沖擊、疲勞、光測(cè)等力學(xué)試驗(yàn)

1、姓名：學(xué)院:專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào):沖擊試驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)測(cè)定低碳鋼的沖擊性能指標(biāo)：沖擊韌度。(2)測(cè)定灰鑄鐵的沖擊性能指標(biāo)：沖擊韌性。(3)比較低碳鋼與灰鑄鐵的沖擊性能指標(biāo)和破壞情況。2 .實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器(1)沖擊試驗(yàn)機(jī)(2)游標(biāo)卡尺3 .實(shí)驗(yàn)式樣4 .實(shí)驗(yàn)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(guò)程中所吸收的能量Uk,沖擊韌度為Ukak=A式中：A為試樣在斷口處的橫截面積。分別測(cè)試低碳鋼、灰鑄鐵材料的沖擊韌度值。5 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)量試樣的尺寸。(2)了解沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程和注意事項(xiàng)。(3)將試樣安裝好。注意在安裝試樣時(shí)，不得將擺錘抬起。(4)抬起擺錘，使操縱手柄置于“

2、預(yù)備”位置，銷(xiāo)住擺錘，注意在擺動(dòng)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(dòng)一次后將手柄推至“制動(dòng)”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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算材料試樣缺口處的植截卸間積A/mrn試樣所吸收的能量Uk/MJ沖擊韌度ak/(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(shí)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(yīng)力集中，處于不利的三向拉應(yīng)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(diǎn)。答：低碳鋼有明顯的塑形破壞，而鑄鐵

3、是脆性破壞，斷裂截面有明顯區(qū)別。疲勞實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解測(cè)定材料疲勞極限，SN曲線(xiàn)的方法。(2)通過(guò)觀察疲勞試樣斷口，分析疲勞原因。(3)了解所使用疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)工作原理和操作過(guò)程。2實(shí)驗(yàn)設(shè)備(1)疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)。(2)游標(biāo)卡尺3實(shí)驗(yàn)原理及方法金屬材料的疲勞實(shí)驗(yàn)可采用升降法(GB3075-82)和單點(diǎn)法(HB5152-1980),其原理及方法詳見(jiàn)2.3.5節(jié)。本實(shí)驗(yàn)使用單點(diǎn)法。因?yàn)閯t上式可寫(xiě)為P=Ka式中：K為加載乘數(shù)，它可根據(jù)實(shí)驗(yàn)機(jī)的尺寸a和試樣的直徑DMA算出。在式樣的應(yīng)力確定后，便可計(jì)算出應(yīng)施加的載荷P。載荷中包括套筒，整碼和加力架的重量G所以應(yīng)加整碼的重量實(shí)為P，=P-G=K-G4.實(shí)驗(yàn)步

4、驟(1)測(cè)量試樣最小直徑dmin(2)計(jì)算或查處K值(3)根據(jù)確定的應(yīng)力水平(T,由式P'=P-G=K-H計(jì)算應(yīng)加整碼的重量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(gè)整體(5)連接撓性聯(lián)軸節(jié)(6)加上整碼(7)開(kāi)機(jī)前托起整碼，在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，迅速無(wú)沖擊地加上整碼，并將計(jì)算器調(diào)零(8)試樣斷裂，記下壽命N,取下式樣。(9)按照“單點(diǎn)法”測(cè)試原理，繼續(xù)王成剩下57根試樣的實(shí)驗(yàn)，繪制疲勞壽命曲線(xiàn)確定疲勞極限5 .實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)未裝試樣前機(jī)制啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，以免撓性聯(lián)軸節(jié)甩出(2)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中如發(fā)生連接螺桿松動(dòng)，贏立即停機(jī)重新安裝6 .實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理(1)下列情況

5、試樣數(shù)據(jù)無(wú)效：載荷過(guò)高致試樣彎曲變形過(guò)大，造成中途停機(jī)；斷口有明顯夾渣致使壽命降低(2)將所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表，然后以lgN為橫坐標(biāo)，Umax為縱坐標(biāo)，繪制光滑的S-N曲線(xiàn)，并確定八1的大致數(shù)值?？偨Y(jié)：通過(guò)老師的講解，我了解了什么是金屬疲勞以及金屬疲勞試驗(yàn)所采用的方法有升降法與單點(diǎn)法，分析得到金屬疲勞的原因。光測(cè)法實(shí)驗(yàn)一光彈性實(shí)驗(yàn)1 .實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解光彈性法的基本原理與測(cè)試方法(2)觀察光彈性實(shí)驗(yàn)的等差線(xiàn)圖與等傾線(xiàn)圖2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和模型(1)光彈性?xún)x，如圖6.20所示。(2)光彈性模型：圓盤(pán)，梁和中間開(kāi)有孔的拉伸板試樣等。3實(shí)驗(yàn)原理和方法(1)等差線(xiàn)條敏級(jí)數(shù)的確定在單色光做光源時(shí)，等差線(xiàn)條紋是黑

6、色的。如果采用白光為光源，等差線(xiàn)只有零級(jí)條紋是永久性黑色條紋，其他非零級(jí)條紋都是彩色的。白光是紅、槿、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光混合組成，每種色光對(duì)應(yīng)一定的波長(zhǎng)。光彈性實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)模型上某點(diǎn)的光程差恰好等于某一色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，在檢偏鏡后看到的就是它的互補(bǔ)色光。因此，凡光程差數(shù)值相同的點(diǎn),就形成了同一種顏色條紋，故等差線(xiàn)又稱(chēng)為等色線(xiàn)。在模型上，光程差為零的點(diǎn)，任何波長(zhǎng)的色光均被消光，呈現(xiàn)為黑點(diǎn)。所以,零級(jí)等差線(xiàn)呈黑色。當(dāng)光程差隨著主應(yīng)力差連續(xù)增加時(shí)，首先被消光的是波長(zhǎng)最短的紫光，然后依藍(lán)、青、綠,的次序消光，與這些色光對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)色就按黃、紅、藍(lán)、綠依次呈現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)光程差大于紅光波長(zhǎng)以后，會(huì)有幾

7、種顏色的光波同時(shí)被消去。即當(dāng)光程差等于幾種色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，則這幾種色光同時(shí)消失，這時(shí)互補(bǔ)色就變得淺淡。主應(yīng)力差愈大，互補(bǔ)色愈淺淡。亦即條紋級(jí)數(shù)愈高，等色線(xiàn)的顏色就愈淡。實(shí)驗(yàn)時(shí)一般先用白光做光源，這時(shí)零級(jí)條紋是黑色的，其它級(jí)數(shù)的等差線(xiàn)是彩色的。當(dāng)顏色的變化為黃、紅、藍(lán)、綠，則為級(jí)數(shù)增加的方向，反之為級(jí)數(shù)減少的方向。按照等色線(xiàn)的深淺順序就可容易地確定各等差線(xiàn)的級(jí)數(shù)：根據(jù)應(yīng)力分布的連續(xù)性，條紋級(jí)數(shù)也是連續(xù)變化的。定出各等差線(xiàn)條紋級(jí)序后，再改用單色光作光源，進(jìn)行拍攝或描繪。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，非整數(shù)級(jí)條紋級(jí)次，可利用光彈儀或其它方法測(cè)取。圖5-8為對(duì)徑：又.壓圓盤(pán)在暗場(chǎng)下的等差線(xiàn)條紋圖。(2)等傾線(xiàn)圖和

8、主應(yīng)力跡線(xiàn)圖繪制等傾線(xiàn)圖時(shí)，采用白光光源的正交平面偏振光場(chǎng)，此時(shí)，等差線(xiàn)除零級(jí)條紋外總是彩色條紋，而等傾線(xiàn)總是黑色條紋。先緩慢地同步轉(zhuǎn)動(dòng)起偏鏡和檢偏鏡，同時(shí)觀察等傾線(xiàn)的變化規(guī)律。反復(fù)觀察幾次后，才開(kāi)始描繪等傾線(xiàn)。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(shí)，模型上出現(xiàn)的是0。等傾線(xiàn)。然后，由檢偏鏡視向起偏鏡，按逆時(shí)針?lè)较蛲叫D(zhuǎn)起偏鏡及檢偏鏡。每隔一定的角度度(5°或10°等)描繪出對(duì)應(yīng)的等傾線(xiàn),如圖5.9所示。根據(jù)等傾線(xiàn)，可以繪制在工程中有實(shí)用價(jià)值的主應(yīng)力跡線(xiàn)。例如混凝土中的鋼筋布置，板、殼結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)筋布置，都是以主應(yīng)力跡線(xiàn)為依據(jù)的

9、。4實(shí)驗(yàn)步驟(1)了解其各部件的名稱(chēng)與作用，掌握平面偏振光場(chǎng)，園偏振光場(chǎng)的調(diào)整方法。調(diào)整光彈性?xún)x各鏡軸的位置，使其成平面偏振光暗場(chǎng)，用白光光源，將圓盤(pán)光彈模型置于加載架上,預(yù)加5N初載荷。圓盤(pán)模型中呈現(xiàn)水平和垂直的十字形等傾線(xiàn)，即零度等傾線(xiàn)，然后逐步加載，觀察等差線(xiàn)與等傾線(xiàn)的變化。同步轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振鏡與檢偏振鏡,依次轉(zhuǎn)5°、10°則相應(yīng)的黑線(xiàn)稱(chēng)為5°、10°等傾線(xiàn)。(3)調(diào)整光彈性?xún)x為圓偏振光暗場(chǎng)，先用白光光源，模型加載，確定零級(jí)條紋，判斷條紋增減方向，再用單色光源，觀察等差線(xiàn)圖案。(4)載荷不變，將檢偏鏡轉(zhuǎn)90。，形成平行圓偏振光場(chǎng)，觀察半數(shù)級(jí)等差線(xiàn)條紋圖。5注意事項(xiàng)(1)保護(hù)光學(xué)器件不要用手觸摸鏡片。(2)安裝試樣時(shí)，要使模型平面與光線(xiàn)方向垂直。加載要小心，防止