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1、I笈由必种冲无瞿俄天何理it工程力学实验指导书主编：高波副主编：黄士涛29实验一金属材料的拉伸实验、试验目的1 .测定低碳钢（Q235钢）的强度性能指标：上屈服强度 TSU （ReH）,下屈服强度0sL sues（ReL）和抗拉强度0 b （ Rm）。2 .测定低碳钢（Q235钢）的塑性性能指标：断后伸长率5（A）和断面收缩率 中（Z ）。3 .测定灰铸铁（HT200）的强度性能指标：抗拉强度 0b （ Rm）。4 .观察、比较低碳钢（Q235钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。5 .学习试验机的使用方法。、设备和仪器1. WES-600S型电液式万能试验机。2. Q235钢和H
2、T200铸铁试样，游标卡尺，钢直尺，划线笔。三、试样图1-1试样图1-2低碳钢的拉伸曲线国标GB/T228-2002采用直径do=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。四、实验原理1）低碳钢（Q235钢）的拉伸实验将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和计算机的数据线，启动试验机对试样加载，计算机自动绘制出载荷位移曲线。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。屈服阶段反映在 F -川曲线图上为一水平波动线。 上屈服力Fsu是试样发生屈服而载荷 首次下降前的最大载荷。下屈服力Fsl是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力Fb是试样在屈服阶段之
3、后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算:上屈服强度 o-su ( ReH ) : sU=su(1-1)Ao下屈服强度 0sL (ReL)：6sL =FL(1-2)A抗拉强度 Q-b (Rm):o-b =(1-3)A测量断后的标距部分长度lu和颈缩处最小直径du,按以下两式计算其主要塑性指标：断后伸长率6(A)：1.1. -Lu =-一0M100%(1-4)lo式中lo为试样原始标距长度，l为试样断后的标距部分长度。断面收缩率甲(Z)：= 二21A 100%Ao式中A0和Au分别是原始横截面积和断后最小横截面积。移位法(亦称为补偿法)测定断后的标 距部分长度lu。在长段上从断口 O点
4、起取长度基本上等 于短段格数的一段得 B点，再由B点起取等 于长段所余格数(偶数)之半得 C点(见图 1-3a);或取所余格数(奇数)减 1与加1之 半得C与C1点(见图1-3b);移位后的L1 分别为：AO+OB+2BC或者图1-3移位法测定断后标距AO+OB+BC+BC1 。2)铸铁的拉伸实验铸铁拉伸时没有屈服阶段，断口为平端口,只能测得其抗拉强度。(1-5)图1-4铸铁拉伸据试样所能承受的最大力值Fb,计算铸铁抗拉强度仃b ( Rm)：FbA0(1-6)五、实验步骤1 .测量试样尺寸(1)划线。在试样两端划细线标志标距。(2)直径d0。在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相
5、互垂直方向 各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小值计算试样横截面面积，数据列表记录。(3)标距长度10。量取标距计算长度10。2 .开机打开试验机及计算机系统电源。3 .实验参数设置按实验要术，通过试验机操作软件设量试样尺寸等实验参数。4 .测试通过试验机操作软件控制横梁移动对试样进行加载，开始实验。实验过程中注意曲线及数字显示窗口的变化。实验结束后，应及时记求并保存实验数据。5 .实验数据分析及输出根据实验要求，对实验数据进行分析，通过打印机输出实验结果及曲线。6 .断后试样观察及测量取下试样，注意观察试样的断口。根据实验要求测量试样的延伸率及断面收缩率7 .关机关闭试验机和计算机系统
6、电源。清理实验现场.将相关仪器还原。六、实验结果处理1 .实验原始数据记录参考表1-1和表1-2填写。表1-1试样原始尺寸材料原始标距l0 (mm)原始横截向直径 do(mm)原始最小横截回积一 /2、A0 (mm )IIIIII12平均12平均12平均低碳钢100铸铁/表1-2试样断后尺寸断后标距lu （mm）断后缩颈处最小直径du （mm）断后最小横截面积Au（mm2）12平均2 .实验数据处理低碳钢据F -曲线（拉伸图）和试样屈服后所承受的最大力值Fb计算力轴（F轴）每毫米代表的力值，进而确定上屈服力Fsu和下屈服力FsL的大小。按公式（1-1） （1-3）计算上屈服强度rsu、下屈服强
7、度0sL和抗拉强度abo按公式（1-4）和（1-5）计算断后伸长率 8 和断面收缩率中。铸铁据试样所承受的最大力值 Fb,按公式（1-6）计算抗拉强度Tbo七、实验报告要求1 .包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示）与实验数据处理， 分析讨论。2 .打印试验机自动绘制的F -Al图附于实验报告内。3 .打印试样断裂后形状图片（可画在数据记录和处理栏内）。用移位法测定或直接测量 断后收缩率的计算过程。八、思考题1 .拉伸实验可以测定哪些力学性能？2 . Q235钢的拉伸过程的四个阶段？3 .铸铁试样拉伸，断口为何是平截面？实验二 金属材料的弹性模量E实验、试验目的1 .测定金
8、属材料的弹性模量 E。2 .验证胡克定律。、设备和仪器1. WES-600S型电液式万能试验机。2. Q235钢和HT200铸铁试样，游标卡尺，钢直尺，划线笔。三、试样国标GB/T228-2002采用直径d=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。四、实验原理杆件承受轴向载荷时，在比例极限内，应力与应变遵循胡克定律:0=E ;(2-1)式中，力沿拉力方向的线应变（或称纵向线应变），E为材料的弹性模量。同时试件的横向线应变 广与纵向线应变 名之间存在着以下关系：F e e=-=-（2-2）e e式中，n称为横向变形系数或泊松比。lu l0lo(2-3)式中lo为试样原始标距长度，l为试样断后
9、的标距部分长度。Ao - AAo(2-4)式中Ao和Au分别是原始横截面积和断后最小横截面积。五、实验步骤1 .测量试样尺寸(1)划线。在试样两端划细线标志标距。(2)直径d0。在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向 各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小值计算试样横截面面积，数据列表记录。(3)标距长度10。量取标距计算长度10。2 .开机打开试验机及计算机系统电源。3 .实验参数设置按实验要术，通过试验机操作软件设量试样尺寸等实验参数。4 .测试通过试验机操作软件控制横梁移动对试样进行加载，开始实验。实验过程中注意曲线及数字显示窗口的变化。实验结束后，应及时记求
10、并保存实验数据。5 .实验数据分析及输出根据实验要求，对实验数据进行分析，通过打印机输出实验结果及曲线。6 .断后试样观察及测量取下试样，注意观察试样的断口。根据实验要求测量试样的延伸率及断面收缩率7 .关机关闭试验机和计算机系统电源。清理实验现场.将相关仪器还原。六、实验结果处理1 .采用实验一金属材料拉伸的数据。2 .实验数据处理计算弹性模量E ,采用方法最小二乘法或在曲线的直线段部分(弹性变形阶段)选取N点(至少五个点以上)。表2-1数据记录12345F ( kN )A ( mm)仃(MPa )zE (GPa)七、实验报告要求1 .包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示
11、）与实验数据处理, 分析讨论。2 .试验机自动绘制的 F - Al图附于实验报告内。八、思考题1 .试件尺寸、形状对测定弹性模量E和泊松比v有无影响？为什么？2 .观察铝材的弹性模量电测法。实验三金属材料的压缩实验一、实验目的1 .测定低碳钢（Q235钢）的压缩屈服点 仃,和铸铁的抗压强度 仃b,。 scbc2 .观察、分析、比较两种材料在压缩过程中的各种现象。二、设备和仪器1. WES-600训电液式万能试验机。2. Q235钢和HT200铸铁试样，游标卡尺，钢直尺，划线笔。三、试样采用中15M 25 （名义尺寸）的圆柱形试样。四、实验原理低碳钢（Q235钢）试样压缩图如图 3-1b所示。试
12、样开始变形时，服从胡克定律，呈 直线上升，此后变形增长很快， 材料屈服。此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒 定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷Fsc。有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷Fsc。尔后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相应增大，增大了的截面又能承受更大的载荷。试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图3-1a所示）而不破裂，因此测不出抗压强度。铸铁试样压缩图如图 3-2a所示。载荷达最大值Fbc后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷 的破裂声。铸铁试样破裂后呈鼓形，破裂面与轴线大约成45,这主要是由切应力造成的。(a)(b)(b)图
13、3-1低碳钢试样压缩图图3-2铸铁试样压缩图五、实验步骤1 .测量试样尺寸用游标卡尺在试样高度重点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其平均值，记录数据。2 .开机打开试验机及计算机系统电源。3 .实验参数设置按实验要术，通过试验机操作软件设量试样尺寸等实验参数。4 .测试通过试验机操作软件控制横梁移动对试样进行加载，开始实验。实验过程中注意曲线及数字显示窗口的变化。实验结束后，应及时记求并保存实验数据。5 .实验数据分析及输出根据实验要求，对实验数据进行分析，通过打印机输出实验结果及曲线。6 .断后试样观察及测量取下试样，注意观察试样的断口。根据实验要求测量试样的延伸率及断面收缩率7 .关机关
14、闭试验机和计算机系统电源。清理实验现场.将相关仪器还原。六、实验结果处理1 .参考表3-1记录实验原始数据。表3-1实验原始数据记录参考表材料直径do(mm)横截面面积A0(mm2)屈服载荷Fsc(KN)成人载何Fbc(KN)12平均低碳钢铸铁2 .实验数据处理据低碳钢（Q235钢）压缩实验所得到的屈服载荷Fsc计算低碳钢的压缩屈服点asc：-scFscA0(3-1)据铸铁压缩实验所得到的最大载荷Fbc计算铸铁的抗压强度仃bc：二 bcFbcA0(3-2)七、实验报告要求包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示）与实验数据处理，试样破坏形状示意图，分析讨论。八、思考题1 .低碳
15、钢试样压缩后为什么成鼓形？铸铁试样压缩是发生什么破坏？其原因是什么？2 .低碳钢拉伸时可测得试样所能承受的最大载荷Fb ,压缩时测不到最大载荷，为什么说它是拉压等强度材料？铸铁是拉压等强度材料吗？实验四 金属材料的扭转实验（电子扭转试验台）、实验目的1 .测定低碳钢的屈服点勾或上屈服点与u、下屈服点L和抗扭强度Tb。2 .测定铸铁抗扭强度d。3 .观察并分析不同材料在扭转时的变形和破坏现象。、设备和仪器1 . NDW-500微机控制电子式扭转试验台。d0L02 .游标卡尺。三、试样采用直径10mm、标距100毫米的圆形试样，端部铳成相对两平面以图4-1扭转试样便夹持，如图4-1所示。四、实验原
16、理1 .屈服点与、上屈服点与u和下屈服点 与L （低碳钢）拉伸时有明显屈服现象的金属材料（如低碳钢）在扭转时同样有屈服现象。 通常T-中曲线有两种类型，见图 4-2。扭矩保持恒定而扭转角仍持续增加（曲线出现平台）时的扭矩称为屈服扭矩， 记作Ts （图4-2a）,按弹性扭转公式计算所得的切应力称为屈服点，记作Ts,即TsWP(4-1)图4-2有明显屈服现象的T-中曲线在屈服阶段，扭矩首次下降前的最大扭矩称为上屈服扭矩，记作Tsu,按弹性扭转公式计算所得的切应力称为上屈服点，记作Ru,即su点WP(4-2)屈服阶段中的最小扭矩称为下屈服扭矩（不加说明时即指下屈服扭矩），记作Tk （图3-2b）,按
17、弹性扭转公式计算所得的切应力称为下屈服点，记作TsL ,即sL(4-3)（a）低碳钢试样断口形貌（b）铸铁试样断口形貌 图4-3试样断口2 .抗扭强度% （低碳钢）入。从自动记录的试样在断裂前所承受的最大扭矩兀按弹性扭转公式计算得抗扭强度T -平曲线上读取试样断裂前的最大扭矩Tb ,（图4-3）,按下式计算抗扭强度：Tb3 （4-4）WP在试验过程中，试样直径不变，由于低碳钢 抗剪切能力小于其抗拉能力，而横截面上切应力 具有最大值，故断口为平断口 （图4-2a）。说明：在扭转弹性阶段，试样圆截面上的应力沿半径线性分布。对试样缓慢加载，试样横截面边缘处材料首先进入屈服，而整个截面的绝大部分区域内
18、仍处于弹性状态（图4-4a ）。此后，由于材料屈服而形成的塑性区不断向中心扩展，横截面上出现了一个环状的塑性区 （图4-4b）。当横截面上的应力均达到屈服点后，材料全部进入塑性（图4-4c）。图4-4低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布(a) T=Ts； (b) TsTTu ; (c) T=Tu试验机测量出的屈服扭矩实际上是横截面上相当部分区域屈服时的扭矩值，所测的得 的破坏扭矩值也是这样。因此按前述公式计算得到的剪切屈服点和抗扭强度均比实际增大。二 d312若按全面屈服考虑（图 4-4c）,对应的扭矩为:djd-2Tu = Js：2 二飞：=2：s；：2d： =考虑到材料刚开始进入屈服
19、时的外扭矩值很难精确判定,因此,般均根据全面屈服时测定的外扭矩值来计算扭转切应力区，即:s卫4Wp(4-5)上式是在理想弹塑性情况下导出的，因此对于有较长屈服阶段,或强化现象不明显的塑性材料比较吻合。对于塑性较差的材料则有较大误差。由实验测得试样在断裂时的扭力偶矩Tb ,按下式计算抗扭强度:b 4WP(4-6)上式是Nadai扭转塑性理论公式中略去了一项后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，因此公式是近似的。3.抗扭强度7b （铸铁）铸铁的扭转曲线T -邛有明显的非线性偏离，变形很小就突然破裂。由于在与杆轴线成45度角的面上，分别受到主应力 5 =工和仃3=-7的作用,而铸铁的抗拉能力较抗
20、剪切能力弱，故沿与轴线成 45度方向被拉断，断裂面呈螺旋面(见图4-3b)。据断裂前的最大扭矩Tb ,按弹性扭转公式计算抗扭强度Tb :五、实验步骤1.测量试样尺寸(4-7)在试样的标距两端及其中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径,计算三处测量直径的平均值，取三处直径平均值中的最小值计算试样的抗扭截面系数WP,以三处直径平均值的均值计算试样的极惯性矩I P。记录表4-1。材料直径do (mm)抗扭截面模量Wp(mm3)极惯性矩I p4、 (mm )IIIIII12平均12平均12平均低碳钢铸铁表4-1试样原始尺寸记录及处理列表2.试验机准备打开试验机电源，启动计算机及测试软件，设定相关参数。
21、加载速度按实验标准选择(屈 服前应在6 / min U 30； / min范围内，屈服后不大于 360 / min 。3.安装试样注意试样的对中和夹紧，移动固定夹具。4.测试点击运行按钮，按预先设定的测试程序对试件进行加载，直至试件断裂。保存实验数据,同时输出试验数据。在测屈服点及抗扭强度时， 应注意观察试样变形及破坏情况。取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。5.关闭试验机和计算机系统电源。清理实验现场.将相关仪器还原。六、实验结果处理1 .试样原始尺寸记录及处理参考表4-1进行。2 .按公式（4-5）和（4-6）分别计算低碳钢的剪切屈服极限人和剪切强度极限Fb。3 .按公式（4-7 ）计
22、算铸铁的抗扭强度 Tb。七、实验报告1 .实验目的、实验原理、原始数据（包括原始测量数据和测试曲线）。2 .在实验曲线中标示出屈服扭矩Ts及最大扭矩Tb （测屈服点及抗扭强度）。3 .试件断口形貌描述和破坏断口形貌分析（测屈服点及抗扭强度）。4 .实验数据处理及分析。八、思考题1 .根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。2 .铸铁扭转破坏断裂面为何是45度螺旋面而不是45度平面？实验四 金属材料的扭转实验（手动扭力试验机）、实验目的1 .测定低碳钢的剪切屈服极限 7s及剪切强度极限Tb。2 .测定铸铁的剪切强度极限 却。3 .观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况。.、设备和仪器1
23、 .扭力试验机2 .游标卡尺扭力试验机是一种可对试样施加扭矩并能指示出扭矩大小的机器。水平导（frj 陌跖必步冲&一10电动机图4-1 K-50型扭力试验机外形图试验机采用机械传动加载，用摆式机构测示扭矩。它的量程随所用摆锤的不同重量而分三种：100N - m(10Kg m)、200N m(20Kg m)500N m(50Kg m1 ;相应的精度分别为 0.5N - m (0.05Kg - m)、1.0N - p (0.10Kg - m)、2.0N - m (0. 20Kg m)。它适用于直径为 10 25mm度为100700mm勺试件。其传动系统如图4-2所示。其操作步骤如下:图4-2 K-
24、50 型扭力试验传动系统图(1)检查试验机夹头1、2的形式与试件是否配合；测角度盘15置“0”；检查自动绘图器工作是否正常。(2)估计试件所需的最大扭矩，选择适宜的测力度盘12并配置相应的摆锤13。(3)当摆杆保持铅直时，测力指针12应对准“零”点。否则，松开度盘上的螺母，转动度盘使指针对准“零”点。再拧紧螺母。(4)安装试件一一先将试件白一端放在固定夹头2中，摇动调距手柄 3,使活动夹头1连同与它在一起的齿轮箱 17沿传动主轴8和水平导轴4移动，使试件另一端插入活动夹头 中后，再予以夹紧。(5)加载有手摇加载与电动加载之分。手摇加载：将变速杆 5放在“空转”位置，摇动手摇柄 6,带动变速箱中
25、的轴II ,使传 动主轴8、活动夹头I旋转。通过试件使固定夹头 2也跟着旋转。这样，与固定夹头连在一 起的摆杆11和摆锤13也就跟着摆起来了， 以平衡活动夹头加在试件上的力偶，于是试件便发生扭转变形，随受扭矩作用。因此，摆锤力矩就等于试件所承受的扭矩。摆锤在摆起时推动与测力度盘相联的齿杆，使齿轮和指针转动，于是指针便在测力度盘12上指出试件所受扭矩的大小。(6)测扭转角一一传动主轴 8除带动活动夹头转动外，在它的一端还装有一个测角度盘15,用它指示试件转动端的绝对扭转角。测角度盘上的测角指标 16与试件被动端联动,因此指标杆在度盘上所指数值便是试件两端的相对扭转角。度盘最小刻度为1,因此只适用
26、于测量大变形。测角度盘上还附有一个计数装置，可以指出试件扭转的总圈数。(7)自动绘图一一如果需要记录试验过程中扭矩和扭转角的关系曲线，应在加载荷前调好自动绘图器的传动装置、图纸、 笔尖和墨水。笔尖由推动测力指针的齿杆带动，而图纸滚动则与传动主轴 8联动。这样，随着试验过程的进行， 笔尖便在图纸上自动地绘出 Mn中 曲线。曲线上各点的纵坐标为扭矩，横坐标为试件转动端的绝对扭转角。(8)注意事项机器运转时，操作者不得离开。所见异声或发生故障，应立即停车。在实验时，不得触动摆锤，以免影响测读扭矩精度。采用电动加载时，手摇柄必须先取掉，以免其飞出造成事故。三、试样采用直径10mm、标距100毫米的圆形
27、试样，端部铳成相对两平面以便夹持，如图 4-3 所示。图4-3扭转试样四、实验原理将试件装在扭力试验机上，开动机器，给试件加扭矩。利用机器上的自动绘图装置，可以得到M 一中曲线。这M一中曲线也叫扭转图。 低碳钢试件的 M中曲线，如图4-4所示。图4-4低碳钢试件扭转图图中起始直线段OA表明试件在这阶段中的M与邛成比例， 截面上的剪应力 呈线性分布，如图 4-5 (a)。在A点处, M与平的比例关系开始破坏，此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限% ,相应的扭矩记为 M。由于这时截面内部的剪应力尚小于 Q,故试件仍具有承载能力，M平曲线呈继续上升的趋势。扭矩超过Mp后，截面上的剪应力分布
28、发生变化，如图 4-5 (b)。在截面上出现了一个环状塑性区，并随着 M的增长，塑性区逐步向中心扩展，M中曲线稍微上升，直到 B点趋于平坦，截面上各材料完全达到屈服， 扭矩度盘上的指针几乎不动或摆动，此时测力度盘上指示出的扭矩或指针摆动的最小值即为屈服扭矩M。如图4-5 (c),根据静力平衡条件，可以求得7与M的关系为:M s =sdAA将式中dA用环状面积元素211Pdp表示，则有故剪切屈服极限.s3Ms4Wn式中Wn =Ms =2：s是试件的抗扭截面模量。16d/2 24n : d? sWno3(4-1 )图4-5截面上剪应力分布图M 一中曲线上的C点时,试件被剪断。由测力度盘上的被动计可
29、读出最大扭矩M,与公式(4-1 )相似，可得剪切强度极限3Mb4Wn铸铁的M 中曲线如图4 7所示。从开始受扭,直到破坏，近似为一直线，按弹性应力公式，其剪切强度极限:继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到MbW(4-3)图4-6 铸铁的扭转图图4-7试冲受扭的应力分布图试件受扭，材料处于纯剪切应力状态，在 垂直于杆轴和平行于杆轴的各平面上作用着剪 应力，而与杆轴成 45o角的螺旋面上。则分别 只作用着。1 =T、a3 =t的正应力，如图 4-7所示。由于低碳钢的抗拉能力高于抗剪 能力，故试件沿横截面剪断，而铸铁的抗拉能力低于抗剪能力，故试件从表面上某一最弱处，沿与轴线成45o
30、方向拉断成一螺旋面。五、实验步骤1 .用游标卡尺测量试件直径，求出抗扭截面模量Wn。在试件的中央和两端共三处,每处测一对正交方向， 取平均值作该处直径， 然后取三处直径最小者， 作为试件直径d ,并据此计算Wn o表4-1试样原始尺寸记录及处理列表材料直径do (mm)抗扭截面模量WP(mm3)极惯性矩I p4、 (mm )IIIIII12平均12平均12平均低碳钢铸铁2 .将试件两端装入试验机的夹头内，调整好绘图装置，将指针对准零点，并将测角度 盘调整到零。3 .用粉笔在试件表面上画一纵向线，以便观察度件的扭转变形情况。4 .对于低碳钢试件，可以先用手动缓慢而均匀地加载，当测力指针前进速度渐
31、渐减慢 以至停留不动或摆动，这时，它表明的值就是MS (注意：指针停止不动时间很短，因此要留心观察)，直至试件破坏并立即停车。记下被动指针所指的最大扭矩，注意观察测角度盘的读数。5 .铸铁试件的试验步骤与低碳钢相同，可直接用电动加载，记录试件破坏时的最大扭矩值。六、实验结果处理1 .试样原始尺寸记录及处理参考表4-1进行。2 .按公式（4-1 ）和（4-2）分别计算低碳钢的剪切屈服极限人和剪切强度极限Tb o3 .按公式（4-3 ）计算铸铁的抗扭强度 瓦。七、实验报告1 .实验目的、实验原理、原始数据（包括原始测量数据和测试曲线）。2 .根据实验测得数据手绘实验曲线，并标示出Q235钢屈服扭矩
32、Ts及最大扭矩Tb （测屈服点及抗扭强度）和铸铁的最大扭矩Tbo3 .试件断口形貌描述和破坏断口形貌分析（测屈服点及抗扭强度）。4 .实验数据处理及分析。八、思考题1 .低碳钢与铸铁试样破坏等情况有何不同？为什么 ？2 .根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢与铸铁的机械性质。实验五金属材料的冲击实验一、实验目的测定低碳钢和铸铁的的冲击韧度，观察、比较破坏情况。二、设备和仪器1 . JB-300B冲击试验机。2 .游标卡尺三、试样图5-1缺口深度为2mm的标准U形缺口试样四、实验原理图5-2冲击实验原理将试样暗转在试验机支座上，把重量为G的摆锤扬至一定高度 H,释放，摆锤冲断试样后又
33、升至高度h,其损失的位能 AkU2=G(H-h)可近似地看作是试样变形和断裂吸收的能量(忽略了试样抛出、机座振动和热能等能量损失)，称为冲击吸收功。将冲击吸收功Ak除以缺口处横截面面积 A。，即得冲击韧度。Ao(5-1)3k 单位 J / cm2。五、实验步骤1 .测量试样缺口处横截面尺寸，估算试验机冲击能量范围，以选用相应能量等级的摆 锤。2 .接通电源开关，指示灯亮，不安装试样，进行空打实验。将摆锤举到规定高度，校准试验机刻度盘的零点。3 .安装试样将摆垂抬起，锁定，安装试样，令缺口背对摆锤刀口，使缺口尖端位于受拉面并对中。4 .测试点击冲击按钮，按实验操作规程冲击试样，从刻度盘读取冲击吸收功Ak。5 .观察试样断口形貌。块/杆相状维J1!r I I传刃.郭然就1图5-3冲击试样断口6 .关闭试验机电源。清理实验现场.将相关仪器还原。六、实验结果处理1 .计算断口的横截面面积。2 .利用公式(5-1)计算两种材料试样的冲击韧度气。表5-1冲击实验的数据及结果材料试件缺口处木黄截面积 A(cm)冲击功A k (J)冲击韧度% (J/ cm2)低碳钢铸铁七、实验报告1 .实验目的、实验原理、原始数据。2 .两种材料试样的冲击韧度 3ko3 .画出两种材料的断口草图，比较试样断口组织形貌的差异，说明原因。4 . 实验数据处理及分析。八、思考题1冲击韧度的物理意义。