材料力學(xué)實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案

1、目 錄一、 拉伸實驗················································&#

2、183;······························2二、 壓縮實驗··················

3、··················································

4、···········4三、 拉壓彈性模量E測定實驗····································

5、83;··············6四、 低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗································

6、83;······8五、 扭轉(zhuǎn)破壞實驗··········································

7、;··························10六、 純彎曲梁正應(yīng)力實驗·····················

8、83;····································12七、 彎扭組合變形時的主應(yīng)力測定實驗··········&

9、#183;·······················15八、 壓桿穩(wěn)定實驗························&#

10、183;·············································18一、拉伸實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理：例:

11、(一)低碳鋼試件試 驗 前試 驗 后最小平均直徑d= 10.14 mm最小直徑d= 5.70 mm截面面積A= 80.71 mm2截面面積A1= 25.50 mm2計算長度L= 100 mm計算長度L1= 133.24 mm試驗前草圖試驗后草圖強度指標(biāo):Ps =_22.1_KN 屈服應(yīng)力 s= Ps/A _273.8_MPaP b =_33.2_KN 強度極限 b= Pb /A _411.3_MPa塑性指標(biāo): 33.24 % 68.40 %低碳鋼拉伸圖:（二）鑄鐵試件試 驗 前試 驗 后最小平均直徑d= 10.16 mm最小直徑d= 10.15 mm截面面積A= 81.03 mm2截面面積A1

12、= 80.91 mm2計算長度L= 100 mm計算長度L1 100 mm試驗前草圖試驗后草圖強度指標(biāo):最大載荷Pb =_14.4_ KN強度極限b= Pb / A = _177.7_ M Pa問題討論：1、 為何在拉伸試驗中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同?答:拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關(guān),同時與試件的標(biāo)距長度有關(guān).試件局部變形較大的斷口部分,在不同長度的標(biāo)距中所占比例也不同.因此拉伸試驗中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,這樣其有關(guān)性質(zhì)才具可比性.材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的(橫截面面積與長度存在某種特殊比例關(guān)系除外).2、 分析比較兩種

13、材料在拉伸時的力學(xué)性能及斷口特征.答:試件在拉伸時鑄鐵延伸率小表現(xiàn)為脆性,低碳鋼延伸率大表現(xiàn)為塑性;低碳鋼具有屈服現(xiàn)象,鑄鐵無.低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀,且有450的剪切唇，斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面，為閃光的結(jié)晶狀組織。.二、壓縮實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例：(一)試驗記錄及計算結(jié)果材料低碳鋼鑄鐵試件尺寸直徑 d =_15_mm長度 L =_20_mm面積A =_176.63 _mm2直徑 d =_15_mm長度 L =_20_mm面積A =_176.63 _mm2試件形狀草圖試驗前試驗后屈服載荷屈服應(yīng)力Ps = _49_KNs= _277.4_MPa最大載荷

14、抗壓強度Pb = _ _153_ _KNb= _ _866.2_MPa問題討論：1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成45°50°夾角，在斷口位置剪應(yīng)力已達(dá)到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達(dá)到極限，因而發(fā)生斜面剪切破壞。2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時力學(xué)性質(zhì)有何不同? 結(jié)構(gòu)工程中怎樣合理使用這兩類不同性質(zhì)的材料?答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件不會發(fā)生斷裂，隨荷載增加發(fā)生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗時，鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切破壞。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力

15、弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材料塑性差，其抗拉遠(yuǎn)小于抗壓強度，抗剪優(yōu)于抗拉低于抗壓。故在工程結(jié)構(gòu)中塑性材料應(yīng)用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態(tài)，比如車床機座。三、拉壓彈性模量E測定試驗報告實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：（一）碳鋼試件尺寸 計算長度L =_100_mm 直 徑d =_10_mm 截面面積A =_78.5_mm2 （二）引伸儀測量記錄:讀數(shù)載荷P(KN)左 表右 表讀數(shù)A1 (格)讀數(shù)差A(yù)1(格)讀數(shù)A2(格)讀數(shù)差A(yù)2(格)12243648510612714（三）數(shù)據(jù)處理結(jié)果平均(A1)= 平均(A2)=平均伸長增量(L)=_mm問題討論：1、 試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為

16、什么?答: 彈性模量是材料的固有性質(zhì)，與試件的尺寸和形狀無關(guān)。2、 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同?為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量?答: 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時可以驗證材料此時是否處于彈性狀態(tài)，以保證實驗結(jié)果的可靠性。四、低碳鋼剪切彈性模量G測定實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一)試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果試 件 尺 寸材 料直 徑mm標(biāo)距長度L0力臂長度L測臂長度R碳 鋼10 190mm150mm150mm123456扭矩相對扭轉(zhuǎn)角 (二)結(jié)果比較(=0

17、.3)理論計算實驗值誤差%G實= GPa問題討論： 1、 試驗過程中,有時候在加砝碼時,百分表指針不動,這是為什么?應(yīng)采取什么措施? 答：檢查百分表是否接觸測臂或超出百分表測量上限，應(yīng)調(diào)整百分表位置。2、 測G時為什么必須要限定外加扭矩大小?答：所測材料的G必須是材料處于彈性狀態(tài)下所測取得，故必須控制外加扭矩大小。五、扭轉(zhuǎn)破壞實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一) 試驗數(shù)據(jù)記錄尺 寸試 件 材 料碳 鋼鑄 鐵直徑d(mm)1010計算長度L(mm)100100抗扭截面模量mm3200200屈服扭矩Ms35.5 N·m破壞扭矩Mb80.5 N·m46.5 N·m

18、(二) 性能計算1、碳鋼:扭轉(zhuǎn)屈服極限: 扭轉(zhuǎn)強度極限2、鑄鐵:扭轉(zhuǎn)強度極限: 問題討論：1、 碳鋼與鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)破壞情況有什么不同?分析其原因.答：碳鋼扭轉(zhuǎn)形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。 鑄鐵扭轉(zhuǎn)形變小，沒有屈服階段，斷口為和軸線成約45°的螺旋形曲面，為拉應(yīng)力破壞。2、 鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉(zhuǎn)的方向有無直接關(guān)系?為什么?答：有關(guān)系。 扭轉(zhuǎn)方向改變后，最大拉應(yīng)力方向隨之改變，而鑄鐵破壞是拉應(yīng)力破壞，所以鑄鐵斷口和扭轉(zhuǎn)方向有關(guān)。六、純彎曲梁正應(yīng)力試驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：例：1、原始數(shù)據(jù)記錄:試件材料彈性模量E載荷P距中性層試件尺寸低碳鋼213

19、GPa4000NY1=10mmY2=15mmb= 20mm L= 620mm h= 40mm a=150mm 靈敏系數(shù) ；2.272、梁布片圖:y2y21234567h1y1abaFF×3、記錄及計算結(jié)果載荷4000 應(yīng)變()測點123平均值12345674、結(jié)果比較:應(yīng)力(MPa)實驗值理論值 誤差102-28.13328.134-42.40542.406-56.25756.255、作出截面應(yīng)力分布圖:（理論分布）問題討論：實驗時未考慮梁的自重,是否會引起測量結(jié)果誤差?為什么?答：施加的荷載和測試應(yīng)變成線性關(guān)系。實驗時，在加外載荷前，首先進(jìn)行了測量電路的平衡（或記錄初讀數(shù)），然后加

20、載進(jìn)行測量，所測的數(shù)（或差值）是外載荷引起的，與梁自重?zé)o關(guān)。七、彎扭組合變形時的主應(yīng)力測定實驗報告標(biāo)準(zhǔn)答案實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：(一) 原始數(shù)據(jù)記錄材料E值泊松比試件計算長度L1力臂長度L2載荷(N)試件內(nèi)徑d試件外徑D70 GPa0.33300mm200mm36mm40mm(二) 彎扭組合試驗臺裝置圖L1PLL2ABCDDd(三) 實驗數(shù)據(jù)記錄表格測點A或(C)-45°0°45° 次數(shù) 載荷P一二三平均一二三平均一二三平均初始值000150N114-1-111250N190-2-184350N265-2-257450N342-3-331測點B或(D)-45

21、6;0°45° 次數(shù)載荷P一二三平均一二三平均一二三平均初始值000150N165201-31250N274336-52350N383469-74450N493604-95(四) 數(shù)據(jù)處理 求出A、B(或C'、D')點主應(yīng)力大小及方向. 利用公式:A點或(C點) 載荷計算結(jié)果150N250N350N450N備注316.08/-5.7710.08/-9.5614.16/-13.3218.29/-17.14MPatg235.5238.6139.1539.58B點或(D點) 載荷計算結(jié)果150N250N350N450N備注3115.78/-1.7826.22/-3.0336.64/-4.3647.17/-5.59MPatg2-0.73-0.72-0.72-0.72問題討論：1、 畫出