金屬材料常規(guī)力學(xué)性能相關(guān)實驗

1、金屬材料常規(guī)力學(xué)性能金屬材料常規(guī)力學(xué)性能綜合測定實驗綜合測定實驗 實驗時間實驗時間: 3: 3小時小時 實驗任務(wù)實驗任務(wù) 1.測定拉伸時低碳鋼的 、 、 、 ；鑄鐵的 ;測定壓縮時鑄鐵的 和低碳鋼的 。2.測定扭轉(zhuǎn)時低碳鋼的 、 ;測定扭轉(zhuǎn)時鑄鐵的實驗要求實驗要求 1.初步掌握金屬材料機械性能的測試方法。 2.觀察、比較、總結(jié)低碳鋼與鑄鐵材料力學(xué)性能 的特點與差別。sbbsbSbb教學(xué)重點：比較低碳鋼與鑄鐵的力學(xué)性能。 教學(xué)難點：低碳鋼扭轉(zhuǎn)屈服極限及強度極限。實驗設(shè)備：實驗設(shè)備：1.游標(biāo)卡尺； 2.金屬拉伸試樣標(biāo)距儀； 3.萬能材料試驗機; 4.扭轉(zhuǎn)試驗機。 實驗原理實驗原理低碳鋼拉伸：低碳鋼

2、拉伸：低碳鋼拉伸分為四個階段： 即彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮 階段。 強度指標(biāo)有：屈服極限： （名義應(yīng)力）強度極限： （名義應(yīng)力） 0AFsL0AFbL塑性指標(biāo)有：斷面延伸率：斷面收縮率： 為塑性材料 為脆性材料 %100001LLL%100010AAA%5%5測量時，請注意斷口移中的問題。 鑄鐵的拉伸：鑄鐵的拉伸：鑄鐵拉伸沒有屈服極限，只有唯一指標(biāo)是強度極限：低碳鋼的壓縮：低碳鋼的壓縮：低碳鋼的壓縮與拉伸類似，只是沒有強度極限，只有屈服極限：鑄鐵的壓縮：鑄鐵的壓縮：鑄鐵的壓縮只有強度極限：0AFbLbL0AFscsc0AFbcbc低碳鋼扭轉(zhuǎn)：低碳鋼扭轉(zhuǎn)：扭 矩 T 和 扭 轉(zhuǎn) 角 之

3、 間 的 關(guān) 系 曲 線 如 下 圖所 示 ： 它 與 拉 伸 圖 相 似 ， 曲 線 上 的 O A 段為直線，表示與T成正比，材料服從虎克定律。T0203122dsssddTWTdTsss43123TT=TSdTTTTTTST對于強度極限也可以推出 WTbb43 低碳鋼扭轉(zhuǎn)試樣的斷口為平斷口，由于低碳鋼抗拉能力強，抗剪能力差， 故從橫斷面剪斷。 鑄鐵扭轉(zhuǎn)：鑄鐵扭轉(zhuǎn)： 鑄鐵抗剪能力強，抗拉能力差，由于 ，故沿著 方向成45方向的螺旋線拉斷。 T0WTbb1實驗步驟拉、壓實驗：拉、壓實驗： 1.測定試樣直徑：拉伸時取試樣三個截面（兩端及中間），在相互垂直兩個方向各測量一次直徑，取其算術(shù)平均值表

4、示該處直徑，取三次算術(shù)平均值中的最小值作為試樣計算直徑。 壓縮時，在試樣的長度中央取一處予以測量，在相互垂直兩個方向各測量一次直徑，取其算術(shù)平均值作為試樣的計算直徑。 2.將試樣放在金屬拉伸試樣標(biāo)距儀上打標(biāo)記每mm打一個標(biāo)記，共打個標(biāo)記。 3.選擇測力范圍： 萬能材料試驗機共有、N三個讀盤。根據(jù)附錄查得低碳鋼（級）的強度極限為a、灰口鑄鐵的壓縮強度極限為a。試樣橫截面面積約為.mm由 ，可估算出拉伸試驗最大載荷在之間；壓縮試驗最大載荷在之間。因此，做拉伸試驗時選擇的讀數(shù)盤，做壓縮試驗時選擇的讀數(shù)盤。并在擺桿上配置相應(yīng)的擺錘使與所選用的測力度盤相匹配。 0AFbb裝好繪圖儀：選擇合適的繪圖比例，

5、將記錄筆裝在筆架上，記錄紙卷于卷紙筒上。 5.指針調(diào)零：先開動油泵電動機，打開送油閥，將活動平臺上升起少許，然后關(guān)閉油閥。轉(zhuǎn)動擺桿上的平衡鉈，使擺桿保持鉛垂位置。再轉(zhuǎn)動水平齒桿，使指針對準(zhǔn)“零”點。 6.安裝試樣：拉伸時先將試樣安裝在試驗機的上夾頭內(nèi)，此時下夾頭不得夾住試樣，再開動下夾頭升降電動機，調(diào)整下夾頭位置，把試樣夾緊。壓縮時，將試樣置于試驗機的活動平臺球形承墊的中心位置上。7.進行試驗：控制試驗機進油閥，用適當(dāng)?shù)乃俣葘υ嚇蛹恿ΑＷ⒁庥^察測力指針的轉(zhuǎn)動，自動繪圖的情況和相應(yīng)的實驗現(xiàn)象。讀取屈服荷載和極限荷載b。試驗結(jié)束后，取下試樣，觀察斷口形狀。低碳鋼拉伸斷口形狀為杯錐狀，在拉伸試樣斷口

6、的邊緣部分基本上與軸線成方向，這顯然是由剪應(yīng)力引起的破壞斷口中心部分與軸線垂直，這顯然是由三向拉應(yīng)力引起的破壞。 鑄鐵的拉伸斷口形式與軸線垂直的平斷 口，這是由于鑄鐵的抗拉能力最差，是由 拉應(yīng)力引起的破壞。 低碳鋼壓縮成鼓形。由于低碳鋼壓縮時會產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗機支承墊板間存在磨擦力，約束了這種橫向變形，故試樣出現(xiàn)顯著的鼓脹。 鑄鐵的壓縮斷口與軸線大約成的方向上發(fā)生破裂。這是由于脆性材料的抗剪強度低于抗壓強度，從而使試樣被剪斷。 和d的測定：把兩節(jié)試樣對接好后，量取其長度與直徑。測定試樣直徑： 取試樣三個截面（兩端及中間），在相互垂直兩個方向各測量一次直徑，取其算術(shù)平均

7、值表示該處直徑，取三次算術(shù)平均值中的最小值作為計算直徑。扭轉(zhuǎn)實驗步驟扭轉(zhuǎn)實驗步驟.選擇測力范圍: 型扭轉(zhuǎn)試驗機共有m、m、m、m四個讀數(shù)盤。由實驗原理的單元體可知，在方向上的拉應(yīng)力最大。且 ，在書上查不到最大剪應(yīng)力，就查最大拉應(yīng)力即可。根據(jù)附錄查得低碳鋼（級）的強度極限為375a。試樣的抗扭截面模量為.mm。由 ，可估算出扭轉(zhuǎn)試驗最大載荷為8.5121m?？紤]到試樣材料的不均勻性，選擇m的讀數(shù)盤，并把量程選擇手輪轉(zhuǎn)到m上。 31TWT34裝好自動繪圖器的筆和紙，打開繪圖器。安裝試樣： 先將試樣一端裝在固定夾頭中，（在裝試樣時，請注意試樣對中的問題。試樣如不對中，則試樣受力后，不但受到扭轉(zhuǎn)的力，

8、而且還會受到彎曲的力。因此，在裝試樣時，必須對中。使夾頭中的兩個四方墊塊左右對中，使試樣上、下空隙相等即可。）再使加載機構(gòu)作水平移動，使試樣另一端插入加載夾頭中，由于試樣夾持部分是由兩個平面組成，若與加載夾頭的兩個平面沒有對好，即可調(diào)節(jié)測速電位器，使加載夾頭的兩個平面與試樣的兩個平面對好。先緊固定夾頭，再緊加載夾頭。 5.調(diào)節(jié)測量轉(zhuǎn)速裝置指零點。6.根據(jù)試樣要求選定加載方向，調(diào)節(jié)測速電位器進行加載。讀取相關(guān)讀數(shù)。7.試驗結(jié)束后，取下試樣，觀察斷口形狀。 低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞斷口為與軸線垂直的 平斷口。因為低碳鋼的抗扭強度小于抗 拉強度，所以沿其橫截面被剪斷。它是 由剪應(yīng)力而引起的破壞。 鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破

9、壞斷口為沿其方 向成一螺旋面。因為鑄鐵的抗拉強度小 于抗扭強度，故沿其方向被拉斷。 它是由拉應(yīng)力引起的破壞。 結(jié)果整理（按表進行修約）結(jié)果整理（按表進行修約） 低碳鋼拉伸：強度指標(biāo)： 屈服極限： 強度極限：塑性指標(biāo)： 斷面延伸率： 斷面收縮率： 0AFSLSL0AFbLbL%100001LLL%100010AAA0AFbLbL0AFSCSC鑄鐵拉伸： 強度極限： 低碳鋼壓縮： 屈服極限： 鑄鐵的壓縮： 強度極限： 0AFbCbC低碳鋼扭轉(zhuǎn)： 屈服極限： 強度極限：鑄鐵的扭轉(zhuǎn)： 強度極限： TSWT43TbWT43TbWT結(jié)論結(jié)論 低碳鋼是一種拉、壓等強度材料，它是一種典型的塑性材料。而鑄鐵是一種典型的脆性材料，它的抗壓強度遠遠大于抗拉強度。故在現(xiàn)實生