材料力學(xué)-材力實(shí)驗(yàn)

材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)低碳鋼、鑄鐵軸向拉伸實(shí)驗(yàn)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心1、測定低碳鋼的彈性模量

E，驗(yàn)證虎克定律。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測定低碳鋼的屈服極限，強(qiáng)度極限，延伸率，斷面收縮率。3、測定鑄鐵的強(qiáng)度極限,4、觀察試樣在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，比較低碳鋼和鑄鐵的力學(xué)性能。延伸率。二、實(shí)驗(yàn)材料和試樣:標(biāo)距

l0d0拉伸采用板式試樣標(biāo)距為：低碳鋼、鑄鐵拉伸采用圓形試樣：或三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器:1.CMT5105電子式萬能試驗(yàn)機(jī)2.SCDY-1型雙側(cè)電子引伸計(jì)3.0.02mm游標(biāo)卡尺雙側(cè)電子引伸計(jì)4、試樣標(biāo)距打點(diǎn)器。四、實(shí)驗(yàn)原理：低碳鋼拉伸曲線O

FDlFsFb卸載線KO

F鑄鐵拉伸曲線Fb△l3、鑄鐵強(qiáng)度指標(biāo)：4、鑄鐵塑性指標(biāo)：1、低碳鋼強(qiáng)度指標(biāo)：2、低碳鋼塑性指標(biāo)：%100010′×-=AAAy0bbAF=s%100001×-=llld五、彈性模量E的測定：材料在彈性范圍內(nèi)服從虎克定律，其應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)檎汝P(guān)系：上式中l(wèi)0

采用引伸計(jì)刀口間距離：l0

＝50mm雙側(cè)電子引伸計(jì)O

FDl△F△l在變形圖上測Ead六、實(shí)驗(yàn)步驟：2、安裝試樣，啟動計(jì)算機(jī)，點(diǎn)擊拉伸軟件，進(jìn)行加載。測量材料的彈性模量E屈服載荷Fs、最大抗拉載荷Fb。4．觀察并描述試樣破壞后斷口特征。1．測量試樣原始尺寸：直徑，標(biāo)距。3．測量試樣斷后尺寸:直徑

，長度

。七、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)：1、低碳鋼材料：試樣原始和斷后尺寸屈服載荷及最大載荷兩點(diǎn)法測量彈性模量E2、鑄鐵材料：試樣原始和斷后尺寸最大載荷八、實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果：1、低碳鋼材料：2、鑄鐵材料：九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1．計(jì)算材料強(qiáng)度指標(biāo)及塑性指標(biāo)，低碳鋼彈性模量E(GPa)。4．描述斷口特征。3．比較兩種材料拉伸力學(xué)性能。2．強(qiáng)度指標(biāo)以MPa為單位并保留3位有效數(shù)字。5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。手動控制盒楔形夾具電源開關(guān)移動橫梁電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)(二)低碳鋼、鑄鐵壓縮及扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．測定低碳鋼壓縮屈服點(diǎn)；鑄鐵的抗壓強(qiáng)度3．測定灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。5．分析比較低碳鋼和灰鑄鐵兩種材料的破壞情況。2．測定低碳鋼扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度；強(qiáng)度極限

4、測定低碳鋼的剪切彈性模量G。二、實(shí)驗(yàn)材料和試樣:1、低碳鋼、鑄鐵扭轉(zhuǎn)試樣：d0dl2、低碳鋼、鑄鐵壓縮試樣：d0h0h0=1~3d03、低碳鋼測G試樣：三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:1、WES-2數(shù)顯式萬能材料試驗(yàn)機(jī)；2、CTT微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)；

3、0.02mm游標(biāo)卡尺。4、扭角儀。四、實(shí)驗(yàn)原理：1、低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn)鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)壓縮屈服極限O

F△lFs拉伸實(shí)驗(yàn)壓縮強(qiáng)度極限：OF△l拉伸實(shí)驗(yàn)Fbtmax引起2、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：a.測定低碳鋼屈服強(qiáng)度ts、強(qiáng)度極限tbOMjMbMs屈服強(qiáng)度：強(qiáng)度極限：M<MsrdrM=MsM=Mbtststbtbb.測定灰鑄鐵強(qiáng)度極限tb強(qiáng)度極限：O

MjMb灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)現(xiàn)象：拉應(yīng)力拉斷低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象：剪應(yīng)力剪斷二向應(yīng)力狀態(tài)：扭角儀原理：dlc.剪切彈性模量G的測定：四、實(shí)驗(yàn)步驟:1、測定試樣的原始直徑d0；標(biāo)距l(xiāng)0；高度h02、裝夾試樣，進(jìn)行加載，測定壓縮試樣的屈服載荷Fs；4、取下試樣，觀察斷口破壞特征。強(qiáng)度載荷Fb;扭轉(zhuǎn)試樣的屈服扭矩Ms;最大扭矩Mb。3、測定低碳鋼的剪切彈性模量G。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1、壓縮：低碳鋼屈服極限鑄鐵強(qiáng)度極限2、扭轉(zhuǎn)：低碳鋼屈服極限、強(qiáng)度極限；鑄鐵強(qiáng)度極限3、剪切模量G：2、綜合分析比較兩種材料在拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)的機(jī)械性能。1、描述斷口特征，分析兩種斷口形成原因；3、強(qiáng)度指標(biāo)以MPa為單位并保留3位有效數(shù)字。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)(三)單、疊梁電測綜合實(shí)驗(yàn)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心概述：電測盲孔法測試大型焊接件的殘余應(yīng)力電測軋鋼機(jī)的軋制力1.電測法基本原理:將構(gòu)件表面微小的機(jī)械變形，通過傳感元件轉(zhuǎn)換為電量來進(jìn)行測量。機(jī)械變形△L/L=εε電阻應(yīng)變片ΔR/RA/D轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)ΔR電阻應(yīng)變儀ΔRΔU（με）2、電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片電阻絲(絲柵)基底引出線應(yīng)變片：將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電量的傳感元件△R/R∝△L/L△R/R=KεK—電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)R+△RLFFL+△LR電阻絲3、應(yīng)變測量原理：若R1—R4為四個阻值相同應(yīng)變片，構(gòu)件受F力后，BD間電壓改變?yōu)椋豪秒姌蚱胶鉁y量電阻改變，從而進(jìn)一步得到被測構(gòu)件表面的應(yīng)變。構(gòu)件應(yīng)變片R2R3R4FFR1ABDCER1R2R3R4UBD電橋平衡條(UBD=0)：4、溫度補(bǔ)償：

相同應(yīng)變片R1、R2，R1貼在構(gòu)件受力處，R2貼在附近不受力處，環(huán)境溫度對R1、R2引起的阻值變化同為△RTFFR1R2構(gòu)件T溫度補(bǔ)償片固定電阻工作片BADCER1R2R3R4由于溫度對電阻值變化影響很大，利用電橋特性即可以消除5、三點(diǎn)彎曲梁置示意圖及理論值計(jì)算梁的材料：鋼a=120mmb=h=24mml=10mmE=200GPaMF(a-l)/2+F/2-FQF/2+xlhbFzyammam—m截面：zIyM·=max理sFQ6、布片示意圖及實(shí)驗(yàn)值計(jì)算等量逐級加載法：???íìD=D=··essEIyMz實(shí)理每一枚應(yīng)變片間距為:h/4DFm3344225511m中性層lmDF3344221188556677aamla7、接線示意圖：按鍵導(dǎo)線接線住1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)1ABCD2345電阻應(yīng)變儀678BC導(dǎo)線9選擇位移修改設(shè)置/退出平衡自動手動讀取5點(diǎn)工作片溫度補(bǔ)償片（公共）

8、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表：矩形截面梁的材料：鋼

梁的慣性矩：IZ=梁的彈性模量E=1μ=1×10ε=ΔL/Lε-6矩形截面梁：第1點(diǎn)及第5點(diǎn)至中性層的距離：y=h/210002000300040005000

應(yīng)變增量平均值ε實(shí)測應(yīng)力σ實(shí)（MPa）理論應(yīng)力σ理（MPa）誤差σ理-σ實(shí)/σ理×100%載荷（N）讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量1000100010001000p測點(diǎn)1(με)2(με)3(με)4(με)5(με)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)（四）載荷識別力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心A、B點(diǎn)的內(nèi)力和應(yīng)力：載荷識別實(shí)驗(yàn)布片方位：AB實(shí)驗(yàn)裝置：IIDdABaFabABX軸管軸線方向

測點(diǎn)A測點(diǎn)B電橋的加減特性:BADCVR1R2R3R4△u橋臂系數(shù):1、測量彎矩引起的應(yīng)變：由材料力學(xué)理論知：?橋測量彎曲應(yīng)變τABCDΔu溫度補(bǔ)償片半橋測量彎曲應(yīng)變其中：1/4橋A=1，半橋A=2ABCDΔuR0BAτB2、測量扭矩引起的應(yīng)變：半橋測扭矩引起的應(yīng)變ABCDΔu其中：由廣義虎克定律：由扭轉(zhuǎn)理論：由材料力學(xué)理論：其中：半橋A=2，全橋A=4測點(diǎn)A的應(yīng)力狀態(tài)圖利用電橋的加減特性消除彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變?nèi)珮虻慕M橋方式與半橋類同在DC上接在AD上接τA3、半橋間接測量扭矩引起的剪應(yīng)變：τA角平分線上的剪應(yīng)變γ由扭轉(zhuǎn)理論知：由彈性理論知：由材料力學(xué)理論知：其中A=2外載荷：A4、組橋?qū)φ請D1/4橋連接測彎矩應(yīng)變測點(diǎn)A測點(diǎn)B半橋連接測扭矩應(yīng)變ABCD全橋連接測扭矩應(yīng)變ABCD半橋連接測彎矩應(yīng)變ABCD管軸線方向ABCD溫度補(bǔ)償片固定電阻D＝42mml

＝350mma＝195mm彈性模量E＝200GPa泊松比μ＝0.28almm'LABC五、有關(guān)計(jì)算參數(shù)：d＝37mmdDm-m'截面F=？AB布片方位：A、B點(diǎn)的內(nèi)力和應(yīng)力：實(shí)驗(yàn)裝置：IIDdABFabAB載荷識別實(shí)驗(yàn)B測點(diǎn)R6R5R4R3R2R1A測點(diǎn)管軸線方向X軸惠斯頓電橋的加減特性:BADCVR1R2R3R4△u橋臂系數(shù):FFR1R2FFR1R3測量彎曲變形引起的應(yīng)變：利用電橋的加減特性消除扭矩產(chǎn)生的應(yīng)變橋臂系數(shù)A=2外載荷：其中：στR5AR2στBR5R2ABCDΔu由材料力學(xué)理論知：組橋方式測量扭轉(zhuǎn)變形引起的應(yīng)變：利用電橋的加減特性消除彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變R4R6ABCDΔuR1R3στAR4R6BR1R3σττσ3σ1R6R4σ1τσ3R3R1橋臂系數(shù)A=4組橋方式根據(jù)廣義虎克定律：其中：由扭轉(zhuǎn)理論知：外載荷：由材料力學(xué)理論知：其中：半橋間接測量剪應(yīng)變：στAAσ1σ3θ1θ2角平分線上的剪應(yīng)變γ由扭轉(zhuǎn)理論知：由彈性理論知：由材料力學(xué)理論知：其中A=2外載荷：組橋?qū)φ請DBR5R2ACDΔ