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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。工程力学A、 工程力学A(1) 、 材料力学实验指导书1. 实验总体目标培养学生利用万能试验机测定低碳钢、 铸铁的拉伸、 压缩力学性能曲线 , 利用电测法测量矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律的实验动手能力、数据处理能力 , 运用应力状态分析方法解释材料的破坏现象的综合分析能力 , 以提高学生的实验技能和工作实践能力 , 提高学生综合素质、 分析和解决问题的能力。2. 适用专业材料科学与工程、 热能与动力工程、 水利水电工程、 核技术和核工程、 风能与动力工程3. 先修课程高等数学、大学物理4. 实验课时分配实验项目名称学
2、时实验一 塑性材料和脆性材料的力学性能测试与分析2实验二梁的弯曲正应力测定2 实验环境 ( 对实验室、机房、服务器、打印机、投影机、网络设备等配置及数量要求)1 10t 微机控制电子万能试验机;2 30t 微机控制电液伺服万能试验机;资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3多用电测实验台;4YJ 一 25 型电阻应变仪 ;5P20R25 到预调平衡箱 ;6游标卡尺、钢板尺。 实验总体要求熟悉低碳钢、 铸铁的拉伸、 压缩力学性能曲线测定 , 断口形貌观察以及塑形指标的测量 , 并能综合运用应力状态分析方法解释材料破坏的现象 ; 熟悉测量矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的
3、分布规律。 本实验的重点、难点及教学方法建议本实验的重点是熟悉低碳钢、 铸铁的拉伸、 压缩力学性能曲线测定、 断口形貌观察以及塑形指标的测量以及测量矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律。本实验的难点是综合运用应力状态分析方法解释材料的破坏现象。实验一塑性材料和脆性材料的力学性能测试与分析一、 实验目的1熟悉万能材料试验机的使用方法。2低碳钢、铸铁拉伸、压缩力学性能曲线的测定。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3测定低碳钢的力学性能参数:s、b、, 测定铸铁的力学性能参数b。4应用应力状态分析方法解释材料的破坏现象。二、 实验类型 ( 含验证型、设计型或综合型
4、)综合型三、 实验仪器1 10t 微机控制电子万能试验机;2 30t 微机控制电液伺服万能试验机;3游标卡尺、钢板尺。四、 实验原理( 一 ) 拉伸和压缩试样按照国家标准GB6397 86金属拉伸试验试样, 金属拉伸试样的形状分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常见的是圆形截面试样和矩形截面试样。如图 1-1 所示 , 圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 0 称为试样的标距。圆形截面比例试样一般取: l 05d0或10d0资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 1-1拉伸试样
5、矩形截面比例试样一般取: l 05.65A0或11.3 A0 。对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB639786。bldlb图 1-2 压缩试样按照国家标准 GB7314 87金属压缩试验方法 , 金属压缩试样分为圆柱体试样、 正方形柱体试样两种。如图 12 所示。材料的抗压能力与试件高度 l 和直径 d 的比值 l/d 有关 , 比值愈大 , 铸铁的抗压强度极限就愈小。因此 , 压缩实验必须在相同的实验条件下进行 , 这样才能使不同材料的压缩性能具有可比性。金属材料压缩破坏实验所用的试件, 一般规定为 : 1dl3( 二 ) 低碳钢、铸铁的拉伸、压缩实验1低碳钢、铸铁拉伸实验在
6、实验过程中 , 与微机控制电子万能试验机联机的计算机的显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线 (也称为 F l 曲线 ), 如图 1-3 所示。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 1-3低碳钢、铸铁拉伸图低碳钢试样的拉伸曲线 (图 1-3a)分为四个阶段 弹性、 屈服、强化、 局部变形阶段。铸铁试样的拉伸曲线 (图1-3b)比较简单 , 既没有明显的直线段, 也没有屈服阶段, 变形很小时试样就突然断裂,断口与横截面重合, 断口形貌粗糙。抗拉强度b较低 , 无明显塑性变形。与电子万能试验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试样的屈服载荷 Ps 、 最大载荷 Pb 和铸铁试样
7、的最大载荷Pb。取下试样测量试样断后最小直径d1 和断后标距 l 1, 由下述公式:PS, bPb,l1l 0100%,A0A1100%sA0l 0A0A0可计算低碳钢的拉伸屈服强度、 伸长率 和断面s、 抗拉强度 b收缩率 ; 铸铁的抗拉强度极限b。若实验前将试样的初始直径d0、初始标距长度 l0等数据输入计算机, 计算机可直接计算出以上数据并在实验结束后给出该材料的屈服强度和强度极限 。bs在测量断后标距l 1 时 , 若断口位置到最临近的标距线大于l 0/3,则可直接测量试样标距两端的距离得到l1。否则就要采用断口移位法使断口居于标距的中央附近。具体方法是, 在进行实验前 , 先把资料内
8、容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。试样在标距内 n 等份 ( 一般以 10mm 为一份 ) , 并打上标记。 试件拉断后 , 将拉断的试件断口对紧 ( 如图 1-4 所示 ) , 以断口 O 为起点 , 在长段上取基本等于短段格数得 B 点。若长段所余格数为偶数 ( 图1-4( a) ) , 则取其所余格数的一半得出 C 点, 将 BC 段长度移到试件左端 , 此时 , l 1=AB+2BC。若长段所余格数为奇数时 ( 图 1-4( b) ) , 可在长段上量取所余格数减 1 后的一半得 C 点, 再量取长段上所余格数加 1 后的一半得 C1 点 , 此时 , l1= A
9、B+BC+BC1。若断口落在标距之外则实验无效 , 需重作实验。图 1-4断口移位法2低碳钢、 铸铁压缩实验试验机上一般均应附有球形承垫, 如图1-5所示。球形承垫位于试件下端或上端。当试件两端面稍有不平行时, 球形承垫能够起调节作用 , 使压力经过试件轴线。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图1-5 压缩时球形承垫图 1-6低碳钢压缩图图 1-7铸铁压缩图进行低碳钢压缩试验时, 为测取材料的压缩屈服点, 应缓慢加载 , 同时仔细观察 F l 曲线的发展情况 , 曲线由直线变为曲线的拐点处所对应的载荷即为屈服载荷 Fs。材料屈服之后开始强化 , 由于压缩变形使试样的
10、横截面积不断增大, 尽管载荷不断增大, 可是 ,直至将试样压成饼形也不会发生断裂破坏 , 如图 1-6所示。因此无法测量低碳钢的抗压强度 F b, 压缩试验载荷变形曲线如图 1-6所示。低碳钢的屈服极限公式为:PSsA0铸铁压缩试验时, 由压缩试验载荷变形曲线(图 1-7)可看出 ,随着载荷的增加, 破坏前试样也会产生较大的变形, 直至被压成”微鼓形”之后才发生断裂破坏, 破坏的最大载荷即为断裂载荷。破坏断口与试样加载轴线约成45o 角(如图 1-7)。由于单向拉伸、压缩时的最大切应力作用面与最大正应力作用面约成45o 角 , 因此 ,可知上述破坏是由最大切应力引起的。仔细观察试样断口的表面,能够清晰地看到材料受剪切错动的痕迹。铸铁的极限强度公式为: