材料力学实验资料
10页1、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s、b(0.2)、和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。一、 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s、b、 ;测定铸铁的拉伸强度极限b 。3、了解材料试验机的结构原理,掌握操作方法。二、 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。三、 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
2、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 拉伸试件四、 实验原理1. 低碳钢拉伸实验(1)屈服极限s及强度极限b的测定 试样加载到达屈服阶段时,低碳钢的Pl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s,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Pl曲线(2)延伸率及断面收缩率的测定 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
3、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,即五、 实验步骤与方法(1) 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。(2) 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。(3) 调整试验机横梁位置,设置有关参数等。(4) 安放试件。(5) 按规定选择参数,进行加载试验。(6) 试件断裂后,卸去荷载,取下试件。(7) 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。六、 问题讨论(1) 钢筋和铸铁在承受拉力作用时,力学性能有何不同?(2) 根据低碳钢和铸铁拉伸试件的断口特征,分析其破坏的原因。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。一、 试验目
4、的(1) 测定铸铁压缩时的强度极限和低碳钢的屈服极限。(2) 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。二、 仪器设备与工具(1) 电子万能试验机或压力试验机等。(2) 游标卡尺等。三、 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GB731487对侧向无约束试件做出了以下有关规定:(1) 试件仅适应于测定。(2) 试件适应于测定、(规定非比例压缩应力)和(规定总压缩应力)。(3) 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压缩试件安装四、 试验原理(1) 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
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