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偏心拉伸实验报告

偏心拉伸实验报告
偏心拉伸实验报告

实验三 偏心拉伸实验

36050221 唐智浩

一、实验目的

1.测量试件在偏心拉伸时横截面上的最大正应变max ; 2.测定中碳钢材料的弹性模量E ; 3.测定试件的偏心距e ;

二、实验设备与仪器

1.微机控制电子万能试验机;

2.电阻应变仪; 3.游标卡尺。 三、试件

中碳钢矩形截面试件,(如图所示)。 截面的尺寸为h ×b = (7.86×30)mm 2 。

四、实验原理和方法

试件承受偏心拉伸载荷作用,偏心距为e 。在试件某一截面两侧的a 点和b 点处分别沿试件纵向粘贴应变片R a 和R b ,则a 点和b 点的正应变为:

(1)

(2)

式中: εp ——轴向拉伸应变;εM ——弯曲正应变 有分析可知,横截面上的最大正应变为:

(3)

根据单向拉伸虎克定律可知:

图一 试件示意图

h R a

R b b

t

p

A P

E ε=

(4) 试件偏心距e 的表达式为:

P

E

W e Z M ??=

ε (5)

可以通过不同的组桥方式测出上式中的εmax 、εp 及εM ,从而进一步求得弹性模量E 、最大正应力max σ和偏心距e 。为了尽可能减小实验误差,实验采用多次重复加载的方法。可参考如下加载方案:P 0=6KN ,P max =16KN ,?P=10KN ,N=4。

1、测最大正应变εmax

组桥方式见图二。(1/4桥;2个通道)

表一 半桥测

2、测拉伸正应变εp

全桥组桥法(备有两个温补片),组桥方式见图三。

图二 1/4桥测量应变片应变

图三 全桥测P ε

图四 半桥测M ε

表二全桥测

3、测偏心矩e

半桥组桥法,组桥方式见图四。

表三半桥测

偏心拉伸实验报告

实验三 偏心拉伸实验 36050221 唐智浩 一、实验目的 1.测量试件在偏心拉伸时横截面上的最大正应变max ; 2.测定中碳钢材料的弹性模量E ; 3.测定试件的偏心距e ; 二、实验设备与仪器 1.微机控制电子万能试验机; 2.电阻应变仪; 3.游标卡尺。 三、试件 中碳钢矩形截面试件,(如图所示)。 截面的尺寸为h ×b = (7.86×30)mm 2 。 四、实验原理和方法 试件承受偏心拉伸载荷作用,偏心距为e 。在试件某一截面两侧的a 点和b 点处分别沿试件纵向粘贴应变片R a 和R b ,则a 点和b 点的正应变为: (1) (2) 式中: εp ——轴向拉伸应变;εM ——弯曲正应变 有分析可知,横截面上的最大正应变为: (3) 根据单向拉伸虎克定律可知: 图一 试件示意图 h R a R b b t

p A P E ε= (4) 试件偏心距e 的表达式为: P E W e Z M ??= ε (5) 可以通过不同的组桥方式测出上式中的εmax 、εp 及εM ,从而进一步求得弹性模量E 、最大正应力max σ和偏心距e 。为了尽可能减小实验误差,实验采用多次重复加载的方法。可参考如下加载方案:P 0=6KN ,P max =16KN ,?P=10KN ,N=4。 1、测最大正应变εmax 组桥方式见图二。(1/4桥;2个通道) 表一 半桥测 2、测拉伸正应变εp 全桥组桥法(备有两个温补片),组桥方式见图三。 图二 1/4桥测量应变片应变 图三 全桥测P ε 图四 半桥测M ε

表二全桥测 3、测偏心矩e 半桥组桥法,组桥方式见图四。 表三半桥测

材料力学实验报告答案解析

材料力学实验报告 评分标准 拉伸实验报告 一、实验目的(1分) 1. 测定低碳钢的强度指标(σs、σb)和塑性指标(δ、ψ)。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象,绘制拉伸曲线(P-ΔL曲线)。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备(1分) 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度0.02 mm 三、实验数据(2分)

2 铸 铁 上 1 1 5 K N 左 右2 中 1 2 下 1 2 四、实验结果处理(4分) A P s s = σ=300MPa 左右 A P b b = σ=420MPa 左右 % 100 1? - = L L L δ=20~30%左右 % =100 1 0? - A A A ψ=60~75%左右 五、回答下列问题(2分,每题0.5分) 1、画出(两种材料)试件破坏后的简图。 略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段,而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件,其延伸率是否相同?为什么? 相同 延伸率是衡量材料塑性的指标,与构件的尺寸无关。

压缩实验报告 一、实验目的(1分) 1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb 。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象,并分析原因。 二、实验设备 (1分) 机器型号名称电子万能试验机 (0.5分) 测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm (0.5分) 三、实验数据(1分) 四、实验结果处理 (2分) A P b b = σ =740MPa 左右 五、回答下列思考题(3分) 1.画出(两种材料)实验前后的试件形状。 略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫? 当试件的两端稍有不平行时,利用试验机上的球形承垫自动调节,可保证压力通过试件的轴线。 4. 对压缩试件的尺寸有何要求?为什么? 310 ≤≤ d h 试件承受压缩时,上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力,使试件两端的横向变形受阻,导致测得的抗压强度比实际偏高。试件越短,影响越明显。

金属拉伸实验报告

金属拉伸实验报告 【实验目的】 1、测定低碳钢的屈服强度R Eh 、R eL及R e 、抗拉强度R m、断后伸长率A和断面收缩率Z。 2、测定铸铁的抗拉强度R m和断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象(包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象),并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸机械性能的特点。 【实验设备和器材】 1、电子万能试验机WD-200B型 2、游标卡尺 3、电子引伸计 【实验原理概述】 为了便于比较实验结果,按国家标准 GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即: 圆形截面试件: L 0 =10d (长试件)

式中: L 0 --试件的初始计算长度(即试件的标距); --试件的初始截面面积; d 0 --试件在标距内的初始直径 实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示 图1拉伸试件 将试样安装在试验机的夹头中,然后开动试验机,使试样受到缓慢增加的拉力(应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度),直到拉断为止,并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图(图2-2所示)。应当指出,试验机自动绘 图装置绘出的拉伸变形ΔL 主要是整个试样(不只是标距部分)的伸长,还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时,头部在夹头内的滑动较大,故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 1、低碳钢(典型的塑性材料) (a )低碳钢拉伸曲线图 (b )铸铁拉伸曲线图

当拉力较小时,试样伸长量与力成正比增加,保持直线关系,拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P。 在F P的上方附近有一点是F c,若拉力小于F c而卸载时,卸载后试样立刻恢复原状,若拉力大于F c后再卸载,则试件只能部分恢复,保留的残余变形即为塑性变形,因而F c是代表材料弹性极限的力值。 当拉力增加到一定程度时,试验机的示力指针(主动针)开始摆动或停止不动,拉伸图上出现锯齿状或平台,这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续,这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状,其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大,而下屈服点B则比较稳定(因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值F eL作为 材料屈服时的力值)。确定屈服力值时,必须注 意观察读数表盘上测力指针的转动情况,读取测 力度盘指针首次回转前指示的最大力F eH(上屈 服荷载)和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小 力F eL(下屈服荷载)或首次停止转动指示的恒 定力F eL(下屈服荷载),将其分别除以试样的原 图2-3 低碳钢的冷作硬化 始横截面积(S0)便可得到上屈服强度R eH和下屈服强度R eL。即 R = F e H/S0 R e L= F e L/S0 e H 屈服阶段过后,虽然变形仍继续增大,但力值也随之增加,拉伸曲线又继续上升,这说明材料又恢复了抵抗变形的能力,这种现象称为材料的强化。在强化阶段内,试样的变形主要是塑性变形,比弹性阶段内试样的变形大得多,在达到最大力F m之前,试样标距范围内的变形是均匀的,拉伸曲线是一段平缓上升的曲线,这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力F m为材料的抗拉强度力值,由公式R m=F m/S0即可得到材料的抗拉强度R m。 如果在材料的强化阶段内卸载后再加载,直到试样拉断,则所得到的曲线如图2-3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回,而是沿近乎平行于弹性阶

动三轴实验步骤(带拉伸帽)

动三轴基本操作步骤 一、仪器介绍 基本配置: (1)驱动装置:2/5/10HZ;5/10/20/40KN (2)压力室 (3)水下荷重传感器 (4)DCS数字控制系统 颜色/通道传感器固定DTI 增益(DTI 传感器满量程) ?黑色(Ch 0) - 荷重传感器x333.33 (30mV) ?棕色(Ch 1) - 轴向霍尔效应传感器1 x10 (1000mV) ?红色(Ch 2) - 轴向霍尔效应传感器2 x10 (1000mV) ?橙色(Ch 3) - 径向霍尔效应传感器x10 (1000mV) ?黄色(Ch 4) - 孔隙水压力1 x100 (100mV) ?绿色(Ch 5) - 孔隙水压力2 x100 (100mV) ?灰色(Ch 6) - 备用A/D 通道1 x1 (10000mV) ?白色(Ch 7) - 备用A/D 通道2 x1 (10000mV)

(5)围压和反压控制器 控制器基本操作主要是充水、排水和施加目标压力。其操作可以通过软件控制,也可采用智能键盘操作。控制器打开电源之后,按命令键CMD ,会出现上图所示的快捷菜单,点击相应按键即可操作。 Tareget Pressure=7:设置目标压力,按“7”之后按照提示输入目标压力值并按绿色确认键开始加载; Fast Fill=6:快速填充,按“6”之后控制器将开始吸水; Fast Empty=3:快速排空,按“3”之后控制器将开始排水; (6)平衡锤:平衡锤的主要功能就是在加载过程中保持围压的恒定。 平衡锤配置图

二、安装试样 1.控制器充排水:试验之前先将控制器中的水排出一部分然后再吸水,确保控 制器中水装满2/3且无气泡,在排控制器水时将控制器管路这端抬升以便气泡充分被排除; 2.排气泡:通过控制器排除顶帽、底座以及设备管路中的气泡; 3.安装试样:安装试样时小心土颗粒,特别是砂子掉入压力时内部,试样两端 都需要垫放浸湿的透水石和滤纸,安装试样尽量采用三半模以减小对试样的扰动,安装顶帽之前用软毛刷轻轻刷橡皮膜以排除橡皮膜与土样之间的气泡,两端用O型圈或者橡皮筋扎紧; 4.安装喇叭口:将喇叭口内壁涂一层硅脂,切记不可涂太多,将平口那端安装 到试样帽上; 5.安装外压力室:安装压力室之前确保轴向力传感器处于最上位置,安放压力 室时观察拉伸帽是否压住试样,螺栓需要对称拧紧; 6.荷重传感器清零:通过软件对力传感器清零; 点击左侧Object Diisplay,出现右侧的的硬件显示窗口。 点击力传感器上部的眼睛,然后点击Advanced选项,单击右下角Set Zero 清零。

实验拉伸与压缩验

实验拉伸与压缩验

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实验五 拉伸与压缩实验 一、实验目的 1.观察低碳钢和铸铁的拉伸过程,测定其主要机械性能指标屈服极限s σ、强度 极限b σ、延伸率δ和断面收缩率?,比较破坏情况。 2.观察、比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形和破坏现象,测定低碳钢压缩时屈 服极限s σ和铸铁的强度极限b σ。 3.绘制拉伸图和压缩图。 二、实验设备、工具与试件 1.CMT5305型电子万能试验机 2.游标卡尺 3.低碳钢、铸铁拉伸件和压缩件 三、实验原理 1.拉伸实验 材料的力学性能屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ和断面收缩率?是由拉伸破坏试验来确定的。试验时,利用试验机自动绘制出低碳钢拉伸图和铸铁拉伸图。 图1低碳钢拉伸图 图2铸铁拉伸图 对于低碳钢,当应力基本保持不变,而应变显著增加时,称为屈服阶段,第一次下降的最小载荷为屈服载荷s p ,继续加载测得最大载荷b p 。 试件在达到最大载荷前,伸长变形在标距范围内是均匀分布的。从最大载荷开始,产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后截面面积迅速减少,继续拉伸所需要的载荷也变小了,直至断裂。 铸铁试件在变形极小时,就达到了最大载荷,而突然断裂,没有屈服和颈缩

现象。其强度极限远低于低碳钢的强度极限。 2.压缩试验 低碳钢在弹性阶段同样具有比例极限和弹性极限,开始进入屈服阶段后只有很暂短的拐点,该载荷值即为s p 。在强化阶段,压缩图的变化是由于试件的长度不断缩短,横截面不断增大而使试件抗力随之不断增加,得不得极限状态。 所以低碳钢不具有抗压强度极限。 铸铁在拉伸时属于塑性很差的一种脆性材料,但在受压时,试件在达到最大载荷b p 前将会产生较大的塑性变形,最后被压成鼓形而断裂。灰铸铁试件的断裂有两特点:一是断口为斜断口,二是其抗压强度b σ远比拉伸时高,大致是拉伸时 的3~4倍。 图3低碳钢压缩图 图4铸铁压缩图 3.本次实验所用基本公式 0A p s s = σ ; 0A p b b =σ ; 00100001?-=l l l δ ; 001000 10?-=A A A ? 式中:s p -屈服载荷; b p -最大载荷; 1l -试件拉断后标距长; 0l -试件拉断前标距长; 0A -试件原始横截面面积; 1A -试件断裂处横截面面积。

拉伸实验报告

abaner 拉伸试验报告 [键入文档副标题] [键入作者姓名] [选取日期] [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。 摘要通常是对文档内容的简短总结。] 拉伸试验报告 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验要求: 按照相关国标标准(gb/t228-2002:金属材料室温拉伸试验方法)要求完成试验测量工 作。 三、引言 低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。为了测定不同热处理状态的低碳钢 的力学性能,需要进行拉伸试验。 拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、 断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特 点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据,对于设计和选材、新材料的研制、材料的 采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能, 并根据应力-应变曲线,确定应变硬化指数和系数。用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能, 并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比,从而得到不同热处理对低碳钢的影响。 拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准,制定相关的试验材料和设备,试 验的操作步骤等试验条件。 四、试验准备内容 具体包括以下几个方面。 1、试验材料与试样 (1)试验材料的形状和尺寸的一般要求 试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。通过从产品、压制坯或铸件切 取样坯经机加工制成样品。但具有恒定横截面的产品,例如型材、棒材、线材等,和铸造试 样可以不经机加工而进行试验。 试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况下可以为某些其他形状。原始 标距与横截面积有l?ks0关系的试样称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。 原始标距应不小于15mm。当试样横截面积太小,以至采用比例系数k=5.65的值不能符合这 一最小标距要求时,可以采用较高的值,或者采用非比例试样。 本试验采用r4试样,标距长度50mm,直径为18mm。 尺寸公差为±0.07mm,形状公差为0.04mm。 (2)机加工的试样 如果试样的夹持端与平行长度的尺寸不同,他们之间应以过渡弧相连,此弧的过渡半径 的尺寸可能很重要。 试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。 (5)原始横截面积的测定

实验二 偏心拉伸实验

实验二偏心拉伸实验 力学-聂灿亮 一.实验目的 1.测定弹性模量E; 2.测定偏心距e; 3.将测得的弹性模量与偏心距分别与理论值进行对比,计算相 对误差; 4.分析误差产生原因。 二.实验设备和仪器 1.静态电阻应变仪; 2.带孔拉伸实验杆件。 三.实验原理与分析 1.偏心拉伸试件为低碳钢矩形截面构件,其受力截面如下图所 示: 2.在外荷载作用下,有轴力N和弯矩M,大小分别为:

N F =,M Fe =,试件变形是拉伸和弯矩的组合变形,其正 应力及相应应变为 在试件左侧面: '2' '2616N N N Fe A W bh bh N Fe E E bh bh σσε?=-=-????? ?==- ????? (1) 在试件左侧面: ''2'' ''2616N M N Fe A W bh bh N Fe E E bh bh σσε?=+=+????? ?==+ ????? (2) 3. 试件应变片布置如图四所示。1R 和2R 分别为试件两侧面上的两个对称点,则可测得: ' 1'' 2N M N M εεεεεεεε?==-??==+?? (3) 其中,N ε为轴力引起的拉伸应变;M ε为弯矩引起的应变,由上式可得: 1221 =2 2 N M εεεεεε+????-?=?? (4) 4. 根据以上各式,可计算出弹性模量E 、偏心距e 。 四. 实验步骤 1. 设计好本实验所需的各类数据表格; 2. 测量试件尺寸; 3. 确定加载方案:本实验按逐级1000N ,初试1000N ,最大

2000N 加载; 4. 采用合适的接线方案,调整好所用设备和仪器; 5. 进行试验,并记录数据; 6. 完成试验后,关闭电源,将设备和仪器恢复到初始状态。 五. 数据分析与处理 1. 实验数据记录与处理 根据(3)(4)公式计算出N M εε、 2. 计算弹性模量E (b =4.8mm, h =30mm ): 综合(1)(2)(3)式解得 3 3 100010239.44.83029 =200010210.04.83066 N Gpa Gpa F E bh Gpa Gpa ε??=????=???=????’ 取平均值得:239.4+210.0 =224.72 E Gpa = 3. 计算偏心距e 结合(1)(2)(3)(4)式以及表格所记录处理的数据得 2322 3224.7 4.83062 1010.0361000 =6224.7 4.8301341010.8462000z M M mm mm EW Ebh e F F mm mm εε?????=???= =??????=??? ,

材料拉伸与压缩试验报告

材料的拉伸压缩实验 【实验目的】 1.研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。 2.确定低碳钢在拉伸时的机械性能(比例极限R p、下屈服强度R eL、强度极限R m、延伸率A、断面收缩率Z等等)。 3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。 4.研究和比较塑性材料与脆性材料在室温下单向压缩时的力学性能。 【实验设备】 1.微机控制电子万能试验机; 2.游标卡尺。 3、记号笔 4、低碳钢、铸铁试件 【实验原理】 1、拉伸实验 低碳钢试件拉伸过程中,通过力传感器和位移传感器进行数据采集,A/D转换和处理,并输入计算机,得到F-?l曲线,即低碳钢拉伸曲线,见图1。 对于低碳钢材料,由图1曲线中发现OA直线,说明F正比于?l,此阶段称为弹性阶段。屈服阶段(B-C)常呈锯齿形,表示载荷基本不变,变形增加很快,材料失去抵抗变形能力,这时产生两个屈服点。其中,B'点为上屈服点,它受变形大小和试件等因素影响;B点为下屈服点。下屈服点比较稳定,所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时,必须缓慢而均匀地加载,并应用σs=F s/ A0(A0为试件变形前的横截面积)计算屈服极限。 图1低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后,要使试件继续变形,就必须增加载荷,材料进入强化阶段。

当载荷达到强度载荷F b后,在试件的某一局部发生显著变形,载荷逐渐减小,直至试件断裂。应用公式σb=F b/A0计算强度极限(A0为试件变形前的横截面积)。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积,计算出低碳钢的延伸率δ和端面收缩率ψ,即 % 100 1? - = l l l δ,% 100 1 0? - = A A A ψ 式中,l0、l1为试件拉伸前后的标距长度,A1为颈缩处的横截面积。 2、压缩实验 铸铁试件压缩过程中,通过力传感器和位移传感器进行数据采集,A/D转换和处理,并输入计算机,得到F-?l曲线,即铸铁压缩曲线,见图2。 对铸铁材料,当承受压缩载荷达到最大载荷F b时,突然发生破裂。铸铁试件破坏后表明出与试件横截面大约成45?~55?的倾斜断裂面,这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度,使试件被剪断。 材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。铸铁受压时曲线上没有屈服阶段,但曲线明显变弯,断裂时有明显的塑性变形。由于试件承受压缩时,上下两端面与压头之间有很大的摩擦力,使试件两端的横向变形受到阻碍,故压缩后试件呈鼓形。 铸铁压缩实验的强度极限:σb=F b/A0(A0为试件变形前的横截面积)。 【实验步骤及注意事项】 1、拉伸实验步骤 (1)试件准备:在试件上划出长度为l0的标距线,在标距的两端及中部三个位置上,沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值,再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d0。 (2)试验机准备:按试验机→计算机→打印机的顺序开机,开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”,运行配套软件。 (3)安装夹具:根据试件情况准备好夹具,并安装在夹具座上。若夹具已 图2 铸铁压缩曲线

材料的拉伸试验实验报告

材料的拉伸试验 实验内容及目的 (1)测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s σ、抗拉强度b σ、伸长率δ和断面收缩率ψ。 (2)掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 实验材料及设备 低碳钢、游标卡尺、万能试验机。 试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》,金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示,圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距,按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系,分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或 d l 5=,矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=,其中,前者称为长比例 试样(简称长试样),后者称为短比例试样(简称短试样)。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接,以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大,其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。

(a ) (b ) 图1 拉伸试样 (a )圆形截面试样;(b )矩形截面试样 实验原理 进行拉伸试验时,外力必须通过试样轴线,以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性,低碳钢断裂前明显地分成四个阶段: 弹性阶段:试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载,试样仍恢复原来的尺寸,没有任何残余变形。 屈服(流动)阶段:应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时,应力基本上不变化,而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限(又称屈服强度),即A F s s = σ,是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限,材料就会屈服,零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段:屈服阶段结束后,应力应变曲线又开始上升,材料恢复了对继续变形的抵抗能力,载荷就必须不断增长。D 点是应力应变曲线的最高点,定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度,即A F b b = σ。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力,是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段:应力达到强度极限后,塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩,承载面积迅速减少,试样承受的载荷很快下降,直到断裂。断裂时,试样的弹性变形消失,塑性变形则遗留在破断的试样上。 材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量,单拉时的塑性指标用断后伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。即 %1001?-= l l l δ

14.金属的单向静拉伸实验

实验19 金属的单向静拉伸实验 一、实验目的 1.了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。 2.掌握金属拉伸性能指标的测定方法 3. 熟悉标准光滑及缺口拉伸试样的规范。 二、拉伸性能指标测定方法概述 本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。根据国家标准GB228-76《金属拉力试验法》,上述性能指标的测定方法如下: 1、屈服点试样在拉伸过程中,载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点 式中,P S为屈服点的载荷,F为试样标距部分原始截面积。 P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。(1)指针法;当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。 (2)图示法:在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。 2、屈服强度; 对于无明显物理屈服现象的材料,则应测定其屈服强度σ0.2。σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2%时的应力。 屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。 3、抗拉强度σb 将试样加载至断裂,自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb,Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。 4、伸长率δ 伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比,即δ=(Lk-L0)/ L0*100%。Lk和L0分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度(mm)。 由于试样断裂位置对δ有影响,其中以断在正中的试样伸长率最大。因此,测量断后标距部分长度Lk时。规定以断在正中试样的Lk为标准,若不是断在正中者,则应换算到相当于正中的Lk。为此,试样在拉伸前应将标距部分划为10等分,划上标记。测量时分为两种情况: (1)如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3,可直接测量断后两端点的距离为Lk。(2)如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3,要用移位法换算Lk。 5、断面收缩率Ψ 断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。即 式中,F0和F k分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2)。 测定F k的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径,然后取其算术平均值。

材料拉伸与压缩实验报告参考

碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验(实验一) 一、实验目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s σ,强度极限b σ,延伸率δ和断面收缩率ψ,测定铸铁拉伸时的强度极限b σ。 2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象,并进行比较,使用绘图装置绘制拉伸图(P-ΔL 曲线)。 二、实验设备 微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。 三、实验试祥 1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较,避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响,对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定,如图1所示: 图1 用于测量拉伸变形的试件中段长度(标距L 0)与试件直径d 。必零满足L 0/d 0=10或5,其延伸率分别记做和δ10和δ5 2、压缩试样:低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形,避免压弯,一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内: 1≤d h ≤3 为了保证试件承受轴向压力,加工时应使试件两 个端面尽可能平行,并与试件轴线垂直,为了减少 两端面与试验机承垫之间的摩擦力,试件两端面应 进行磨削加工,使其光滑。 四、实验原理 图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图, 拉伸变形ΔL 是整个试件的伸长,并且包括机器本身 的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动,故绘出的 曲线图最初一段是曲线,流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响,下屈服点B 则比较稳定,工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ,以试样的初始横截面积A0除PS ,即得屈服极限: 0A Ps S =σ 图2

屈服阶段过后,进入强化阶段,试样又恢复了承载能力,载荷到达最大值P b ,时,试样某一局部的截面明显缩小,出现“颈缩”现象,这时示力盘的从动针停留在P b 不动,主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降,试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A 。除P b 得强度极限为 0A P b b =σ 延伸率δ及断面收缩率φ的测定,试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接在一起,量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为 % 100001?-=l l l δ 断口附近塑性变形最大,所以L 1的量取与断口的部位有关,如断口发生于L ο的两端或在L ο之外,则试验无效,应重做,若断口距L 。的一端的距离不在标距长度的中央31 区域内,要采用断口移中的办法;以度量试件位断后的标距,设两标点CC 1之间共有10格,断口靠近左段,如图3,从临近断口的第一刻线d 起,向右取10/2=5格,记作a ,这就相当于把断口摆在标距中央,再看a 点到C 1点有多少格,就由a 点向左取相同的格数,记作b , 令L ˊ表示C 至b 的长度,L ’表示b 至a 的长度,则L ′+2L ‘′的长度中包含的格数等于 标距长度内的格数10,即 L ′+2L ‘′=L 1。 图3 试样拉断后,设颈缩处的最小横截面面积为A 1,由于断口不是规则的圆形,应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径,以其平均值计算A 1,然后按下式计算断面收缩率: 010100%ψA -A =?A 铸铁试件在变形极小时,就达到最大载荷P b 而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象,其强度极限远小于低碳钢的强度极限。 图4为低碳钢试件的压缩图,在弹性阶段和屈服阶段,它与拉伸时的形状基本上是一致 图4 图5

大学物理-拉伸法测弹性模量 实验报告

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院(系) 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日,第 周,星期 第 节 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求: 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备: 弹性模量拉伸仪(包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置), 米尺, 螺旋测微器 实验原理和内容: 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝, 长度为l , 截面积为S , 一端固定后竖直悬挂, 下端挂以质量为m 的砝码; 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。 单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力, 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。 有胡克定律成立:在物体的弹性形变范围内,应力F/S 和Δl/l 应变成正比, 即 l l ?=E S F 其中的比例系数 l l S F E //?= 称为该材料的弹性模量。 性质: 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关, 只决定于金属丝的材料。

实验中测定E , 只需测得F 、S 、l 和l ?即可, 前三者可以用常用方法测得, 而l ?的数量级很小, 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下: 初始状态下, 平面镜为竖直状态, 此时标尺读数为n 0。 当金属丝被拉长l ?以后, 带动平面镜旋转一角度α, 到图中所示M ’位置; 此时读得标尺读数为n 1, 得到刻度变化为 01n n n -=?。 Δn 与l ?呈正比关系, 且根据小量 忽略及图中的相似几何关系, 可以得到 n B b l ??= ?2 (b 称为光杠杆常数) 将以上关系, 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式, 可以得到 n b D FlB E ?= 2 8π (式中B 既可以用米尺测量, 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量; 后者的原理见附录。) 根据上式转换, 当金属丝受力F i 时, 对应标尺读数为n i , 则有 02 8n F bE D lB n i i +?= π 可见F 和n 成线性关系, 测量多组数据后, 线性回归得到其斜率, 即可计算出弹性模量E 。 P.S. 用望远镜和标尺测量间距B : 已知量: 分划板视距丝间距p , 望远镜焦距f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2, 读数差为ΔN 。 在几何关系上忽略数量级差别大的量后, 可以得到 N p f x ?= , 又在仪器关系上, 有x=2B , 则N p f B ??=21 , (100=p f )。 由上可以得到平面镜到标尺的距离B 。

实验力学(含实验)教学大纲-李丹-32学时-20140331

《实验力学》课程教学大纲 课程英文名称:Experimental Stress Analysis 课程编号:193992030 课程类别:专业课 课程性质:必修课 学分: 2 学时:32(其中:讲课学时:16 实验学时:16) 适用专业:工程力学专业 开课部门:土木工程与建筑学院力学教研室 一、课程教学目的和课程性质 实验力学是用实验方法测定构件中应力和变形的一门学科,它和材料力学、弹塑性理论等一样,是解决工程强度问题的重要手段,对改进产品的工作性能、节省所使用的材料及保证安全起重要作用,在机械、化工、土建、航空等工业中得到广泛的作用。实验力学是工程力学专业的一门专业课,实验力学通过理论教学及相应的实验,通过对该课程的学习,使学生能够初步掌握实验应力分析基础、电阻应变测量技术基础,了解数字图像处理技术,从而使大家初步具备用实验力学的手段解决工程实际问题的能力。 二、本课程与相关课程的关系 先修课程:《理论力学》、《材料力学》、《弹性力学》、《普通物理学和电工学》后修课程:《高等工程力学》、《高等实验力学》,服务于所有需通过实验获取力学参数的各门专业课程。 三、课程的主要内容及基本要求 (一)理论学时部分 第1单元绪论(2学时) [知识点] 实验力学的任务与作用;应变电测与传感器技术的特点;应变电测与传感器技术的各种应用 [重点] 应变电测与传感器技术的特点 [难点] 应变电测与传感器技术的特点;应变电测与传感器技术具体应用方式及对应的测试内容 [基本要求] 1、识记:实验力学的概念、电阻应变计

2、领会:实验力学中的基本方法、应变电阻技术的主要特点和优缺点 3、简单应用:传感器的基本工作原理 4、综合应用:应变电测与传感器在土木工程、航空航天工程的具体应用并举出实例,并绘制CAD测点布置图。 第2单元电阻应变计(4学时) [知识点]电阻应变计的基本构造和工作原理;电阻应变计的各项工作特性;电阻应变计的种类;电阻应变计选择和粘贴使用方法;其他应变计简介 [重点]电阻应变计的基本构造和工作原理;电阻应变计的各项工作特性[难点] 电阻应变计选择和粘贴使用方法及具体步骤;粘贴质量的检查[基本要求] 1、识记:灵敏系数、横向效应系数、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻 2、领会:电阻应变计的基本构造和工作原理、电阻应变计的种类 3、简单应用:电阻应变计选择和粘贴使用方法 4、综合应用:电阻应变计选择和粘贴在具体操作中的注意事项,以及疏漏点会造成的试验误差分析。 第3单元应变测量系统(2学时) [知识点]电桥测量电路;应变计各种接桥方法;应变测量仪器的种类;电阻应变仪的基本工作原理;电阻应变仪的技术指标及其检定;数字应变测量系统及数据采集系统 [重点] 电桥测量电路;应变计各种接桥方法;电阻应变仪的基本工作原理[难点] 应变计各种接桥方法;电阻应变仪的技术指标及其检定 [基本要求] 1、识记:半桥法、1/4桥法、全桥法 2、领会:应变计各种接桥方法 3、简单应用:静态应变仪的检定方法;动态应变仪的检定方法 4、综合应用:电阻应变仪桥路的合理选择及正确连接 第4单元静、动态应力应变测量技术(2学时) [知识点] 静态应力应变测量技术;动态应力应变测量技术;数字信号处理[重点] 静态应力应变测量的一般步骤;应变花计算公式;静态应力应变测量的误差分析;动态应变测量频谱 [难点] 应变花计算公式;静态应力应变测量的误差分析 [基本要求] 1、识记:应变花、频谱分析、疲劳寿命、信号 2、领会:应变花计算公式、动态应变仪器的频率适用范围 3、简单应用:应变计栅长的选择、应变片粘贴方向的影响 4、综合应用:对引起静态应力应变测量的误差进行综合分析

拉伸实验报告

实验报告(一) 实验名称: 金属静态拉伸破坏实验 实验目的: 1、测定低碳钢的屈服极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ。 2、测定铸铁的抗拉强度极限b σ。 3、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象,绘出外力和变形间的关系曲线(L F ?-曲线)。 4、分析和比较低碳钢和铸铁的拉伸力学性能和破坏特征。 实验设备和仪器: 材料试验机、游标卡尺、试样划线器等。 拉伸试件: 金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度l 称为标距,试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定,两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。 为了使实验测得的结果可以互相比较,试件必须按国家标准做成

标准试件,即d l10 =。 =或d l5 对于一般板的材料拉伸实验,也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积和试件标距关系为A .5 =,A为标距段 l65 l3. =或A 11 内的截面积。 实验原理: 1、低碳钢 低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。观察自动绘图机绘出的拉伸图。 图1-2 从图中可以看出,当载荷增加到A点时,拉伸图上OA段是直线,表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系,即符合虎克定律的弹性变形范围。当载荷增加到B'点时,L -曲线变成锯齿状,这时变形 F? 增加很快,载荷在小幅度内波动很慢;这说明材料产生了流动(或者叫屈服)与B'点相应的应力叫上流动极限(屈服高限),与B相应的应力叫下流动极限(屈服低限),因下流动极限比较稳定,所以材料的流动极限一般规定按下流动极限取值。以B点相对应的载荷值 F除 S

以试件的原始截面积A 即得到低碳钢的流动极限S σ, A F S S =σ流动阶段后,试件要承受更大的外力,才能继续发生变形若要使塑性变形加大,必须增加载荷,如图形中C 点至D 点这一段为强化阶段。当载荷达到最大值b F (D 点)时,试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内,此段发生截面收缩,即出现“颈缩”现象(局部变形)。此时记下最大载荷值b F ,用b F 除以试件的原始截面积A ,就得到低碳钢的强度极限A F /b b =σ。在试件发生“颈缩”后,由于截面积的减小,载荷迅速下降,到E 点试件断裂,其断口形貌成杯锥状。试样拉断后,弹性变形立即消失,而塑性变形则保留在拉断的试样上。 关闭机器,取下拉断的试件,将断裂的试件紧对到一起,用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度1l ,按下式可计算出低碳钢的延伸率δ %1001?-= l l l δ。 将断裂的试件的断口紧对在一起,用游标卡尺量出断口(细颈)处的直径1d ,计算出面积1A ;按下式可计算出低碳钢的截面收缩率ψ, %1001 ?-= A A A ψ 2、铸铁 从铸铁的拉伸图可以看出,在整个拉伸过程中变形很小,无屈服、颈缩现象,拉伸图无直线段。曲线快达到最大拉力b F ,试样突然发生断裂,其断 口是平齐粗糙的,是一种典型的脆性破坏断口。其抗拉强度远小于低碳钢的抗拉强度。

工程力学拉伸实验报告

试验目的: 1. 测定低碳钢(塑性材料)的弹性摸量E;屈服极限σs 等机械性能。 2.测定灰铸铁(脆性材料)的强度极限σb 3.了解塑性材料和脆性材料压缩时的力学性能。 材料拉伸与压缩实验指导书 低碳钢拉伸试验 拉伸试验的意义: 单向拉伸试验是在常温下以缓慢均匀的速度对专门制备的试件施加轴向载荷,在试件加载过程中观测载荷与变形的关系,从而决定材料有关力学性能。通过拉伸试验可以测定材料在单向拉应力作用下的弹性模量及屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等指标。其试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据,所以是研究材料力学性能最基本、应用最广泛的试验。 操作步骤: 1.试验设备:WDW-3050电子万能试验机 2.试件准备:用游标卡尺测量试件试验段长度l0和截面直径d0,并作记录。 3.打开试验机主机及计算机等相关设备。 4.试件安装(详见WDW3050电子万能试验机使用与操作三.拉伸试件的安装)。 5.引伸计安装(用于测量E, 详见WDW3050电子万能试验机使用与操作四.引伸计安装)。 6.测量参数的设定: 7.再认真检查一遍试件安装等试验准备工作。 8.负荷清零,轴向变形清零,位移清零。 9.开始进行试验,点击试验开始。 10.根据提示摘除引伸计。 11.进入强化阶段以后,进行冷作硬化试验,按主机控制面板停止,再按▼,先卸载到10kN,再加载,按▲,接下来计算机控制,一直到试件断裂(此过程中计算机一直工作,注意观察负荷位移曲线所显示的冷作硬化现象.). 12.断裂以后记录力峰值。 13.点击试验结束(不要点击停止)。

14.材料刚度特征值中的弹性模量E的测定 试验结束后,在试验程序界面选定本试验的试验编号,并选择应力─应变曲线。在曲线上较均匀地选择若干点,记录各点的值,分别为及 (如i =0,1,2,3,4),并计算出相应的 计算E i的平均值,得到该材料的弹性模量E的值。 15.材料强度特征值屈服极限和强度极限的测定 试验结束后,在试验程序界面选定本试验的试验编号,并选择负荷─位移曲线,找到的曲线屈服阶段的下屈服点,即为屈服载荷F s, 找到的曲线上最大载荷值,即为极限载荷P b. 计算屈服极限:;计算强度极限:; 16.材料的塑性特征值延伸率及截面收缩率的测定 试件拉断后,取下试件,沿断裂面拼合,用游标卡尺测定试验段长度,和颈缩断裂处截面直径。 计算材料延伸率 计算截面收缩率 低碳钢拉伸试验报告 试验目的: 1. 掌握电子万能试验机操作; 2. 理解塑性材料拉伸时的力学性能; 3. 观察低碳钢拉伸时的变形特点; 4. 观察低碳钢材料的冷作硬化现象; 5. 测定低碳钢材料弹性模量E ; 6. 测定材料屈服极限和强度极限; 7. 测定材料伸长率δ和截面收缩率Ψ 试验设备:

金属的拉伸实验(实验报告)

金属的拉伸实验一 一、实验目的 1、测定低碳钢的屈服强度二S、抗拉强度匚b、断后延伸率「?和断面收缩率'■ 2、观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象,并绘制拉伸图( F —「丄曲线) 3、分析低碳钢的力学性能特点与试样破坏特征 二、实验设备及测量仪器 1、万能材料试验机 2、游标卡尺、直尺 三、试样的制备 试样可制成圆形截面或矩形截面,采用圆形截面试件,试件中段用于测量拉伸变形,其 长度I。称为“标矩”。两端较粗部分为夹持部分,安装于试验机夹头中,以便夹紧试件。试验表明,试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大,为了能正确地比较材料力学性能,国家对试件的尺寸和形状都作了标准化规定。直径d0= 20mm ,标矩 I。=2O0nm(k 1 0或I0 =100mm(l0 =5d0)的圆形截面试件叫做“标准试件”,如因原 料尺寸限制或其他原因不能采用标准试件时,可以用“比例试件”。 四、实验原理 在拉伸试验时,禾U用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线,见图2-11所示的F —△L曲线。图中最初阶段呈曲线,是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点,作为其坐标原点。拉伸曲 线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系,可由该图形的状态来判断材 料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。但同一种材料的 拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点 便于比较,以消除试样几何尺寸的影响,可将拉伸曲线图的纵坐标(力F)除以试样原始横 截面面积并将横坐标(伸长△ L)除以试样的原始标距I。得到的曲线便与试样尺寸无关,此曲线称为应力一应变曲线或R —;曲线,如图2 —12所示。从曲线上可以看出,它与拉伸 图曲线相似,也同样表征了材料力学性能。 爲一上屈服力:①一下屈服力'厂最尢力;叫一断裂后塑性伸恰业一彈性佃长 團2—11低碳钢拉伸曲线 拉伸试验过程分为四个阶段,如图2—11和图2-12所示。 (1 )、弹性阶段OC。在此阶段中拉力和伸长成正比关系,表明钢材的应力与应变为线性关系,完全遵循虎克定律,如图2-12所示。若当应力继续增加到C点时,应力和应变的关系不再是线性关系,但变形仍然是弹性的,即卸除拉力后变形完全消失。

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