材料力学实验
材料力学实验报告

材料力学实验报告材料力学实验报告引言:材料力学是一门研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科。
通过实验研究,我们可以深入了解材料的力学性质,为工程设计和材料选择提供依据。
本报告将介绍我们在材料力学实验中的观察和结果,并对实验数据进行分析和讨论。
实验一:拉伸试验拉伸试验是材料力学实验中最常见的一种试验方法,用于研究材料在拉伸载荷下的力学性能。
我们选择了一根标准的金属试样,将其固定在拉伸试验机上,并逐渐施加拉伸力。
通过测量试样的应变和应力,我们得到了应力-应变曲线。
实验结果显示,随着拉伸力的增加,试样开始发生塑性变形。
在这个阶段,应力与应变呈线性关系,即应力随着应变的增加而线性增加。
然而,当拉伸力达到一定程度时,试样出现断裂。
通过观察断裂面的形态,我们可以判断材料的断裂模式,如韧性断裂、脆性断裂等。
进一步分析应力-应变曲线,我们可以得到一些重要的力学参数,如屈服强度、抗拉强度和延伸率。
屈服强度是材料开始发生塑性变形时的应力值,抗拉强度是试样抵抗拉伸力的最大极限,而延伸率则表示试样在断裂前的延展能力。
这些参数对于材料的工程应用和性能评估至关重要。
实验二:硬度测试硬度是材料力学中另一个重要的性能指标,它反映了材料抵抗外力的能力。
我们采用了维氏硬度计进行硬度测试,将金属球压入试样表面并测量压痕的直径。
根据硬度计的原理,我们可以计算出试样的硬度值。
硬度测试的结果显示,不同材料的硬度值存在明显差异。
硬度值高的材料通常具有较好的抗压性能,适用于承载大压力的工程应用。
而硬度值低的材料则更容易受到外力的破坏,适用于需要易变形的应用场景。
实验三:弯曲试验弯曲试验用于研究材料在弯曲载荷下的力学性能。
我们选择了一根长条状的试样,通过在试样两端施加力矩,使试样发生弯曲变形。
通过测量试样的挠度和应力分布,我们可以得到弯曲试验的结果。
实验结果表明,试样的挠度与施加的力矩呈线性关系。
在试样的底部,应力最大,而在试样的顶部,应力最小。
材料力学实验报告标准答案

材料力学实验报告标准答案材料力学实验报告标准答案:在材料力学实验中,我们通过一系列的实验操作和数据收集,对材料的力学性能进行了分析和测量。
以下是材料力学实验报告的标准答案。
一、实验目的本实验旨在通过对材料的拉伸、压缩和弯曲等试验,测量和分析材料的力学性能参数,包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
二、实验原理1. 材料的拉伸试验拉伸试验是一种通过施加外力使材料产生拉伸变形的试验方法。
测量引伸计的变形量和外力,得出材料的应力-应变曲线。
通过该曲线可计算出材料的弹性模量、屈服强度等参数。
2. 材料的压缩试验压缩试验是一种通过施加外力使材料产生压缩变形的试验方法。
测量变形量和外力,得出应力-应变曲线,进一步计算材料的弹性模量、压缩强度等参数。
3. 材料的弯曲试验弯曲试验是一种通过施加外力使材料发生弯曲变形的试验方法。
测量挠度和外力,得到材料的应力-挠度曲线,在此基础上计算弹性模量、抗弯强度等参数。
三、实验步骤和数据处理1. 拉伸试验(详细步骤和数据处理略)2. 压缩试验(详细步骤和数据处理略)3. 弯曲试验(详细步骤和数据处理略)四、实验结果与讨论1. 拉伸试验结果(详细结果和讨论略)2. 压缩试验结果(详细结果和讨论略)3. 弯曲试验结果(详细结果和讨论略)五、实验结论通过以上实验和数据处理,我们得到了材料的力学性能参数,如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
这些参数对于材料的设计和选择具有重要意义,可以为材料工程师提供参考和指导,以确保材料在不同应力条件下的安全使用。
六、实验总结通过这次材料力学实验,我们深入了解了材料的力学性能测量方法和参数计算,提高了我们对材料特性的认识。
实验过程中,我们注意了实验安全和数据准确性,并采取了合理的实验设计和数据处理方法,使实验结果更可靠和准确。
七、参考文献(略)以上是材料力学实验报告的标准答案。
实验报告应包含实验目的、原理、步骤、结果和结论等内容,并遵守学校或教师要求的格式和规范。
材料力学实验报告-举例

实验一拉伸实验一、实验目的1.测定低碳钢(Q235)的屈服点σ,强度极限bσ,延伸率δ,断面收缩率ψ。
s2.测定铸铁的强度极限σ。
b3.观察低碳钢拉伸过程中的各种现象(如屈服、强化、颈缩等),并绘制拉伸曲线。
4.熟悉试验机和其它有关仪器的使用。
二、实验设备1.液压式万能实验机;2.游标卡尺;3.试样刻线机。
三、万能试验机简介具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机,万能材料试验机一般都由两个基本部分组成;1)加载部分,利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形,从而使试件受到力的作用,即对试件加载。
2)测控部分,指示试件所受载荷大小及变形情况。
四、试验方法1.低碳钢拉伸实验(1)用画线器在低碳钢试件上画标距及10等分刻线,量试件直径,低碳钢试件标距。
(2)调整试验机,使下夹头处于适当的位置,把试件夹好。
(3)运行试验程序,加载,实时显示外力和变形的关系曲线。
观察屈服现象。
(4)打印外力和变形的关系曲线,记录屈服载荷F s=22.5kN,最大载荷F b =35kN。
(5)取下试件,观察试件断口: 凸凹状,即韧性杯状断口。
测量拉断后的标距长L1,颈缩处最小直径d1 Array低碳钢的拉伸图如图所示2.铸铁的拉伸其方法步骤完全与低碳钢相同。
因为材料是脆性材料,观察不到屈服现象。
在很小的变形下试件就突然断裂(图1-5),只需记录下最大载荷F b =10.8kN 即可。
b σ的计算与低碳钢的计算方法相同。
六、试验结果及数据处理表1-2 试验前试样尺寸表1-3 试验后试样尺寸和形状根据试验记录,计算应力值。
低碳钢屈服极限 MPa 48.28654.78105.223=⨯==A F s s σ低碳钢强度极限 MPa 63.44554.7810353=⨯==A F b b σ低碳钢断面收缩率 %6454.7827.2854.78%100010=-=⨯-=A A A ψ低碳钢延伸率 %25100100125%10001=-=⨯-=L L L δ铸铁强度极限 MPa 53.13754.78108.103=⨯==A F b b σ七、思考题1.根据实验画出低碳钢和铸铁的拉伸曲线。
材料力学实验报告

材料力学实验报告引言:材料力学是研究物质在外力作用下的变形和破坏行为的科学。
在工程领域,材料力学实验是非常重要的,它能提供关于材料性能的定量数据,用于设计和优化结构。
本篇实验报告将介绍一项材料力学实验,包括实验目的、实验装置和实验过程,重点关注实验结果的分析和讨论。
实验目的:本次实验旨在研究一种金属材料的拉伸性能,通过对材料在不同载荷下的应力-应变关系曲线的测定,获得材料的力学性能参数,如屈服强度、抗拉强度和延伸率等。
同时,通过断口分析,了解材料的破坏行为和断裂机制。
实验装置:本次实验采用的材料力学实验装置包括拉伸试验机、计算机数据采集系统和金属试样。
拉伸试验机主要包括上夹具和下夹具,通过电机驱动实现上下夹具之间的拉伸和压缩运动。
计算机数据采集系统用于实时记录试验过程中的应变和载荷数据。
金属试样采用标准的矩形横截面形状,制备精细,确保试样的几何尺寸以及表面质量。
实验过程:1. 调整试验机,确保试样正确安装在上下夹具之间,并进行预应力调校。
2. 设置拉伸速率和采样频率,开始实验。
3. 开始加载并进行拉伸实验,直至试样断裂。
4. 实时记录应变和载荷数据,生成应力-应变曲线。
5. 对断口进行分析,观察破坏模式和断裂特征。
实验结果分析:基于实验数据,通过应力-应变曲线的绘制和分析,可以得到材料的力学性能参数。
应力-应变曲线的特点是:一开始,材料的应变随载荷的增加近似线性增加,这是材料的弹性区域。
当应变逐渐超过一定程度时,材料的应变开始迅速增加,即材料进入了屈服区。
进一步增加载荷,材料的应变仍呈线性增加,但增加的速率较之前小,这是材料的塑性区。
除了绘制应力-应变曲线,我们还可以计算出材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能参数。
屈服强度是指试样开始进入塑性阶段时的应力值,抗拉强度是试样发生破裂时的最大应力值,而延伸率则反映了试样在拉伸过程中的延伸能力。
断口分析是评价材料破坏行为和断裂机制的重要手段。
通过观察断口的形貌特征和变异,可以判断材料的韧性和脆性。
材料力学实验报告扭转实验

材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能,包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。
2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象,分析其破坏形式和原因。
3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。
二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理在扭转实验中,材料受到扭矩的作用,产生扭转变形。
扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。
对于圆形截面的试件,其扭转时的应力分布为:表面最大切应力:$\tau_{max} =\frac{T}{W_p}$其中,$T$为扭矩,$W_p$为抗扭截面系数,对于实心圆截面,$W_p =\frac{\pi d^3}{16}$,$d$为试件的直径。
当材料达到屈服极限时,对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$;当材料断裂时,对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。
四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件,其尺寸如下:低碳钢试件:直径$d_1 = 10mm$,标距$L_1 = 100mm$铸铁试件:直径$d_2 = 10mm$,标距$L_2 = 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径,在不同位置测量多次,取平均值。
2、安装试件,确保其中心线与试验机的轴线重合。
3、启动试验机,缓慢加载,观察扭矩和扭转角的变化。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时,记录屈服扭矩$T_s$。
5、继续加载,直至试件断裂,记录极限扭矩$T_b$。
6、取下试件,观察其破坏形式。
六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s = 45 N·m$极限扭矩$T_b = 68 N·m$计算屈服应力:$\tau_s =\frac{T_s}{W_p} =\frac{45×16}{\pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限:$\tau_b =\frac{T_b}{W_p} =\frac{68×16}{\pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中,首先发生屈服,表现为沿横截面产生明显的塑性变形,形成屈服线。
材料力学性能测试实验报告

材料力学性能测试实验报告为了评估材料的力学性能,本实验使用了拉力试验和硬度试验两种常见的力学性能测试方法。
本实验分为三个部分:拉力试验、硬度试验和数据分析。
通过这些试验和分析,我们可以了解材料的延展性、强度和硬度等性能,对材料的机械性质有一个全面的了解。
实验一:拉力试验拉力试验是常见的力学性能测试方法之一,用来评估材料的延展性和强度。
在拉力试验中,我们使用了一个万能材料试验机,将试样夹紧在两个夹具之间,然后施加拉力,直到试样断裂。
试验过程中我们记录了试验机施加的力和试样的伸长量,并绘制了应力-应变曲线。
实验二:硬度试验硬度试验是另一种常见的力学性能测试方法,用来评估材料的硬度。
我们使用了洛氏硬度试验机进行试验。
在实验中,将一个试验头按压在试样表面,然后测量试验头压入试样的深度,来衡量材料的硬度。
我们测得了三个不同位置的硬度,并计算了平均值。
数据分析:根据拉力试验得到的应力-应变曲线,我们可以得到材料的屈服强度、断裂强度和延伸率等参数。
屈服强度是指材料开始塑性变形的应变值,断裂强度是指材料破裂时的最大应变值,延伸率是指试样在断裂前的伸长程度。
根据硬度试验得到的硬度数值,我们可以了解材料的硬度。
结论:本实验通过拉力试验和硬度试验对材料的力学性能进行了评估。
根据拉力试验得到的应力-应变曲线,我们确定了材料的屈服强度、断裂强度和延伸率等参数。
根据硬度试验的结果,我们了解了材料的硬度。
这些数据可以帮助我们判断材料在不同应力下的性能表现,从而对材料的选用和设计提供依据。
总结:本实验通过拉力试验和硬度试验对材料的力学性能进行了评估,并通过应力-应变曲线和硬度数值来分析材料的性能。
通过这些试验和分析,我们对材料的延展性、强度和硬度等性能有了全面的了解。
这些结果对于材料的选用和设计具有重要意义,可以提高材料的应用性能和可靠性。
大学材料力学实验报告

大学材料力学实验报告大学材料力学实验报告引言材料力学实验是大学材料科学与工程专业中的一门重要课程。
通过实验,我们可以深入了解材料的力学性质和行为,为材料设计和应用提供基础数据和理论依据。
本次实验旨在通过拉伸试验和硬度测试,探究不同材料的力学性能和硬度特点。
实验一:拉伸试验拉伸试验是一种常用的力学实验方法,用于评估材料的强度、延展性和塑性等性能。
在实验中,我们选择了三种常见的材料进行拉伸试验:钢材、铝材和塑料。
1. 实验步骤首先,我们准备了三个不同材料的试样,分别是圆柱形的钢材、铝材和塑料样品。
然后,将试样固定在拉伸试验机上,并施加逐渐增大的拉力,直到试样断裂为止。
在拉伸过程中,我们记录下拉力和试样的伸长量,以绘制应力-应变曲线。
2. 实验结果通过拉伸试验得到的应力-应变曲线可以反映材料的力学性能。
钢材的应力-应变曲线呈现出明显的弹性区和塑性区,具有较高的屈服强度和延展性。
铝材的应力-应变曲线也呈现出弹性和塑性的特点,但相对于钢材来说,其屈服强度和延展性较低。
而塑料的应力-应变曲线则主要表现为塑性变形,没有明显的弹性区。
实验二:硬度测试硬度是材料力学性能的重要指标之一,用于评估材料的抗压能力和耐磨性。
在实验中,我们选择了三种不同硬度的材料进行硬度测试:钢材、铝材和陶瓷。
1. 实验步骤我们使用了维氏硬度计和洛氏硬度计对试样进行硬度测试。
首先,将试样固定在硬度计上,然后施加一定的压力,观察压头对试样的印痕情况。
根据印痕的大小和形状,我们可以得出试样的硬度数值。
2. 实验结果通过硬度测试,我们发现钢材具有较高的硬度数值,表明其具有较高的抗压能力和耐磨性。
铝材的硬度数值相对较低,说明其相对较软。
而陶瓷的硬度数值最高,表明其具有极高的抗压能力和耐磨性。
结论通过本次实验,我们深入了解了材料的力学性能和硬度特点。
拉伸试验结果表明,钢材具有较高的屈服强度和延展性,铝材次之,而塑料则主要表现为塑性变形。
硬度测试结果显示,钢材具有较高的硬度数值,铝材较低,而陶瓷的硬度最高。
材料力学实验报告报告

材料力学实验报告报告一、实验目的本实验旨在通过测量不同材料的力学性能参数,了解材料的力学性质,以及分析不同材料的力学性能差异。
二、实验原理1.弹性模量:弹性模量是评价材料抗弯刚性的一个重要指标,可以通过测量材料的拉伸和压缩位移来确定。
拉伸试验时,通过加载材料,测量应力和应变的关系,然后通过斜率求出弹性模量。
2.屈服强度:材料的屈服强度是指材料在拉伸过程中开始出现塑性变形时的抗拉强度,也是一个重要的力学性能参数,通过拉伸试验中的负荷-变形曲线求得。
3.断裂强度:材料的断裂强度是指在材料断裂前能承受的最大负荷,通过拉伸试验中的负荷-变形曲线求得。
三、实验设备与试样准备1.实验设备:拉伸试验机、压缩试验机、材料硬度测试仪等。
2.试样准备:选取不同的材料(如钢材、铝材、铜材等)制作成相同形状、尺寸的试样。
四、实验步骤1.弹性模量测定:(1)将试样固定在拉伸试验机上,设定初始载荷并开始加载。
(2)根据试验机上的位移计和负荷计,测量不同应力水平下的应变,并记录数据。
(3)通过绘制应力-应变曲线,根据直线部分的斜率求得材料的弹性模量。
2.屈服强度测定:(1)将试样固定在拉伸试验机上,设定初始载荷并开始加载。
(2)根据试验机上的压力计和位移计,测量不同载荷下的变形,并记录数据。
(3)通过绘制负荷-变形曲线,找到试样开始出现塑性变形的点,根据载荷计的读数求得材料的屈服强度。
3.断裂强度测定:(1)将试样固定在拉伸试验机上,设定初始载荷并开始加载。
(2)根据试验机上的压力计和位移计,测量试样在拉伸过程中的载荷和位移,并记录数据。
(3)通过绘制负荷-变形曲线,找到试样断裂前的最大负荷,并记录。
五、实验结果与讨论根据实验测量的数据,可以得到不同材料的力学性能参数,如弹性模量、屈服强度和断裂强度。
通过对比不同材料的实验结果,可以得出以下结论:1.钢材的弹性模量较大,机械性能优异。
2.铝材的屈服强度较低,耐腐蚀性能较好。
3.铜材的断裂强度较高,适用于承受较大载荷的工程应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
实验一拉伸实验拉伸实验是检验材料机械性能的最基本的实验。
一、实验目的1.了解试验设备——万能材料试验机的构造和工作原理,掌握其操作规程及使用时的注意事项。
2.测定低碳钢的屈服极限(流动极限)σs,强度极限σb、伸长率δ、断面收缩率ψ。
3.测定铸铁的强度极限σb。
4.观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象,并利用自动绘图装置绘制拉伸图(P ∆曲线)。
一L5.比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的机械性质。
二、实验设备和量具1.量具:游标卡尺、钢尺、分规。
2.设备:万能材料试验机。
图1-1 液压式万能材料试验机外形图下面将万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下:在材料力学实验中,最常用的机器是万能材料试验机。
它可以做拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验,故习惯上称它为万能材料试验机,简称为全能机。
全能机有多种类型。
这里仅对常用的两种类型介绍如下:1)WE——10型液压摆式万能材料试验机WE—10型液压摆式万能材料试验机的外形如图1—1,它的构造原理示意图如图图1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图(1)加力部分在试验机的底座上,装有两根固定立柱2,立柱支承着固定横梁3及工作油缸4。
当开动油泵电动机后,电动机带动油泵5,将油箱里的油,经送油阀23送至工作油缸4,推动其工作活塞6,使上横梁7、活动立柱8和活动平台9向上移动。
如将拉伸样装于上夹头10和下夹头11内,当活动平台向上移动时,因下夹头不动,而上夹头随着平台向上移动,则试样受到拉伸;如将试样装于平台的承压座12内,平台上升时,则试样受到压缩。
做拉伸实验时,为了适应不同长度的试样,可开动下夹头的电动机使之带动蜗杆、蜗杆带动蜗轮、蜗轮再带动丝杆,可控制下夹头上、下移动,调整适当的拉伸空间。
(2)测力部分装在试验机上的试样受力后,它受力大小,可在测力盘上直接读出。
试样受了载荷的作用,工作油缸内的油就具有一定的压力。
这压力的大小与试样所受载荷的大小成比例。
而测力油管将工作油缸与测力油缸14联通,则测力油缸就受到与工作油缸相等的油压。
此油压推动测力活塞15,带动测力拉杆,使摆杆21和摆锤16绕支点转动。
试样受力愈大,摆的转角也愈大。
摆杆转动时,它上面的推杆便推动水平齿条17,从而使齿轮带动测力指针旋转,这样便可从测力度盘上读出试样受力的大小。
摆锤的重量可以调换,一般试验机可以更换三种锤重,故测力度盘上也相应有三种刻度,这三种刻度对应着机器的三种不同的量程。
WE—10型万能试验机有0~20KN、0~60KN、0~100KN三种测量量程。
(3)操作步骤①加载前,测力指针应指在度盘的“零”点,否则必须加以调整。
调整时,先开动油泵电动机,将活动平台升起3~5mm左右,然后稍旋动摆杆上的平衡铊20,使摆杆保持铅直位置,再转动水平齿条使指针对准“零”点。
其所以先升起活动平台才调整零点的原因,是由于上横梁、活动立柱8和活动平台等有相当大的质量,要有一定的油压才能将它升起。
但是这部分油压并未用来给试样加载,不应反映到试样载荷的读数中去。
②选择量程,装上相应的锤重。
再一次按①方法,校准“零”点。
调好回油缓冲器的旋钮,使之与所选的量程相同。
③安装试样。
压缩试样必须放置垫板。
拉伸试样则须调整下夹头位置,使拉伸区间与试样长短适应。
注意:试样夹紧后,绝对不允许再调整下夹头,否则会造成烧毁下夹头电动机的严重事故。
④调整好自动绘图仪的传动装置和笔、纸等。
⑤检查送油、回油阀,一定要注意它们均应在关闭位置。
③开动油泵电动机,缓缓打开送油阀,用慢速均匀加载。
③实验完毕,立即停车取下试样。
这时关闭送油阀,缓慢打开回油阀,使油液泄回油箱,于是活动平台到原始位置。
最后将一切机构复原,并清理机器。
(4)注意事项①开车前和停车后,送油阀、回油阀一定要在关闭位置。
加载、卸载和回油均应缓慢进行。
加载时要求测力指针匀速平稳地走动,应严防送油阀开得过大,测力指针走动太快,致使试样受到冲击作用。
②拉伸试样夹住后,不得再调整下夹头的位置,以使带动下夹头升降的电动机烧坏。
③机器运转时,操纵者必须集中注意力,中途不得离开,以免发生安全事故。
④试验时,不得触动摆锤,以免影响试验读数。
⑤在使用机器的过程中,如果听到异声或发生任何故障应立即停车(切断电源),进行检查和修复。
三、实验原理1.为了检验低碳钢拉伸时的机械性质,应使试样轴向受拉直到断裂,在拉伸过程中以及试样断裂后,测读出必要的特征数据(如;P S、P b、L1、d l)经过计算,便可得到表示材料力学性能的四大指标:σs、σb、δ、ψ。
2.铸铁属脆性材料,轴向拉伸时,在变形很小的情况下就断裂,故一般测定其抗拉强度极限σb 。
四、实验试样试样的各部分名称如图l —4。
夹持部分用来装入试验机夹具中以便夹紧试样,过 渡部分用来保证标距部分能均匀受力,这两部分的形状和尺寸,决定于试样的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。
标距10是待试部分,也是试样的主体,其长度通常简称为标距,也称为计算长度。
试样的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大。
为了能正确地比较材料的机械性质,国家对试样尺寸作了标准化规定。
拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。
比例试样系按公式001A K =计算而得。
式中10为标距,A 0为标距部分原始截面积,系数 K 通常为5.65和11.3(前者称为短试样,后者称为长试样)。
据此,短、长圆形试样的标距长度10分别等于5d 010d 0。
非比例试样的标距与其原横截面间无上述一定的关系。
根据国家标准(GB228—76)将比例试样尺寸列表如下:表中d 0表示试样标距部分的原始直径,10δ,5δ分别表示标距长度L 0为d 0的10倍或5倍的试样伸长率。
常用试样的形状尺寸、光洁度等可查国家标准GB228—76中的附录一、二。
五、实验方法及步骤1.低碳钢试样的拉伸实验1)测定试样的截面尺寸——圆试样测定其直径d 0的方法是:在试样标距长度的两端和中间三处予以测量,每处在两个相互垂直的方向上各测一次,取其算术平均值,然后取这三图1-4 圆形截面试件个平均数的最小值作为d 0;矩形试样测三个截面的宽度b 与厚度a ,求出相应的三个A 0,取最小的值作为A 0。
A 0的计算精确度:当A 0≤100mm 2时A 0取小数点后面一位,当A 0>100mm 2时A 0取整数。
所需位数以后的数字按四舍五入处理。
2)试样标距长度10除了要根据圆试样的直径d 0或矩形试样的截面积A 0来确定外,还应将其化整到5mm 或10mm 的倍数。
小于1.5mm 的数值舍去之;等于或大于2.5mm 但小于7.5者化整为5mm ;等于或大于7.5mm 者进为10mm 。
在标距长度的两端各打一小标点,此二点的位置,应做到使其联线平行于试样的轴线。
两标点之间用分划器等分10格或20格,并刻出分格线,以便观察变形分布情况,测定延伸率δ。
3)根据低碳钢的强度极限,估计加在试样上的最大载荷,据此选择适当的机器量程(也称载荷级)。
每台全能机都有几个载荷级,其刻度范围均自零至该级载荷的最大值。
由于机器测力部分本身精确度的限制,每级载荷的刻度范围只有一部分是有效的。
有效部分的规律如下: 下限不小于该载荷级最大值的10%,且不小于整机最大载荷的4%。
上限不大于该载荷级最大值的90%。
实验时应保证全部待测载荷均在此范围之内。
就本次实验来说,也就是须保证屈服载荷Ps 和极限载荷P b 均在该范围之内。
假使机器有两个载荷级都能满足要求,则应取较小的载荷级以提高载荷测读精度。
选定好机器量程,挂好相应摆锤之后就可按一般程序调整试验机,安装试样,并试车一次,即预加少量载荷然后卸载,至零点附近。
试车的目的是检查包括自动绘图装置在内的试验机工作是否正常。
4)试车正常后,正式实验即可开始。
用慢速加载,使试样的变形匀速增长。
国家标准规定的拉伸速度是:屈服前,应力增加速度为10N /mm 2/s (1kgf /mm 2/s ),屈服后,试验机活动夹头在负荷下的移动速度不大于0.510/min 。
在试样匀速变形的过程中,测力盘上的指针起初也是匀速前进的,但是,当指针停止前进或来回摆时就表明试样进入屈服阶段,读出此时的最小载荷Ps 。
借助于试验机上自动绘出的载荷——变形曲线可以帮助我们更好的判断屈服阶段的到达。
对于A 3钢来说,屈服时的曲线如图1—5(a)所示,其中P S 上叫做上屈服载荷,与锯齿状曲线段最低点相应的最小载荷P S 下叫下屈服载荷。
由于上屈服载荷随试样过度部分的不同而有很大差异,而下屈服载荷则基本一致,因此一般规定以下屈服载荷来计算屈服极限00/,/A P A P s s s 下=σ。
有些材料,屈服时的L P ∆-曲线基本上是一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状,如图1—5(b)所示。
屈服阶段终了以后,要使试样继续变形,就必须加大载荷。
这时载荷——变形曲线将开始上升。
图1-5 不同钢材的屈服图材料进入强化阶段。
如果在这一阶段的某一点处进行卸载,则可以在自动绘图仪上得到一条卸载曲线,实验表明,它与曲线的起始直线部分基本平行。
卸载后若重新加载,加载曲线则沿原卸载曲线上升直到该点,此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合,这就是冷作硬化效应。
图1-6 低碳钢拉伸图随着实验的继续进行,载荷——变形曲线将前因后果趋平缓。
当载荷达到最大P b 之后,测力指针也相应地由慢到快地回转。
最后试样断裂。
根据测得的P b 可以按0/A P b b =σ 计算出强度极限b σ。
试样断后标距部分长度11的测量:将试样拉断后的两段在拉断处紧密对接起来,尽量使其轴线位于一条直线上。
拉断处由于各种原因形成缝隙,则此缝隙应计入试样拉断后的标距部分长度内。
11用下述方法之一测定。
直测法:如拉断处到邻近标距端点的距离大于10/3时,可直接测量两端点间的长度。
移位法:如拉断处到邻近标距端点的距离小于10/3时,则可按下法确定11:在长段上从拉断处0取基本等于短段格数,得B 点,接着取等于长段所余格数(偶数,图 l —7a )之半,得C 点;或者取余格数(奇数,图1一7b )减 1与加 1之半,分别得C 与C 1点,移位后的11分别为AO +OB +2BC 或AO +OB +BC +BC 1。
测量了 11,按下式计算伸长率,即 %100111001⨯-=δ 短、长比例试样的伸长率分别以δ5、δ10表示。
拉断后缩颈处截面积A 1的测定: 圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直方向上测量其直径,用二者的算术平均值作为断口直径d 1,来计算其A 1。
断面收缩率按下式计算:%100010⨯-=A A A ψ图1-7 断口移位法示意图最后,在进行数据处理时,按有效数字的选取和运算法则确定所需的位数,所需位数后的数字,按四舍六入五单双法处理。