材料力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、材料的拉伸壓縮實(shí)驗(yàn)徐浩 1221241020 機(jī)械一班一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察試件受力和變形之間的相互關(guān)系；2. 觀察低碳鋼在拉伸過(guò)程中表現(xiàn)出的彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮、斷裂等物理現(xiàn)象。觀察鑄鐵在壓縮時(shí)的破壞現(xiàn)象。3. 測(cè)定拉伸時(shí)低碳鋼的強(qiáng)度指標(biāo)（ss、sb）和塑性指標(biāo)（d、y）。測(cè)定壓縮時(shí)鑄鐵的強(qiáng)度極限sb。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；2. 游標(biāo)卡尺。三、實(shí)驗(yàn)材料拉伸實(shí)驗(yàn)所用試件（材料：低碳鋼）如圖所示， d0l0l四、實(shí)驗(yàn)原理低碳鋼試件拉伸過(guò)程中，通過(guò)力傳感器和位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計(jì)算機(jī)，得到F-Dl曲線，即低碳鋼拉伸曲線，見(jiàn)圖2。對(duì)于低碳鋼材料，由圖

2、2曲線中發(fā)現(xiàn)OA直線，說(shuō)明F正比于Dl，此階段稱為彈性階段。屈服階段（B-C）常呈鋸齒形，表示載荷基本不變，變形增加很快，材料失去抵抗變形能力，這時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)屈服點(diǎn)。其中，B點(diǎn)為上屈服點(diǎn)，它受變形大小和試件等因素影響；B點(diǎn)為下屈服點(diǎn)。下屈服點(diǎn)比較穩(wěn)定，所以工程上均以下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷作為屈服載荷。測(cè)定屈服載荷Fs時(shí)，必須緩慢而均勻地加載，并應(yīng)用ss=Fs/ A0（A0為試件變形前的橫截面積）計(jì)算屈服極限。圖2 低碳鋼拉伸曲線屈服階段終了后，要使試件繼續(xù)變形，就必須增加載荷，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段。當(dāng)載荷達(dá)到強(qiáng)度載荷Fb后，在試件的某一局部發(fā)生顯著變形，載荷逐漸減小，直至試件斷裂。應(yīng)用公式sb=Fb/A

3、0計(jì)算強(qiáng)度極限（A0為試件變形前的橫截面積）。根據(jù)拉伸前后試件的標(biāo)距長(zhǎng)度和橫截面面積，計(jì)算出低碳鋼的延伸率d和端面收縮率y，即，式中，l0、l1為試件拉伸前后的標(biāo)距長(zhǎng)度，A1為頸縮處的橫截面積。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、拉伸實(shí)驗(yàn)步驟（1）試件準(zhǔn)備：在試件上劃出長(zhǎng)度為l0的標(biāo)距線，在標(biāo)距的兩端及中部三個(gè)位置上，沿兩個(gè)相互垂直方向各測(cè)量一次直徑取平均值，再?gòu)娜齻€(gè)平均值中取最小值作為試件的直徑d0。（2）試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備：按試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)打印機(jī)的順序開機(jī)，開機(jī)后須預(yù)熱十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊(cè)”，運(yùn)行配套軟件。（3）安裝夾具：根據(jù)試件情況準(zhǔn)備好夾具，并安裝在夾具座上。（4）夾持試件：若在上空間試驗(yàn)，

4、則先將試件夾持在上夾頭上，力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端；若在下空間試驗(yàn)，則先將試件夾持在下夾頭上，力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端。（5）開始實(shí)驗(yàn)：消除夾持力；位移清零；按運(yùn)行命令按鈕，按照軟件設(shè)定的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（6）記錄數(shù)據(jù)：試件拉斷后，取下試件，將斷裂試件的兩端對(duì)齊、靠緊，用游標(biāo)卡尺測(cè)出試件斷裂后的標(biāo)距長(zhǎng)度l1及斷口處的最小直徑d1（一般從相互垂直方向測(cè)量?jī)纱魏笕∑骄担?。六、?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果1.低碳鋼F-l拉伸曲線2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理試件材料低碳鋼試件規(guī)格實(shí)驗(yàn)前截面直徑測(cè)量部位上中下121212測(cè)量數(shù)值10.0810.0410.0210.0610.0610.10

5、平均值10.0610.0410.0810.04截面面積79.17標(biāo)距長(zhǎng)度113.54實(shí)驗(yàn)后斷口截面直徑測(cè)量數(shù)值125.725.70平均值5.71截面面積25.61標(biāo)距長(zhǎng)度147.21屈服載荷23.80屈服極限301強(qiáng)度載荷34.48強(qiáng)度極限436延伸率29.65%斷面收縮率67.65%試件材料鑄鐵試件規(guī)格實(shí)驗(yàn)前截面直徑測(cè)量部位上中下121212測(cè)量數(shù)值10.0010.0410.049.9810.0210.02平均值10.0210.0110.0210.01截面面積79.17標(biāo)距長(zhǎng)度112.84實(shí)驗(yàn)后斷口截面直徑測(cè)量數(shù)值1210.009.98平均值5.71截面面積25.61標(biāo)距長(zhǎng)度113.81屈服

6、載荷屈服極限強(qiáng)度載荷強(qiáng)度極限延伸率0.86%斷面收縮率0.2%3.鑄鐵斷口呈不平整狀，是典型的脆性斷裂；低炭鋼斷口外圍光滑，是塑性變形區(qū)域，中部區(qū)域才呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。這表明，鑄鐵在超屈服應(yīng)力下，瞬時(shí)斷開；而低碳鋼在超應(yīng)力的時(shí)候，有塑性形變過(guò)程，發(fā)生頸縮，直到斷面面積減小到一定程度時(shí)，才瞬時(shí)斷裂。壓縮實(shí)驗(yàn)報(bào)告徐浩 1221241020 機(jī)械一班一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察試件受力和變形之間的相互關(guān)系；5. 觀察鑄鐵在壓縮時(shí)的破壞現(xiàn)象。6. 測(cè)定壓縮時(shí)鑄鐵的強(qiáng)度極限sb。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；2.游標(biāo)卡尺。三、實(shí)驗(yàn)材料壓縮實(shí)驗(yàn)所用試件（材料：鑄鐵）如圖所示：四、實(shí)驗(yàn)原理鑄鐵試件壓

7、縮過(guò)程中，通過(guò)力傳感器和位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計(jì)算機(jī)，得到F-Dl曲線，即鑄鐵壓縮曲線，見(jiàn)圖4。圖4 鑄鐵壓縮曲線對(duì)鑄鐵材料，當(dāng)承受壓縮載荷達(dá)到最大載荷Fb時(shí)，突然發(fā)生破裂。鑄鐵試件破壞后表明出與試件橫截面大約成4555的傾斜斷裂面，這是由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，使試件被剪斷。材料壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)可以由壓縮時(shí)的力與變形關(guān)系曲線表示。鑄鐵受壓時(shí)曲線上沒(méi)有屈服階段，但曲線明顯變彎，斷裂時(shí)有明顯的塑性變形。由于試件承受壓縮時(shí)，上下兩端面與壓頭之間有很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙，故壓縮后試件呈鼓形。鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)度極限：sb=Fb/A0（A0為試件變

8、形前的橫截面積）。低碳鋼試樣壓縮時(shí)同樣存在彈性極限、比例極限、屈服極限而且數(shù)值和拉伸所得的相應(yīng)數(shù)值差不多，但是在屈服時(shí)卻不像拉伸那樣明顯。從進(jìn)入屈服開始，試樣塑性變形就有較大的增長(zhǎng)，試樣截面面積隨之增大。由于截面面積的增大，要維持屈服時(shí)的應(yīng)力，載荷也就要要維持屈服時(shí)的應(yīng)力，載荷也就要相應(yīng)增大。因此，在整個(gè)屈服階段，載荷也是上升的，在測(cè)力盤上看不到指針倒退現(xiàn)象，這樣，判定壓縮時(shí)的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測(cè)力指針是等速轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)將出現(xiàn)減慢，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉(zhuǎn)動(dòng)速度的減慢不十分明顯，故還要結(jié)合自動(dòng)繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的

9、拐點(diǎn)來(lái)判斷和確定Ps。因此，在整個(gè)屈服階段，載荷也是上升的，在測(cè)力盤上看不到指針倒退現(xiàn)象，這樣，判定壓縮時(shí)的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測(cè)力指針是等速轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)將出現(xiàn)減慢，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉(zhuǎn)動(dòng)速度的減慢不十分明顯，故還要結(jié)合自動(dòng)繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的拐點(diǎn)來(lái)判斷和確定Ps。低碳鋼超過(guò)屈服之后，低碳鋼試樣由原來(lái)的圓柱形逐漸被壓成鼓形繼續(xù)不斷加壓，試樣將愈壓愈扁，但總不破壞。所以，低碳鋼不具有抗壓強(qiáng)度極限（也可將它的抗壓強(qiáng)度極限理解為無(wú)限大）。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（1）試件準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺在試件中點(diǎn)處兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)

10、量直徑d0，取其算術(shù)平均值，并測(cè)量試件高度h0。（2）試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備：按試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)打印機(jī)的順序開機(jī)，開機(jī)后須預(yù)熱十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊(cè)”，運(yùn)行配套軟件。（3）安裝夾具：根據(jù)試件情況準(zhǔn)備好夾具，并安裝在夾具座上。（4）放置試件：試驗(yàn)力清零；把試件放在壓盤中間，通過(guò)小鍵盤調(diào)節(jié)橫梁位置，通過(guò)肉眼觀察，到上壓盤離試件上平面還有一定縫隙時(shí)停止。（注意：盡量將試件放在壓盤中心，如放偏的話對(duì)試驗(yàn)結(jié)果甚至是試驗(yàn)機(jī)都有影響。）（5）開始實(shí)驗(yàn)：位移清零；按運(yùn)行命令按鈕，按照軟件設(shè)定的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（6）記錄數(shù)據(jù)：試件壓斷后，取下試件；記錄強(qiáng)度載荷Fb。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果試樣寬度 （b）試樣長(zhǎng)度

11、（L）橫截面積 （So）上端受力 （Fo）實(shí)際壓縮力 （F）抗壓強(qiáng)度（Rmc）mmmmmm2kNkNMPa第 1 個(gè)78.5489.3289.321140第 2 個(gè)78.5469.7269.72890材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告徐浩 1221241020 機(jī)械一班（實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：扭轉(zhuǎn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定低碳鋼和鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限bt。2.比較低碳鋼和鑄鐵試樣受扭時(shí)的變形規(guī)律及其破壞特性。二、設(shè)備及試樣：1.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī);2.扭角儀；3.游標(biāo)卡尺；4.試樣，扭裝試樣一般為圓截面。三、實(shí)驗(yàn)原理和方法測(cè)定低碳鋼和鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限bt對(duì)于低碳鋼：3Tb/4Wt，而對(duì)于鑄鐵，變形很小即突然斷裂，b可按線彈性公式計(jì)算，即b= Tb/Wt四，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄試樣標(biāo)距試樣直徑100 mm9.2 mm最大扭矩 Tm剪切模量 G上屈服強(qiáng)度 eh下屈服強(qiáng)度 el最大非比例切應(yīng)變 max Nm MPa MPaMPa 第 1 根40.6826237.81 1.85第 2 根102.5766724.21300.38265.27 235.86五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告：通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到以下體會(huì)：1.圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)不但使理論推導(dǎo)變得簡(jiǎn)單，而且也符合試驗(yàn)結(jié)果，以低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)為例