指导书-材料力学性能

1、材料力学性能实验指导书 南京工程学院2015年3月学 生 实 验 须 知1、实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。2、按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。3、进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。4、保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。5、实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。6、实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定进行处理。7、实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据。8、实验结束后，将仪器、工具清理摆正。不得将实验室的工具、仪器、材料等物品携带出实验室。9、实验完毕，实验数据经教师认可后方能离开实验室。10、实验报告要求条理清楚、字迹端正、绘图清晰、表格简明、实验结果正确。目 录实验一. 金属薄板拉伸应变硬化指数(n值)测定实验1实验二. 材料冲击实验4实验三. 材料硬度实验6实验一. 金属薄板拉伸应变硬化指数(n值)测定实验1.实验目的和

2、要求1）理解n值的工程意义；2）了解电子万能试验机的结构和工作原理；3）掌握n值的测量与计算方法。2.实验主要仪器和设备电子万能试验机3.实验原理应变硬化指数(n)是指在单轴拉伸力作用下，真实应力与真实应变数学方程式中的真实应变指数，此方程可以用式(1)表示: （1）方程（1）可以转变成如下的对数方程： （2）在双对数坐标平面上的直线斜率即为应变硬化指数: （3）在需要考查的应变范围内，至少取以几何级数分布的5个应变数据点(见图1)，根据力和相应的变形值，分别使用式(4)和式(5)计算真实应力和真实应变:图1 （4） （5）式中，F为图1中的力值S为试样拉伸过程中的实际截面积S0为试样的初始截面积L为试样在拉伸过程中的实际长度Le为试样的初始标距，根据均匀塑性变形范围内真实应力-真实应变幂指数式的对数式，用最小二乘法计算应变硬化指数，故式(2)可用以下形式表示:Y= AX +B （6）式中，Y=ln X=ln A=n B=lnk据此，可以导出计算应变硬化指数(n)的关系式： （7）4.实验标准GB/T 5028-1999 金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数(n值)试验方法。5.实验内容每组

3、提供高、低碳钢板材拉伸试样各3根，利用电子万能试验机测定出该板材的n值，绘制出相应的应力-应变曲线，并比较分析两种材料n值的差异。6.实验步骤1) 试样准备：画出标距；测量并记录试样标距长度内的原始厚度a0和宽度b0，其测量误差应使原始横截面积0的误差不超过士2) 试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。3) 安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。4) 夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。5) 夹持引伸计：将轴向引伸计的两刀口夹在两标距线上，将径向引伸计夹在板材的宽度方向上。6) 开始实验：按运行命令按钮，按照软件设定的n值测量方案进行实验。7) 记录数据：计算机按设定程序自动记录数据，并绘制相应曲线。8) 实验结束：计算机自动得出n值的测定结果。7.实验数据记录与处理1)数据记录：对于同种材料的3根试样，记录每根试样的n值，取算术平均值

4、代表该材料的n值。试样编号123平均值低碳钢（注明牌号）高碳钢（注明牌号）2)曲线绘制绘制每种材料的应力-应变曲线，同种材料的三次曲线在同一图中进行叠加。3）计算的应变硬化指数(n值)应修约精确至0.005。8.思考题1）n值反应了材料的什么性能？2）n值是如何测量计算的？9.实验报告撰写格式1.实验目的和要求2.实验主要仪器和设备(要注明型号)3.实验原理4.实验方法与步骤5.实验原始纪录（计算过程与结果、数据曲线、图表等）6.实验记录处理7.实验结果分析8.实验结论9.实验分析（误差、现象、思考题等，注：括号内为注释文字，不需抄写）实验二. 材料冲击实验1.实验目的和要求1）掌握一次摆锤冲击试验机试验原理和测定方法；2）测定不同牌号、不同热处理状态的材料在常温冲击下的冲击韧度，并观察其断口形貌，通过比较分析加深对材料冲击韧性工程意义的理解。2.实验主要仪器和设备冲击试验机，游标卡尺3.实验原理参见材料力学性能、工程材料等相关参考资料。4.实验标准GB/T 12778-1991 金属夏比冲击断口测定方法GB/T 229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T 1817-1995

5、硬质合金常温冲击韧性试验方法GB/T 18658-2002 摆锤式冲击试验机检验用夏比V型缺口标准试样GB/T 19748-2005 钢材夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法。5.实验内容采用不同材料，如：铸铁、高碳钢，通过不同热处理后，测量其冲击功，观查断口形貌。低碳钢采用夏比U形试样，设计不同的淬火或回火工艺，测量其冲击功，观查断口形貌。6.实验步骤1）测量试件缺口处尺寸,测三次,取平均值,计算出横截面面积；2）检查回零误差和能量损失:正式试验开始前在支座上不放试件的情况下“空打”一次，读出其能量值；3）正式试验：将试样按标准规定的要求放在试验机支座的相应位置，启动试验机摆锤，冲断试样，读出其冲击能量，再减去空打冲击能量即为该试样的冲击能量。7.实验数据记录与处理试样类型试件缺口处横截面积A(cm2)冲击能量W(J)冲击韧度 (J/cm2)材料1（注明牌号及热处理状态）材料2（注明牌号及热处理状态）8.思考题1）冲击韧度的工程意义？2）讨论不同材料、不同热处理状态材料冲击韧度的差异。9.实验报告撰写格式1.实验目的和要求2.实验主要仪器和设备(要注明型号)3.实验原理4.实验方法

6、与步骤5.实验原始纪录（计算过程与结果、数据曲线、图表等）6.实验记录处理7.实验结果分析8.实验结论9.实验分析（误差、现象、思考题等，注：括号内为注释文字，不需抄写）实验三. 材料硬度实验1.实验目的和要求1）了解洛氏、布氏、显微维氏硬度的测试原理；2）掌握各种硬度计的操作方法、应用范围及使用注意事项；3）能够立足工程实际，根据被测材料合理地选择与之相适应的硬度测试方法。2.实验主要仪器和设备洛氏硬度计、布氏硬度计、显微维氏硬度计3.实验原理参见材料力学性能、工程材料等相关参考资料。4.实验标准GB/T 1172-1999 黑色金属硬度及强度换算值GB/T 231.1-2002 金属布氏硬度试验第1部分:试验方法GB/T 231.2-2002 金属布氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准GB/T 231.3-2002 金属布氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定GB/T 230.1-2004 金属洛氏硬度试验第1部分:试验方法GB/T 230.2-2002 金属洛氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准GB/T 230.3-2002 金属洛氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定GB/T 4340.1-1999 金属维氏硬度试验第1部分:试验方法GB/T 4340.2-1999 金属维氏硬度试验第2部分:硬度计的检验GB/T 4340.3-1999 金属维氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定。5.实验内容提供不同的材料及渗碳淬火、感应淬火试样，要求学生自己设计测量方法并选用相应的设备，测试试样的硬度和硬化层深度。6.实验步骤根据已学知识自行设计合理的实验方案，并概括出相应的步骤。7.实验数据记录与处理试样类型硬度值（注明硬度类型）材料1（注明牌号及热处理状态）材料2（注明牌号及热处理状态）8.思考题1）最常用的硬度计有哪几类？其硬度用什么符号表示？2）说明布氏、洛氏、显微维氏硬度试验的优缺点、适用范围及测量注意事项。9.实验报告撰写格式1.实验目的和要求2.实验主要仪器和设备(要注明型号)3.实验原理4.实验方法与步骤5.实验原始纪录（计算过程与结果、数据曲线、图表等）6.实验记录处理7.实验结果分析8.实验结论9.实验分析（误差、现象、思考题等，注：括号内为注释文字，不需抄写）

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