材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一
目 錄
一、 拉伸實(shí)驗(yàn)···············································································2 二、 壓縮實(shí)驗(yàn)···············································································4 三、 拉壓彈性模量E測(cè)定實(shí)驗(yàn)···················································6 四、 低碳鋼剪切彈性模量G測(cè)定實(shí)驗(yàn)·······································8 五、扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)····································································10 六、 純彎曲梁正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)··························································12 七、 彎扭組合變形時(shí)的主應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)··································15 八、 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)······································································18
一、拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理： 例:(一)低碳鋼試件
強(qiáng)度指標(biāo):
Ps=__22.1___KN屈服應(yīng)力 ζs= Ps/A __273.8___MPa P b =__33.2___KN強(qiáng)度極限 ζb= Pb /A __411.3___MPa 塑性指標(biāo):
L1-LAA1
伸長率100%33.24 %面積收縮率100%68.40 %
LA
低碳鋼拉伸圖
:
�。ǘ╄T鐵試件
強(qiáng)度指標(biāo):
最大載荷Pb =__14.4___ KN
強(qiáng)度極限ζb= Pb / A = _177.7__ M Pa
問題討論：
1、 為何在拉伸試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同
答:拉伸實(shí)驗(yàn)中延伸率的大小與材料有關(guān),同時(shí)與試件的標(biāo)距長度有關(guān).試件局部變形較大的斷口部分,在不同長度的標(biāo)距中所占比例也不同.因此拉伸
試驗(yàn)中必須采用標(biāo)準(zhǔn)試件或比例試件,這樣其有關(guān)性質(zhì)才具可比性.
材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的(橫截面面積與長度存在某種特殊比例關(guān)系除外).
2、 分析比較兩種材料在拉伸時(shí)的力學(xué)性能及斷口特征.
答:試件在拉伸時(shí)鑄鐵延伸率小表現(xiàn)為脆性,低碳鋼延伸率大表現(xiàn)為塑性;低碳鋼具有屈服現(xiàn)象,鑄鐵無.低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀,且有450的剪切唇，斷口組織為暗灰色纖維狀組織。鑄鐵斷口為橫斷面，為閃光的結(jié)晶狀組織。.
二、壓縮實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理： 例：(一)試驗(yàn)記錄及計(jì)算結(jié)果
問題討論：
1、分析鑄鐵試件壓縮破壞的原因.
答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成45°~50°夾角，在斷口位置剪應(yīng)力已達(dá)到其抵抗的.最大極限值，抗剪先于抗壓達(dá)到極限，因而發(fā)生斜面剪
切破壞。
2、低碳鋼與鑄鐵在壓縮時(shí)力學(xué)性質(zhì)有何不同結(jié)構(gòu)工程中怎樣合理使用這兩類不同性質(zhì)的材料
答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時(shí)試件不會(huì)發(fā)生斷裂，隨荷載增加發(fā)生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗(yàn)時(shí)，鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切破壞。
通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材料塑性差，其抗拉遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，抗剪優(yōu)于抗拉低于抗壓。故在工程結(jié)構(gòu)中塑性材料應(yīng)用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態(tài)，比如車床機(jī)座。
三、拉壓彈性模量E測(cè)定試驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：
�。ㄒ唬┨间撛嚰叽�
計(jì)算長度L =__100___mm直 徑d =__10___mm
截面面積A =___78.5____mm2
平均(ΔA1)= 平均(ΔA2)=
(1)(A2)
＝ 左右兩表讀數(shù)差平均值:(A)
2
平均伸長增量(ΔL)=__________mm
碳鋼彈性模量 E
PL
MPa
(LA)
問題討論：
1、 試件的尺寸和形狀對(duì)測(cè)定彈性模量有無影響為什么
答: 彈性模量是材料的固有性質(zhì)，與試件的尺寸和形狀無關(guān)。
2、 逐級(jí)加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同為什么必須用逐級(jí)加載的方法測(cè)彈性模量
答: 逐級(jí)加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級(jí)加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時(shí)可以驗(yàn)證材料此時(shí)是否處于彈性狀態(tài)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
四、低碳鋼剪切彈性模量G測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)答案
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理： (一)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果
MnL032MnL0
G4
IPd
材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告二
實(shí)驗(yàn)一拉伸實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1．測(cè)定低碳鋼(Q235)的屈服點(diǎn)s，強(qiáng)度極限b，延伸率，斷面收縮率。 2．測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限b。
3．觀察低碳鋼拉伸過程中的各種現(xiàn)象（如屈服、強(qiáng)化、頸縮等），并繪制拉伸曲線。 4．熟悉試驗(yàn)機(jī)和其它有關(guān)儀器的使用。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1．液壓式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)；2．游標(biāo)卡尺；3．試樣刻線機(jī)。
三、萬能試驗(yàn)機(jī)簡介
具有拉伸、壓縮、彎曲及其剪切等各種靜力實(shí)驗(yàn)功能的試驗(yàn)機(jī)稱為萬能材料試驗(yàn)機(jī)，萬能材料試驗(yàn)機(jī)一般都由兩個(gè)基本部分組成；
1）加載部分，利用一定的動(dòng)力和傳動(dòng)裝置強(qiáng)迫試件發(fā)生變形，從而使試件受到力的作用，即對(duì)試件加載。
2） 測(cè)控部分，指示試件所受載荷大小及變形情況。
四、試驗(yàn)方法
1．低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)
�。�1）用畫線器在低碳鋼試件上畫標(biāo)距及10等分刻線，量試件直徑，低碳鋼試件標(biāo)距。 （2）調(diào)整試驗(yàn)機(jī)，使下夾頭處于適當(dāng)?shù)奈恢�，把試件夾好。
�。�3）運(yùn)行試驗(yàn)程序，加載，實(shí)時(shí)顯示外力和變形的關(guān)系曲線。觀察屈服現(xiàn)象。。 （4）打印外力和變形的關(guān)系曲線，記錄屈服載荷Fs=22.5kN，最大載荷Fb =35kN。 （5）取下試件，觀察試件斷口: 頸縮處最小直徑d1低碳鋼的拉伸圖如圖所示
2．鑄鐵的拉伸
其方法步驟完全與低碳鋼相同。因?yàn)椴牧鲜谴嘈圆牧希^察不到屈服現(xiàn)象。在很小的變形下試件就突然斷裂（圖1-5），只需記錄下最大載荷Fb=10.8kN即可。 b的計(jì)算與低碳鋼的計(jì)算方法相同。
六、試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理
表1-2 試驗(yàn)前試樣尺寸
表1-3 試驗(yàn)后試樣尺寸和形狀
根據(jù)試驗(yàn)記錄，計(jì)算應(yīng)力值。
Fs22.5103低碳鋼屈服極限s286.48MPa
A078.54Fb35103
低碳鋼強(qiáng)度極限 b445.63MPa
A078.54
低碳鋼斷面收縮率
A0A178.5428.27
100%64% A078.54
低碳鋼延伸率
L1L0125100
100%25% L0100
Fb10.8103
鑄鐵強(qiáng)度極
限 b137.53MPa
A078.54
七、思考題
1． 根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出低碳鋼和鑄鐵的拉伸曲線。略
2． 根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較低碳鋼和鑄鐵的機(jī)械性能有什么不同答：低碳鋼是典型的塑性材料，拉伸時(shí)會(huì)發(fā)生屈服，會(huì)產(chǎn)生很大的塑性變形，斷裂前有明顯的頸縮現(xiàn)象，拉斷后斷口呈凸凹狀，而鑄鐵拉伸時(shí)沒有屈服現(xiàn)象，變形也不明顯，拉斷后斷口基本沿橫截面，較粗糙。
3． 低碳鋼試樣在最大載荷D點(diǎn)不斷裂，在載荷下降至E點(diǎn)時(shí)反而斷裂，為什么？ 答：低碳鋼在載荷下降至E點(diǎn)時(shí)反而斷裂，是因?yàn)榇藭r(shí)實(shí)際受載截面已經(jīng)大大減小，實(shí)際應(yīng)力達(dá)到材料所能承受的極限，在最大載荷D點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力比E點(diǎn)時(shí)小。
實(shí)驗(yàn)二 壓縮實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1． 測(cè)定低碳鋼的壓縮屈服極限和鑄鐵的壓縮強(qiáng)度極限。 2． 觀察和比較兩種材料在壓縮過程中的各種現(xiàn)象。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料
萬能材料試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、低碳鋼和鑄鐵壓縮試件。
三、實(shí)驗(yàn)方法
1． 用游標(biāo)卡尺量出試件的直徑d和高度h。
2． 把試件放好，調(diào)整試驗(yàn)機(jī)，使上壓頭處于適當(dāng)?shù)奈恢茫障缎∮?0mm 。 3． 運(yùn)行試驗(yàn)程序，加載，實(shí)時(shí)顯示外力和變形的關(guān)系曲線。
4． 對(duì)低碳鋼試件應(yīng)注意觀察屈服現(xiàn)象，并記錄下屈服載荷Fs=22.5kN。其越壓越扁，壓到一定程度（F=40KN）即可停止試驗(yàn)。 對(duì)于鑄鐵試件，應(yīng)壓到破壞為止，記下最大載荷
Fb =35kN。 打印壓縮曲線。
5． 取下試件，觀察低碳鋼試件形狀: 鼓狀；鑄鐵試件，沿45~55方向破壞。
F圖2-1低碳鋼和鑄鐵壓縮曲線
四、試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理
表2-1 壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果
低碳鋼壓縮屈服點(diǎn) s鑄鐵壓縮強(qiáng)度極限 b
Fs22000280.11MPa 2
A010/4
Fb60000763.94MPa A0102/4
五、思考題
1. 分析鑄鐵破壞的原因，并與其拉伸作比較。
答：鑄鐵壓縮時(shí)的'斷口與軸線約成45角，在45的斜截面上作用著最大的切應(yīng)力，故其破壞方式是剪斷。鑄鐵拉伸時(shí)，沿橫截面破壞，為拉應(yīng)力過大導(dǎo)致。 2. 放置壓縮試樣的支承墊板底部都制作成球形，為什么？ 答：支承墊板底部都制作成球形自動(dòng)對(duì)中，便于使試件均勻受力。
3. 為什么鑄鐵試樣被壓縮時(shí)，破壞面常發(fā)生在與軸線大致成45~55的方向上？ 答：由于內(nèi)摩擦的作用。
4. 試比較塑性材料和脆性材料在壓縮時(shí)的變形及破壞形式有什么不同？
答：塑性材料在壓縮時(shí)截面不斷增大，承載能力不斷增強(qiáng)，但塑性變形過大時(shí)不能正常工作，即失效；脆性材料在壓縮時(shí)，破壞前無明顯變化，破壞與沿軸線大致成45~55的方向發(fā)生，為剪斷破壞。
5. 低碳鋼和鑄鐵在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)有什么不同？ 答：低碳鋼抗拉壓能力相同，鑄鐵抗壓能力比抗拉高許多。
[材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告]
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