取下试件。 数据处理 量取断裂面的直径和标距，根据仪器自动记录的曲线，填写实验报告。 问题讨论 实验二 压缩实验 压缩试验是为了测定工程材料在受压时的力学性能。有的材料如混凝土、岩石、铸铁等，抗拉能力差，但它的抗压能力很好。这些材料，除了抗压强度与抗拉强度不同之外，还有值及破坏形式上也存在着压缩与拉伸的差别。因此，压缩试验同样是工程材料力学试验的重要内容之一。 试验目的 测定铸铁压缩时的强度极限和低碳钢的屈服极限。 观察铸铁和低碳钢压缩时的变形和破坏形式，找出它们的不同之处。 仪器设备与工具 电子万能试验机或压力试验机等。 游标卡尺等。 试样制备与安装 金属压缩试件有圆柱体、正方形柱体、矩形板、带凸耳板状等几种形状。铸铁和低碳钢的压缩试件一般做成圆柱体。高度与直径的比的大小会影响到试验的结果。试件过于细长则易压弯，过于粗短则受两端摩擦力的影响大。为了确保试件处于单向压缩状态，以及试验结果具有可比性，国家标准《金属压缩试验方法》GB7314－87对侧向无约束试件做出了以下有关规定： 试件仅适应于测定。 试件适应于测定、、（规定非比例压缩应力）和（规定总压缩应力）。 试件适应于测定和压缩杨氏模量。 为了减少摩擦力的影响，试件两端面应尽量光滑，相互平行，且与轴线垂直。 试件安装在试验机上下压座之间，见图1。下承压座是一个球形承垫，如果试件 两端面稍有不平行，则球形承垫可以产生调节作用，使压力通过试件的轴线。 图1　压缩试件安装 试验原理 低碳钢压缩试验 低碳钢在压缩时的曲线见图2。在屈服之前，曲线与拉伸时相同。在屈服之后的曲线，就与拉伸的不同了。在弹性范围内，