材料失效分析实阳验指导书
7页1、 常见材料失效形式与分析一、实验目的观察常用材料在不同加载形式下的破坏现象,测定其主要的力学性能指标,并对其断口进行宏观和微观分析,从而确定材料在不同加载形式下的失效形式,以培养学生对工程结构材料断裂失效分析的综合能力。二、实验内容工程结构材料的失效形式通常为断裂、腐蚀、磨损,其中断裂是常见的失效形式之一。材料的断裂按照断裂路径可划分为正断和韧断。正断是在正应力作用下材料原子面间的结合力被破坏,断裂无明显的宏观变形,微观断口具有结晶学特征;韧断是在切应力作用下材料内位错的滑移导致滑移面分离而断裂,断裂具有明显的宏观变形,断裂特征为滑移蛇形花样,工程结构材料的实际断裂往往是二者的结合。本实验的内容:1常用材料在拉伸、冲击和疲劳实验中断裂性能指标测试与分析2几种断口的宏观与微观分析三、实验材料与设备1试验材料为45钢2PLD-50KN-250NM拉扭疲劳试验机一台3JB-30B冲击试验机一台4SM1体视显微镜一台5数码照相机6游标卡尺四、试验原理与试样制备1.拉伸试验:对一定形状的试样施加轴向拉力F至试样断裂,便可测出表征金属材料的屈服性能指标、强度性能指标及塑性性能指标。按GB228-8
2、7将试验材料加工为如图1所示的圆形拉伸试样。图1 圆形拉伸试样试验方法中规定金属拉伸试件通常采用圆形和板状两种试样,如图1所示的圆形试样对于比例试件,对圆截面试件规定10或5对板状试件,规定 =11.3或5.65式中l0 试件的标距d0试件直径(取标距内三处最小的一处平均值)A0板试件横截面积本实验采用圆截面比例试样。2冲击试验:该实验是一种动态力学试验。它是将一定形状尺寸的带U型或V型缺口的试样,在冲击载荷作用下折断,以测定其冲击功和冲击韧性的一种试验方法。按GB229-94将试验材料加工尺寸为10mm10mm55mm的V形缺口试样,如图2所示。图2 冲击试样尺寸3疲劳试验:金属材料在交变应力长期作用下发生局部累计损伤,经一定循环次数后突然发生断裂的现象称做疲劳破坏。疲劳试验是通过实验测定材料S-N曲线(疲劳曲线),从而建立最大应力max或者应力振幅a与其相应断裂循环周次N之间的关系曲线。本试验采用光滑圆柱疲劳试样,如图3所示。图3 光滑圆柱疲劳试样五、实验步骤1.拉伸实验将试样安装在试验机的上下夹头中,加载后,观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。试验机的自动绘图装置画出试样的拉伸
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