实验一低碳钢和铸铁拉伸时力学性能地测定

实验一低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定一、实验目的观察 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 低碳钢的拉伸过程，了解其力学性能；绘制拉伸曲线F-△L,由此了解试样在拉伸过程中变形随载荷的变化规律以及有关物理现象；测定低碳钢材料在拉伸过程中的几个力学性能指标：s、b、、；了解万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。二、实验设备1.SHT5305拉伸试验机。x—Y记录仪。游标卡尺。三、拉伸试样四、实验原理和方法首先将试件安装于试验机的夹头，之后匀速缓慢加载，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。1.弹性阶段是指拉伸图上的OA段，没有任何残留变形。在弹性阶段，存在一比例极限点A,对应的应力为比例极限p,此部分载荷与变形是成比例,p2.屈服阶段对应拉伸图上的BC段。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志,是位错增值和运动的结果，是由切应力引起的。在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点，对应的屈服应力为sFsl/A0强化阶段对应于拉伸图中的CD段。变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。D点是拉伸曲线的最高点，载荷为Fb,对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为bb乓/A。颈缩阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最大值后，塑性变形开始局部进行。这是因为在最大载荷点以后，形变强化跟不上变形的发展，由于材料本身缺陷的存在，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成颈缩。材料的塑性性能通常用试样断后残留的变形来衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率和断面收缩率来表示，计算公式为（11l0）/l0100%（A0A1）/A0100%式中，|0、A0分别表示试样的原始标距和原始面积；li、Al分别表示试样标距的断后长度和断口面积。五、实验步骤取实验材料，并用游标卡尺量取其直径（量三次取平均值），记为d0；量取试样标记围的长度（量三次取平均值），记为l0；将试样架在万能试验机上夹紧；通过电脑控制给试样加载，并观察材料的变形过程，同时电脑将自动绘制出拉伸曲线；待材料拉断为止，取下试样测量拉伸后试验的直径和长度（均测量三次），分别记作di,l1。六、数据记录及处理拉伸试样拉伸前后的直径和长度表II技伸试件尺寸表标距"/nim宜理Jp/nun时、断启面积②r/mmAiAnm3平均平均平境2.实验数据及处理结果衰12实聘数据和处理姓果强度9性受力彩式材料好服栽荷景大截荷鼎服点j/MPb抗拉忠淄厦ot/MPa伸长率a{%）断面收端率嫉（%）拉伸七、思考题.低碳钢和灰铸铁在常温静载拉伸时的力学性能和破坏形式有何异同？答、低碳钢是塑性材料，在拉伸破坏时会有明显的屈服、强化和颈缩阶段，断裂后有较大的塑性变形。灰铸铁是脆性材料，没有屈服、颈缩阶段，断裂变形很小。测定材料的力学性能有何实用价值？答、材料的力学性能反映了材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性，是构件进行强度和刚度 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的依据。你认为产生试验结果误差的因素有哪些？应如何避免或减小其影响？答、产生试验结果误差的因素：加载速率、夹头的滑动、试样尺寸测量误差。减小影响的方法：缓慢加载，夹头夹紧，加预载荷，多测量几次试样的尺寸，取平均值。实验二材料切变模虽G的测定一、实验目的测定碳钢的剪切弹性模量G二、设备和仪器.游标卡尺，百分表，钢板尺.XH180型G值测定实验台三、试验原理试样直径d=10mm标距L=230mm表臂130mm力臂200mm石去码四个，每个重△F=1.96N（200克）。在弹性围进行圆截面试样扭转实验时，扭矩T与扭转转角中之间的关系符合扭转变形的克定律TL/GIP,式中：Ipd4/32为截面的极惯性矩。当试样长度L和极惯性矩Ip均为已知时，只要测得扭矩增量△T和相应的扭转角增量△①，可由式GTL/Ip计算得到材料的切变模量。试样受扭后，加力杆绕试样轴线转动，使右端产生铅垂位移B（单位为mm＞该位移由安装在B端的百分表测量。当铅垂位移很小时，加力杆的转动角（亦即试样扭转角）△①也很小，应有tan（△①）=B/b^△①，式中b为百分表触头到式样端面圆心的距离，加力杆的转角△①即为圆截面试样两端面的相对扭转角△①（单位为弧度）。四、试验步骤1.试验前用手指轻轻敲击石去码盘，观察百分表是否灵活摆动，以检查装卡是否正确。记录百分表初末读数或将百分表调零。逐级加载，每级增加一个缺码后记录百分表初末读数，共加载四次，由于顶丝有微小滑动，每个秋码多次加卸记录其引起的位移不一样，然后卸载，重复上述步骤，共测量三次。五、注意事项石去码要轻拿轻放，不要冲击加载。不要在加力臂或石去码盘上用手施加过大力气。不要拆卸或转动百分表，保证表杆与刚性臂间稳定、良好的接触。六、实验结果处理ft2I敷据处理栽荷扭矩皆分表读敝扭近举童ATfAg-cm百分表增量4/mmXR-i七、思考题实验过程中，有时会出现加了缺码而百分表指针不动的现象，这是为什么？应采取什么措施？答、加载缺码时百分表指针不动的原因：百分表可能出现故障，百分表触头没接触转角臂，转角臂与试样联接松动。应采取的措施：检查百分表；百分表触头接触转角臂，并且预压一圈；转角臂与试样联接牢固，不能有相对转动。2.用等增量法加载测剪切弹性模量G与一次直接加载到允许的最大载荷测得的G值有何不同？答、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。试件的形状和尺寸，选取的标距长度，对测定剪切弹性模量G有无影响?答、弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。实验四纯弯曲梁的正应力实验一、实验目的测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律;2.验证纯弯曲梁的正应力计算公式。二、实验仪器设备和工具.BDCL-3材料力学多功能实验台；.力&S变综合参数测试仪；.游标卡尺、钢板尺三、实验原理及方法梁横截面上任一点的正应力，计算公式为My"/式中：M为弯矩，Iz为横截面中性轴的惯性矩；y为所求应力点到中性轴的距离。为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片。实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载采用增量法，即每增加等量的载荷△P,测出各点的应变增量，然后分别取各点应变增量的平均值实j,一次求出各点的应变增量实iE实i将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。四、实验步骤1.设计好本实验所需的各类数据表格。2.测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用电到梁支点距离a及各应变片到中性层的距离yi,见附表1拟定加载方案。先选取适当的初载荷Po（一般取Po=lO%Pnax左右），估算Pmax（该实验载荷围Pma够2000N），分4〜6级加载。按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。加载。均匀缓慢加载至初载荷Po,记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值i,直到最终载荷。实验至少重读两次。两变片至中性层距离（mm）梁的尺寸和有关参教Vi『20宽度b十20mmy2-10高度h=4Qmm—Y*0跨度L=450mmY#10裁而距高a一ISOirimYi201弹性模址E=206GPm泊松比V=0.28i慷性建h==bh"12=】』67XI0”n/五、实验结果处理1.数据记录(N)\12345熬点应变（皿）嶙增ftAr读数增量△时读敷增量读敷增尾△,读数增量Ae50010001500—2000平均均量△P=50012.实验值计算根据测得的各点应变值i求出应变增量平均值i,代入克定律计算各点的实验应力值，因1106,所以各点实验应力计算:103.理论值计算载荷增量△P=500N弯矩增量△M=\P-a/2各点理论计算：Myi理Iz绘出实验应力值和理论应力值的分布图六、思考题实验中为什么要进行温度补偿这？如何实现温度补偿？答、温度的变化会引起材料的体积与长度的变化，进而影响应变片的长度变化，导致测量值有误，温度补偿片就是要消除这个误差，那么得用同样的材料，它的线变系数和体变系数就相同，在同样温度变化下，变化值就相同，接上桥式电路就可以抵消掉温度的影响。影响实验结果准确性的主要因素是什么？答、应变片、拉力传感器、试样尺寸的测量准确性。梁的自重对测试结果有无影响？答、施加的荷载和测试应变成线性关系。实验时，在加外载荷前，首先进行了测量电路的平衡（或记录初读数），然后加载进行测量，所测的数（或差值）是外载荷引起的，与梁自重无关。实验六等强度梁弯曲试验实验容:般情况下，梁不同横截面的弯矩不同。因而在按最大弯矩所设计的等截面梁中，除最在工程中，常根据弯矩沿理想的变截面梁，是使所大弯矩所在截面，其余截面的材料强度均未得到充分利用。因此,梁轴的变化情况，将梁也相应设计成变截面的。从弯曲角度考虑,有横截面上的最大弯曲正应力均等于许用应力，即要求M(x)maxW(x)由此得抗弯截面系数:W(x)些根据W(x)设计梁的截面，各个横截面具有同样强度，这种梁称为等强度梁。实验目的与要求：测定梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。设计宽度不变、高度变化的等强度悬臂梁。设计思路：将试件固定在实验台架上，梁弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变,上下表面产生的拉压应变绝对值相等。计算公式6FxEbxh2x式中：F一梁上所加的载荷；x一载荷作用点到测试点的距离；E一弹性模量；bx一梁的宽度；h一梁的厚度在梁的上下表面分别粘贴上应变片R、R;如图6-1所示，当对梁施加载荷P时，梁产生弯曲变形，在梁引起应力。图6-1等强度梁外形图及布片图关键技术分析:梁任意截面上的弯矩：M（x）Fx根据梁弯曲正应力的计算公式:M(x)6FxW(x)bxh2根据克定律得梁表面各点的应变：sE-理论值与实验值比较:100%如果截面宽度b沿梁轴保持不变，得截面高度为:h(x)实验过程拟定加载方案。选取适当的初载荷P0（一般取Po=10%Pmax左右），估算最大载荷Pmax（该实验载荷围＜100N）,一般分4〜6级加载。实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。将悬臂梁上两点应变片按序号接到电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个系统是否处于正常工作状态。实验加载，旋转手轮向拉的方向加载。要均匀慢速加载至初载荷F0。记下各点应变片的初读数或应变与加载力同时清零；然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变仪的的读数，直到最终载荷。实验至少重复三次。附表1试件相关数据梁的尺寸和有关参数梁的高度h=8mm测试点的宽度bx=mm载荷作用点到固定点距离x=285mm弹性模量E=206Gpa泊松比卬=0.28附表2实验数据载荷(N)P△P应变仪读数£Ri£1△&1平均值R2£2△£2平均值R£3△£3平均值R4£4△£4平均值实验总结1、理论计算应力6Fxbxh2100%M(x)1W(x)2、实验应力s3、理论值与实验值比较_理-实理b=20mn#强度悬臂梁，画出梁的图形。4、设计宽度实验八薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定实验容：构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是r。计算当量应力r:首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和方向。本实验测定应变的三个方向分别是-45°、0°和45°。实验目的与要求：1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会1/4桥法测应变的实验方法设计思路：为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴一个45°应变花，测得圆管顶B点的-45°、0°和45°三个方向的线应变45o、0o、45o。关键技术分析：由材料力学公式：--得季k一列f耳£「•.=■十■■，从以上三式解得根据广义克定律E/、勺=7——5〔同+心1%-E=—2（E>i-/!£｝）1"1、实验得主应力大小E(4545o).2E方向2(12(145o0o)2(45o0o)2tg20实(45o45，（20o45o45o)2、理论计算主应力大八"敬,=#贝土j房&）一上虐+M3）-名妲VP奇）弓整22TTZ2jTzTOC\o"1-5"\h\z。11.a万网t皿yw二—‘———二——气221sP!DI3、误差相对误差：e.=jo物纶=至二*^q°电吼我/寄*实验过程测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表i拟定加载方案。先选取适当的初载荷P°（一般取Po=lO%Pnax左右）。估算Pmax（该实验载荷围PmaX<400N）,分4〜6级加载。3.根据加载方案，调整好实验加载装置。加载。均匀缓慢加载至初载荷Po,记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。5.作完试验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用力扳动圆筒的自由端和力臂。附表1（试件相关数据）圆筒的尺寸和有关参数计算忙度L=300mtn弹性模^E=70GPa外经D-寺399mm泊松比P=033内径护用34.4mm嗣臂长度3=250mir实验结果处理*蛔变载荷\BD-45*1(Ri)。・（艮）45'(RD•45*(RQ(T(m45*(ROPip(N)cg£诉）A£EE(MA£诉）£AE诉）cae(|4£)100200300100&均（PE）1数据之实验总结实验得主应力E(抨452(145。)0。)245。0o)，-L(。土^f+4r；)-—(J/±也"‘)-—(1±由厂/相对误差：Cl=咯Ff]0物e；=f心xlO^浙江大学材料力学实验报告（实验项目'压杆稳定）垂笙目的：」应祭任杆的失啊象；2＞测定两端铉玄压杆的临罪辰力13、观察改变支座纯束对爪时临界爪山的影晌-二、设备及装置；瞥有力侍感却显示器的简府如教融宜或万能七子试竖机：数字成变仗w3一大最春百分圭及玄晃：游标K-尺及卷尺$5试津，匣打试样为由加谖钢制戚的酬itrr截由为蛆形'两端四」：成借有小圆甄的刀力.在哉样中点的左右两端耗融仅枚成斐片.6.支％女座为浅VtL用杆变形时两端可多兑7忸融故可什为恢贫梁'三、实验原理和方法，1、理斜I算；理擅压枢汽压力P小于临界床力P“时，斥杆的直线平衡是稳定的*这时压力P与中点挠度5的美系相"1于右图中的宜线眼・、你力到达临界压力已,时，床打的直戏平衡变为不稳定，它可能林为巾戡甲衡。按照小提度理论，P&S的关系用立于图中木平蛾AB.两端钗支细长杆的临界爪内由欧拉公式甘算「/二产’其中T为帼滋面对工物的惯性矩。2、实测时：实际氏杆雅免有初弯私材料不均匀和压力偏心等缺隔，由于这些缺陷,在P远小于孔时,斥杆已经出现弯的•开如A很不明显，旦增长踱忸如图中的OCD段,勃着P逐步接近P“・占将急剧厝大.只有即性很好的细长杆才可以承受人挠度「旧力才可能略微超过P”，实测时，在氏杆两侧苻财一椀变片，测定P”曲缓「对前后应变&取增量撬、当△£大于上一个的占£的2倍时即认为此时的压力为临界压力』3、M我分两个阶段，在理论值吃的7蝠毗之前，诃来取人等堑加说致将超过匕的蝴叫后,我荷增量或取得小些v在整个实验过程中，加我要保抒均匀、平羸缓慢。四、实验姑果L理论订箕参数id^tb=30.00mm,h=3.50ninitk=2J3HL=52fimni,E=2l0GPaT=—=I.07H>;IO-1*™4,则由欧垃公式得P=Er=805.2A12f/2,实测临界氏力：实验蹄祀录如下*加僦如力）/N向吏仪读教■/府交漕曲映-1004—-aoo115-300209-4003414-4203S4-44041S-4ti0454m-5(X15fiE-S20fi2fi—54070A-56079g-580知10-SOC10]12*62Q11511-G40132171S4S2T跚1822fi-70032240-72037452-7403疏fi4-760420fl2-54070R-560P799-580|的10-fifiO10112-62011514-K4O13217-66015422-fifiOlfi228-7002224。-720274S2-74033864-7G04SOR2-78051090TOO702192压力-8D0W时，应变增里超过了-7MN时的懈实增里脆的2怡，可得临界斥』为TOON.ROO$05.7■4理比佰:的误差为JKioo%=0.65%fiQ5,23、将卖验数甜通过软件处理符P*陈也布虬临.界压力接近MXJN8五、JE考题%巧端V彩支座的底戒不在压肝的同一蝴向充称平如内，则有一却炬产仁会使得原杆更春蛤失苟，故丈洲临用床力降低.4、有可能是U形支陞的底绻不衣压杆的国一版向句琢平付内.以有诃能姑珅以的不均匀程度较加氏J」偏心现每肝市.导致恰..町"J宾潮雁远低于刊至佰.