工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一 金屬材料的拉伸及彈性模量測(cè)定試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 設(shè)備編號(hào)： 溫度： 濕度： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過(guò)程中的力與變形的關(guān)系。2、測(cè)定低碳鋼的彈性模量E。 3、測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的屈服極限；強(qiáng)度極限，伸長(zhǎng)率和截面收縮率 4、測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限。 5、比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì)。 6、了解CMT微機(jī)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理和使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1CMT微機(jī)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)2電子式引伸計(jì)儀 3游標(biāo)卡尺 4鋼尺3. 實(shí)驗(yàn)原理試件夾持在夾具上，點(diǎn)擊試件保護(hù)鍵，消除夾持力，調(diào)節(jié)拉力作用

2、線，使之能通過(guò)試件軸線，實(shí)現(xiàn)試件兩端的軸向拉伸。 試件在開(kāi)始拉伸之前，設(shè)置好保護(hù)限位圈，微機(jī)控制系統(tǒng)首先進(jìn)入POWERTEST3.0界面。試件在拉伸過(guò)程中，POWERTEST3.0軟件自動(dòng)描繪出一條力與變形的關(guān)系曲線如圖12，低碳鋼在拉伸到屈服強(qiáng)度時(shí)，取下引伸計(jì)，試件繼續(xù)拉伸，直至試件被拉斷。低碳鋼試件的拉伸曲線(圖12a)分為四個(gè)階段彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮四個(gè)階段。鑄鐵試件的拉伸曲線(圖12b)比較簡(jiǎn)單，既沒(méi)有明顯的直線段，也沒(méi)有屈服階段，變形很小時(shí)試件就突然斷裂，斷口與橫截面重合，斷口形貌粗糙。抗拉強(qiáng)度b較低，無(wú)明顯塑性變形。與電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)聯(lián)機(jī)的微型電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)給出低碳鋼試件

3、的屈服載荷Fs、最大載荷Fb和鑄鐵試件的最大載荷Fb。取下試件測(cè)量試件斷后最小直徑d1和斷后標(biāo)距 l1，由下述公式 可計(jì)算低碳鋼的拉伸屈服點(diǎn)s。、抗拉強(qiáng)度b、伸長(zhǎng)率，和斷面收縮率；鑄鐵的抗拉強(qiáng)度b。低碳鋼的彈性模量E由以下公式計(jì)算：式中F為相等的加載等級(jí)，l為與F相對(duì)應(yīng)的變形增量。4、 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 低碳鋼拉伸試驗(yàn)步驟按照式樣、設(shè)備的準(zhǔn)備及測(cè)試工作，大致可以將低碳鋼拉伸試驗(yàn)步驟歸納如下：首先，將式樣標(biāo)記標(biāo)距點(diǎn)，測(cè)量式樣直徑及標(biāo)距。在式樣標(biāo)距段的兩端和中間3處測(cè)量式樣直徑，每處直徑取兩個(gè)相互垂直方向的平均值，做好記錄。3處直徑的最小值取作試驗(yàn)的初始直徑。用扎規(guī)和鋼板尺測(cè)量低碳鋼式樣的初始標(biāo)距長(zhǎng)

4、度。接著，安裝試件。按照微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的操作方法，運(yùn)行電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)程序，并開(kāi)啟控制器電源。先將有力傳感器的夾具夾住式樣的一端，在微型電子計(jì)算機(jī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用軟件界面中執(zhí)行力清零；在移動(dòng)橫梁，使式樣的另一端緩慢插入另一夾具的V型卡板中，鎖緊夾頭，進(jìn)行保護(hù)從而消除加持力。在式樣試驗(yàn)段上安裝引申計(jì)，將引伸計(jì)的標(biāo)距桿墊片墊好，或插好定位銷釘；并清零位移。選擇低碳鋼拉伸試驗(yàn)方案，在控制軟件界面中開(kāi)始運(yùn)行試驗(yàn)。在彈性階段，讀取每增加時(shí)的引伸計(jì)的讀數(shù)，并記錄下來(lái)。進(jìn)入屈服階段后，變形增大，當(dāng)界面提示引伸計(jì)已到量程范圍時(shí)，拆卸引伸計(jì)；手動(dòng)切換引伸計(jì)后，設(shè)定的切換點(diǎn)不再作用，繼續(xù)試驗(yàn)，注意觀察式樣

5、的變形情況和“頸縮”現(xiàn)象。最后，取下式樣，翁合斷口對(duì)準(zhǔn)拼裝，測(cè)量式樣的最小直徑d1和標(biāo)距長(zhǎng)度l1.(2) 鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn)步驟鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn)步驟與低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)步驟相同，只因鑄鐵是脆性材料，無(wú)需再式樣上刻畫(huà)及標(biāo)記標(biāo)距點(diǎn)，無(wú)需安裝引伸計(jì)，無(wú)需記錄標(biāo)距變形。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理引伸儀標(biāo)距 l = 5 mm實(shí)驗(yàn)前材料標(biāo)距l(xiāng)0(mm)直徑d0(mm)平均橫截面積（mm2）最小橫截面積A0（mm2）截面截面截面12平均12平均12平均低碳鋼鑄鐵低碳鋼彈性模量測(cè)定載荷F (kN)變形(mm) l變形增量(mm) (l)F0 =F1 =F2 =F3 =F4 =F5 =F = = = 實(shí)驗(yàn)后材料標(biāo)距l(xiāng)1(mm)斷裂處

6、直徑d1(mm)斷裂處橫截面積A1（mm2）12平均低碳鋼鑄鐵屈服載荷和強(qiáng)度極限載荷材料下屈服載荷最大載荷斷口形狀Fsl(kN)l(mm)Fb(kN)l(mm)低碳鋼鑄鐵載荷變形曲線(Fl曲線)及結(jié)果材 料低碳鋼鑄 鐵Fl曲線斷口形狀實(shí)驗(yàn)結(jié)果上屈服極限下屈服極限強(qiáng)度極限延伸率斷面收縮率強(qiáng)度極限延伸率六、問(wèn)題討論（1）比較低碳鋼與鑄鐵在拉伸時(shí)的力學(xué)性能；（2）試從不同的斷口特征說(shuō)明金屬的兩種基本破壞形式。實(shí)驗(yàn)二 金屬材料的壓縮試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 設(shè)備編號(hào)： 溫度： 濕度： 1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼的壓縮屈服點(diǎn)s鑄鐵材料壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限c；2、觀察鑄鐵材料在壓縮時(shí)的變形和試件斷口情況，并分析其破

7、壞因；3.分析比較兩種材料拉伸和壓縮性質(zhì)的異同。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1、微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)；2、游標(biāo)卡尺。3.鋼尺三實(shí)驗(yàn)原理金屬材料的壓縮試件一般制成如圖3-5-1所示的圓柱形。且試件不宜過(guò)長(zhǎng)（過(guò)長(zhǎng)容易被壓彎），也不宜過(guò)于粗短（過(guò)于粗短則試件兩端面受摩擦力影響的范圍過(guò)大）。所以，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定h0=（12）d0（1）式中h0壓縮試件的高度d0壓縮試件的原始橫截面直徑圖3-5-1四、實(shí)驗(yàn)原理鑄鐵在壓縮過(guò)程中，試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖器將描繪出一條與其拉伸時(shí)相似的P-L壓縮曲線（如圖3-5-2），所不同的是鑄鐵壓縮到強(qiáng)度極限載荷Pb之前要產(chǎn)生較大的變形。試件由圓柱形被壓縮成微鼓形直至破裂。此時(shí)試驗(yàn)

8、機(jī)力值顯示窗口顯示力值迅速下降，而而峰值力窗口記錄了試件最大載荷Pb。鑄鐵破壞時(shí)，由于剪應(yīng)力的作用，破壞面出現(xiàn)在與試件軸線約成45º-50º的斜面上。5 實(shí)驗(yàn)步驟1、 試件準(zhǔn)備：準(zhǔn)備工作由實(shí)驗(yàn)室老師事先完成；2、尺寸測(cè)量a. 用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中截面兩個(gè)互相垂直方向的直徑各一次取其平均值作為試件原始直徑d0的值；b.測(cè)量試件原始高度h0的值一次；3、試驗(yàn)準(zhǔn)備a.依次打開(kāi)試驗(yàn)機(jī)主機(jī)，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)；b.設(shè)置限位保護(hù)。將限位桿上的擋圈調(diào)整到合適位置。c. 打開(kāi)計(jì)算機(jī)內(nèi)試驗(yàn)軟件，進(jìn)入試驗(yàn)軟件主窗口界面；d. 安裝試件。將試件盡量準(zhǔn)確地放在下壓板的中心處，調(diào)整上壓板至接近試件上截面位置，但不要與試件接觸。e.點(diǎn)擊試驗(yàn)軟件主窗口界面上方工具欄內(nèi)的“實(shí)驗(yàn)方案”按扭，設(shè)置好實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)參數(shù)。4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)a.點(diǎn)擊試驗(yàn)軟件主界面上方工具欄內(nèi)的“試驗(yàn)”按鈕，在下拉菜單中選擇對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方案。b. 點(diǎn)擊“運(yùn)行”鍵，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。c.試件破壞后，關(guān)閉試驗(yàn)窗口，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，編寫打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。d.結(jié)束實(shí)驗(yàn)，退出試驗(yàn)軟件，依次關(guān)閉打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)機(jī)。清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。六數(shù)據(jù)處理三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理材料直徑d0(mm)高度l