[材料科学]济南大学材料力学实验指导书.doc

材 料 力 学 实 验 指 导 书 班级: ___________________ 姓名: ____________ _______ 济南大学土建学院力学实验室 目 录 试验一 拉伸实验……………………………（1） 试验二 压缩实验……………………………（7） 试验三 扭转实验……………………………（10） 试验四 电测法测定材料的弹性模量E、柏松比μ实验……………………………………………（16） 试验五 纯弯曲梁正应力实验………………（27） 试验六 扭弯组合主应力测定实验…………（35） 试验七 光弹性实验…………………………（40） 2006年2月 实验一 拉伸实验 拉伸试验是测定在静载荷作用下材料力学性能的一个最基本最重要试验。通过拉伸试验中得到的屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等力学性能指标，是工程中强度和钢度计算的主要依据，也为工程设计中各种材料的选择提供了数据。在本次拉伸试验中，我们选择低碳钢与铸铁作为塑性材料和脆性材料的代表，分别进行试验。 一、试验目的 1、测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率Ψ。 2、测定铸铁材料拉伸时的强度极限σb 。 3、观察两种材料拉伸过程中的各种现象、拉断后的断口情况，分析二者的力学性能。 二、试验设备 WE-300型、WE-600型液压式万能材料试验机 2、试样打点机 3、游标卡尺 三、拉伸试样 根据不同的材料和要求，对试样的形状、尺寸和加工在国家标准中有规定，必须遵照执行。在拉伸试验中，试样按试件长度不同可划分为长试样（L0=10d0）和短试样（L0=5d0）。本次材料拉伸试验采用L0=10d0 （L0为标距即工作段长度，d0 为直径，d0 =10mm）圆形截面试样，见图1-1。为确保材料处于单向拉伸状态以衡量它的各种性能，拉伸试样有工作部分、过渡部分和夹持部分。其中工作部分即标距处必须表面光滑，以保证材料表面的单向应力状态；过渡部分必须有适当的台肩和圆角，以降低应力集中，保证该处不会变形或断裂；试样两端的夹持部分是装入试验机夹头中的，起传递拉力的作用。 试验前，需对低碳钢试样打标距，用试样打点机或手工的方法在试样工作段确定L0=100mm的标记。由于塑性材料径缩局部及其影响区的塑性变形在断后延伸率中占很大比重，显然同种材料的断后延伸率不仅取决于材质、而且取决于试样的标距。试样越短，局部变形所占比例越大，δ也就越大。为便于相互比较，试样的长度应当标准化。 图1—1 拉伸试样 四、液压式万能材料试验机 液压式万能材料试验机可以完成拉伸、压缩、弯曲等试验，其主要特点是以相对紧凑的结构产生较大的工作载荷。主要由加力装置、测力装置组成。如图1—2所示。 图1—2 液压式万能材料试验机结构简图 1 构造原理 加力装置由机座、立柱、横梁构成固定框架，由动横梁、拉杆、上横梁构成活动框架，再两个框架的横梁之间安置了一个由油缸与活塞组成的油压千斤顶，加载时，来自高压油泵的高压油经过送油阀、油管进入工作油缸，向上举起活塞和活动框架，活动平台上升，在活动平台下方形成拉伸区，上方为压缩区。控制送油阀的大小可以控制加力速率。试验完成后，开启回油阀可将油缸内的油放回油箱。此外，试验前装夹试样时，动横梁调至5～10mm，装夹上夹头，在开动下夹头的电机调整下夹头位置，但切忌用此电机给试样加载。 测力装置采用摆砣式重力平衡测力装置，测力度盘表示为相应的工作载荷。试验机一般配有A、B、C三个砣以便获得不同的量程，单用A砣对应最小量程，A+B砣对应中间量程，A+B+C砣对应最大量程，试验前必须合理选定摆砣配置，使得试样的特征力（屈服力、最大力）所选量程的30%~80%范围内。 2 液压式万能材料试验机操作规程 开启总电源。 估算所测材料破坏时的最大载荷，选择测力度盘。 按开试验机操作面板上的电源开关、油泵开关，通电10分钟，使油路通畅。 打开