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材料的拉伸試驗報告

時間:2024-08-26 12:47:34 學人智庫 我要投稿
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材料的拉伸試驗報告

  材料的拉伸試驗報告

  一、 實驗目的

材料的拉伸試驗報告

  1. 進一步熟悉電子萬能實驗機操作以及拉伸實驗的基本操作過程;

  2. 通過橡膠材料的拉伸實驗,理解高分子材料拉伸時的力學性能,觀察橡膠拉伸時的變形特點,測定橡膠材料的彈性模量E,強度極限σb,伸長率δ和截面收縮率Ψ

  二、 實驗設備

  1. WDW3050型 50kN電子萬能實驗機;

  2. 游標卡尺;

  3. 橡膠材料試件一件。

  三、 實驗原理

  拉伸橡膠試件時,實驗機可自動繪出橡膠的拉伸應力-應變曲線。圖中曲線的最初階段會呈曲線,這是由于試樣頭部在夾具內有滑動及實驗機存在間隙等原因造成的。分析時應將圖中的直線段延長與橫坐標相交于O點,作為其坐標原點。橡膠的拉伸只有彈性階段。拉伸曲線可以直觀而又比較準確地反映出橡膠拉伸時的'變形特征及受力和變形間的關系。

  橡膠拉伸時,基本滿足胡克定律,在應力-應變曲線上大致為一段直線,因此可以用這一段直線的斜率tanα來表示彈性模量E。為了更準確地計算出彈性模量的值,可以用Matlab對比例極限內的數(shù)據(jù)進行直線擬合,得到擬合直線的斜率,即為彈性模量的值。

  四、 實驗過程

  1. 用游標卡尺測量橡膠試件實驗段的寬度h和厚度b,并標注一個20 mm的標距,并做記錄;

  2. 打開實驗機主機及計算機等實驗設備,安裝試件;

  3. 打開計算機上的實驗軟件,進入實驗程序界面,選擇聯(lián)機,進行式樣錄入和參數(shù)設置,輸入相關數(shù)據(jù)并保存;

  4. 再認真檢查試件安裝等實驗準備工作,并對實驗程序界面上的負荷、軸向變形和位橡膠材料拉伸實驗報告移進行清零,確保沒有失誤;、

  5. 點擊程序界面上的實驗開始按鈕,開始實驗;

  6. 試件被拉斷后,根據(jù)實驗程序界面的提示,測量相關數(shù)據(jù)并輸入,點擊實驗結束;

  7. 從實驗程序的數(shù)據(jù)管理選項中,調出相關實驗數(shù)據(jù),以備之后處理數(shù)據(jù)使用。

  五、 實驗注意事項

  1. 在實驗開始前,必須檢查橫梁移動速度設定,嚴禁設定高速度進行實驗。在實驗進行中禁止在▲、▼方向鍵之間直接切換,需要改變方向時,應先按停止鍵;

  2. 安裝試件時,要注意不能把試件直接放在下側夾口處,而是應該用手將試件提起,觀察夾口下降的高度是否合適,之后再將試件夾緊、固定;

  3. 橫梁速度v=10m/s,最大載荷為500N,最大位移400mm;

  4. 實驗過程中不能點“停止”,而是“實驗結束”,否則將不能保存已經(jīng)產生的數(shù)據(jù);

  5. 安裝試件時橫梁的速度要調整好,不能太快,試件安裝完成后,要確認橫梁是否停止運動,以免造成事故。

  六、 實驗數(shù)據(jù)記錄

  七、 數(shù)據(jù)處理

  1. 由于橡膠材料試件的厚度與寬度在不斷變化,這里只能用試件的初始橫截面積來大致計算應力與應變,圖像如下:

  圖2 橡膠材料拉伸的大致應力-應變曲線

  2. 彈性模量。選取應力-應變曲線中部較為接近直線的數(shù)據(jù),擬合后得到的直線圖像如下圖所示:

  圖3 應力-應變擬合曲線

  由直線的斜率可得到橡膠材料的大致彈性模量E =7.906 MPa。

  4. 強度極限約為: σb=Fb=12.1875MPa A0

  5. 斷裂前后試件的寬度與厚度沒有發(fā)生變化,即橫截面積沒有發(fā)生變化,故斷裂伸長率和截面伸縮率均為0。

  八、 思考題:

  1. 說明橡膠拉伸有什么特點?

  答: 橡膠材料在拉伸時,只有彈性變形階段,沒有屈服階段、強化階段和局部收縮階段。在彈性變形階段中,除拉伸剛開始的部分外,負荷-位移曲線、應力-應變曲線基本為一條直線。橡膠材料被拉斷后,斷口截面均勻,沒有較為明顯的特征。

  2. 為了更加準確地利用實驗數(shù)據(jù)計算材料的彈性模量E ,需要采取哪些措施?

  答:數(shù)據(jù)處理中使用Matlab軟件對彈性階段的數(shù)據(jù)進行直線擬合,理論上數(shù)據(jù)越多結果越精確。但橡膠在被拉伸時,彈性階段并不是一直保持正比關系并滿足胡克定律。在彈性階段的初期,應力應變圖像是曲線,將這一階段的數(shù)據(jù)用到直線擬合中會帶來較大的誤差。所以在選擇數(shù)據(jù)時,選用拉伸曲線中部較為接近直線的部分。

  3. 橡膠的彈性模量很小,為什么會有很大的變形量?

  答:橡膠是由線型的長鏈分子組成的。由于熱運動,這種長鏈分子在不斷地改變著形狀,變量很大的特點。當外力使蜷曲的分子拉直時,由于分子鏈中各個環(huán)節(jié)的熱運動,力圖恢復原來比較自然的蜷曲,形成了對抗外力的回縮力。正是這種力促使像膠形變的自發(fā)回復,造成形變的可逆性。但是這種回縮力畢竟是不大的,所以橡膠在外力不大時就可以發(fā)生較大的形變,因而彈性模量很小。

 

  九、 實驗經(jīng)驗教訓總結:

  1. 安裝試件時橫梁的速度要調整好,不能太快;試件安裝完成后,要確認橫梁是否停止運動,以免造成事故;

  2. 確保將試件夾緊、固定,以免在拉伸過程中試件滑出夾口,無法完成實驗;

  3. 實驗過程中不能輕易地點“停止”,而是“實驗結束”,否則將不能保存已經(jīng)產生的數(shù)據(jù)。

[材料的拉伸試驗報告]

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