沖擊、疲勞、光測等力學實驗

1、姓名： 學院：專業(yè)： 學號：沖擊試驗1、實驗目的（1）測定低碳鋼的沖擊性能指標：沖擊韌度。（2）測定灰鑄鐵的沖擊性能指標：沖擊韌性。（3）比較低碳鋼與灰鑄鐵的沖擊性能指標和破壞情況。2實驗設備和儀器（1）沖擊試驗機（2）游標卡尺3實驗式樣4.實驗原理與方法使擺錘從一定的高度自由落下，撞斷試樣，讀取試樣在被撞斷過程中所吸收的能量Uk，沖擊韌度為k=式中：A為試樣在斷口處的橫截面積。分別測試低碳鋼、灰鑄鐵材料的沖擊韌度值。5.實驗步驟（1）測量試樣的尺寸。（2）了解沖擊實驗機的操作規(guī)程和注意事項。（3）將試樣安裝好。注意在安裝試樣時，不得將擺錘抬起。（4）抬起擺錘，使操縱手柄置于“預備”位置，銷住

2、擺錘，注意在擺動范圍內(nèi)不得有人和任何障礙物。（5）將手柄迅速推至“沖擊”位置，使擺錘擺動一次后將手柄推至“制動”位置。（6）記錄沖斷試樣所需要的能量，取出被沖斷的試樣。6實驗數(shù)據(jù)的記錄與計算材料試樣缺口處的橫截面面積A/mm2試樣所吸收的能量Uk/MJ沖擊韌度k/(MJ·m-2)低碳鋼8060750灰鑄鐵80101257.思考題 1.為什么沖擊試樣要有切槽？答：模擬工程中實際構(gòu)件有截面大小變化、溝槽、螺紋、螺孔等承受沖擊的不利情況，即切槽處可能有應力集中，處于不利的三向拉應力狀態(tài)，呈脆性斷裂破壞。 2.比較低碳鋼與灰鑄鐵的沖擊破壞特點。答：低碳鋼有明顯的塑形破壞，而鑄鐵是脆性破壞，斷

3、裂截面有明顯區(qū)別。疲勞實驗1實驗目的（1） 了解測定材料疲勞極限，SN曲線的方法。（2） 通過觀察疲勞試樣斷口，分析疲勞原因。（3） 了解所使用疲勞實驗機工作原理和操作過程。2實驗設備（1） 疲勞實驗機。（2） 游標卡尺。3實驗原理及方法金屬材料的疲勞實驗可采用升降法（GB307582）和單點法(HB5152-1980)，其原理及方法詳見2.3.5節(jié)。本實驗使用單點法。因為 則上式可寫為 P= K式中：K為加載乘數(shù)，它可根據(jù)實驗機的尺寸a和試樣的直徑DMAX算出。在式樣的應力確定后，便可計算出應施加的載荷P。載荷中包括套筒，砝碼和加力架的重量G，所以應加砝碼的重量實為P=P-G=K-G4.實驗

4、步驟（1）測量試樣最小直徑dmin（2）計算或查處K值（3）根據(jù)確定的應力水平，由式P=P-G=K-H計算應加砝碼的重量P（4）將試樣安裝于套筒上，擰緊兩根連接螺桿，使與式樣成為一個整體（5）連接撓性聯(lián)軸節(jié)（6）加上砝碼（7）開機前托起砝碼，在運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，迅速無沖擊地加上砝碼，并將計算器調(diào)零（8）試樣斷裂，記下壽命N,取下式樣。（9）按照“單點法”測試原理，繼續(xù)王成剩下57根試樣的實驗，繪制疲勞壽命曲線確定疲勞極限5.實驗時應注意的事項（1）未裝試樣前機制啟動試驗機，以免撓性聯(lián)軸節(jié)甩出（2）實驗進行中如發(fā)生連接螺桿松動，贏立即停機重新安裝6.實驗結(jié)果處理（1）下列情況試樣數(shù)據(jù)無效：載荷過高致試

5、樣彎曲變形過大，造成中途停機；斷口有明顯夾渣致使壽命降低（2）將所得實驗數(shù)據(jù)列表，然后以lgN為橫坐標，max為縱坐標，繪制光滑的S-N曲線，并確定-1的大致數(shù)值?？偨Y(jié)：通過老師的講解，我了解了什么是金屬疲勞以及金屬疲勞試驗所采用的方法有升降法與單點法，分析得到金屬疲勞的原因。光測法實驗一光彈性實驗l.實驗目的(1)了解光彈性法的基本原理與測試方法。(2)觀察光彈性實驗的等差線圖與等傾線圖。2實驗設備和模型 (1)光彈性儀,如圖6.20所示。(2)光彈性模型:圓盤，梁和中間開有孔的拉伸板試樣等。3實驗原理和方法(1) 等差線條敏級數(shù)的確定在單色光做光源時,等差線條紋是黑色的。 如果采用白光為光

6、源,等差線只有零級條紋是永久性黑色條紋,其他非零級條紋都是彩色的。白光是紅、種、黃、綠、青、藍、紫七種色光混合組成,每種色光對應一定的波長 。 光彈性實驗中,當模型上某點的光程差恰好等于某一色光波長的整數(shù)倍時,在檢偏鏡后看到的就是它的互補色光。 因此,凡光程差數(shù)值相同的點,就形成了同一種顏色條紋,故等差線又稱為等色線。在模型上,光程差為零的點,任何波長的色光均被消光,呈現(xiàn)為黑點。 所以,零級等差線呈黑色 。 當光程差隨著主應力差連續(xù)增加時,首先被消光的是波長最短的紫光,然后依藍、青、綠的次序消光,與這些色光對應的互補色就按黃、紅、藍、綠依次呈現(xiàn)出來。當光程差大于紅光波長以后,會有幾種顏色的光波

7、同時被消去。即當光程差等于幾種色光波長的整數(shù)倍時,則這幾種色光同時消失,這時互補色就變得淺淡。 主應力差愈大,互補色愈淺淡。亦即條紋級數(shù)愈高,等色線的顏色就愈淡。實驗時一般先用白光做光源,這時零級條紋是黑色的,其它級數(shù)的等差線是彩色的 。當顏色的變化為黃、紅、藍、綠,則為級數(shù)增加的方向,反之為級數(shù)減少的方向 。 按照等色線的深淺順序就可容易地確定各等差線的級數(shù): 根據(jù)應力分布的連續(xù)性，條紋級數(shù)也是連續(xù)變化的。定出各等差線條紋級序后,再 改 用單色光作光源，進行拍攝或描繪。根據(jù)實驗要求，非整數(shù)級條紋級次,可利用光彈儀或其它方法測取。 圖5· 8為對徑:又.壓圓盤在暗場下的等差線條紋圖。

8、(2)等傾線圖和主應力跡線圖繪制等傾線圖時，采用白光光源的正交平面偏振光場，此時，等差線除零級條紋外總是彩色條紋，而等傾線總是黑色條紋。先緩慢地同步轉(zhuǎn)動起偏鏡和檢偏鏡，同時觀察等傾線的變化規(guī)律。反復觀察幾次后,才開始描繪等傾線。一般以檢偏鏡的偏振軸位于水平位置，起偏鏡的偏振軸位于鉛垂位置作為零度起始位置。這時，模型上出現(xiàn)的是 0。等傾線。然后,由檢偏鏡視向起偏鏡,按逆時針方向同步旋轉(zhuǎn)起偏鏡及檢偏鏡。每隔一定的角度度(5°或10°等)描繪出對應的等傾線,如圖5.9所示。 根據(jù)等傾線,可以繪制在工程中有實用價值的主應力跡線 。例如混凝土中的鋼筋布置,板、売結(jié)構(gòu)中的加強筋布置,都

9、是以主應力跡線為依據(jù)的 。 4實驗步驟(1) 了解其各部件的名稱與作用，掌握平面偏振光場，園偏振光場的調(diào)整方法。(2) 調(diào)整光彈性儀各鏡軸的位置,使其成平面偏振光暗場,用白光光源,將圓盤光弾模型置于加載架上,預加5N初載荷。圓盤模型中呈現(xiàn)水平和垂直的十字形等傾線,即零度等傾線,然后逐步加載,觀察等差線與等傾線的變化。同步轉(zhuǎn)動起偏振鏡與檢偏振鏡, 依次轉(zhuǎn)5°、10°則相應的黑線稱為5°、10°等傾線。 (3) 調(diào)整光彈性儀為圓偏振光暗場,先用白光光源,模型加載,確定零級條紋,判斷條紋增減方向,再用單色光源,觀察等差線圖案。(4) 載荷不變,將檢偏鏡轉(zhuǎn)90°,形成平行圓偏振光場,觀察半數(shù)級等差線條紋圖。5注意事項 (1) 保護光學器件 不要用手觸摸鏡片。(2) 安裝試樣時,要使模型平面與光線方向垂直。(3) 加載要小心,防止