材料力学性能实验指导书(材料成型及控制工程专业)
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书实验一 拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。
由本实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。
一、实验目的要求１．测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。
２．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）。
３．较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器材料试验机、游标卡尺、两脚标规等三、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 l 5=或d l 10=。
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 l 3.11=或A l 65.5=，A 为标距段内的截面积。
四、实验方法与步骤1、低碳钢的拉伸实验：１）试件的准备：在试件中段取标距d l 10=或d l 5=在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d （在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。
２）机的准备；首先了解材料试验机的基本构造原理和操作方法，学习试验机的操作规程。
根据低碳钢的强度极限b σ及试件的横截面积，初步估计拉伸试件所需最大载荷，选择合适的测力度盘，并配置相应的摆锤，开动机器，将测力指针调到“零点”，然后调整试验机下夹头位置，将试件夹装在夹头内。
３）进行实验：试件夹紧后，给试件缓慢均匀加载，用试验机上自动绘图装置，绘出外力F 和变形L ∆的关系曲线（L F ∆-曲线）如图所示。
材料力学试验指导书
材料力学试验指导书一、引言材料力学试验是评估材料力学性能的重要手段，通过对材料进行不同的试验，可以获取材料的力学性能参数，为工程设计和材料选择提供依据。
本指导书旨在提供材料力学试验的详细步骤和操作要点，以确保试验结果的准确性和可靠性。
二、试验设备1. 材料力学试验机：型号XYZ-1000，最大载荷1000kN，精度等级为0.5级。
2. 试样制备设备：包括切割机、砂轮机、磨床等。
3. 试验测量设备：包括应变计、位移计、力传感器等。
三、试验准备1. 材料选择：选择符合试验要求的材料，例如钢材、铝合金等。
2. 样品制备：根据试验要求，制备符合标准尺寸的试样，并进行必要的表面处理。
3. 试验环境：确保试验室环境温度恒定，并消除外部干扰因素。
四、试验步骤1. 弹性模量试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 计算弹性模量：根据施加的载荷和应变数据，计算试样的弹性模量。
2. 屈服强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 确定屈服点：根据载荷-应变曲线，确定试样的屈服点。
3. 拉伸强度试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的应变。
c. 计算拉伸强度：根据最大载荷和试样的原始横截面积，计算试样的拉伸强度。
4. 断裂韧性试验a. 安装试样：将试样放置在试验机上，确保试样与试验机夹具接触良好。
b. 施加载荷：以恒定速度施加载荷，记录载荷和相应的位移。
c. 计算断裂韧性：根据载荷-位移曲线，计算试样的断裂韧性。
五、数据处理与分析1. 数据记录：将试验过程中的载荷、应变、位移等数据记录下来。
2. 数据处理：对试验数据进行处理，包括计算平均值、标准差等统计参数。
材料成型及控制工程实验指导书
四、实验原理
1. 金相显微镜的使用
金相分析是研究材料内部组织和缺陷的主要方法之一，它在材料研究中占有重要的地位。利用金相显微镜将试样放大100～1500倍来研究材料内部组织的方法称为金相显微分析法，是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。原材料的检验、铸造、压力加工、热处理等一系列生产过程的质量检测与控制需要使用金相显微镜，新材料、新技术的开发以及跟踪世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相显微镜。因此，金相显微镜是材料领域生产与研究中研究金相组织的重要工具。下面就金相显微镜的原理、构造及使用作一般介绍。
实验十二 非稳态传热试验 58
实验十三 凝固过程及变质处理对合金组织的影响 62
实验十四 细丝CO2气体保护焊熔滴过渡工艺 66
实验十五 脉冲氩弧焊 72
实验十六 杯冲实验 78
4.选修课实验
实验十七 测试系统的调整与等强度梁标定 82
实验十八 组桥、轧制力传感器的压力标定 86
实验十九 动态特性实验 91
F1—物镜焦距。
而A′B′再经目镜放大后的放大倍数则可由以下公式计算：
M目=D/F2
式中：D—人眼明视距离（250 mm）；
F2—目镜焦距。
显微镜的总放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积，即：
M总=M物×M目=250L/F1*F2
在使用中如选用另一台显微镜的物镜时，其机械镜筒长度必须相同，这时倍数才有效。否则，显微镜的放大倍数应予以修正，应为：
实验轧机操作安全守则
1. 开始实验前须检查轧机
（1）辊颈及各轴承处是否润滑；
（2）压下机构动作是否正常；
材料力学实验指导书
第一部分 材料的力学性能测试任何一种材料受力后都有变形产生，变形到一定程度材料就会降低或失去承载能力，即发生破坏，各种材料的受力——变形——破坏是有一定规律的。
材料的力学性能（也称机械性能），是指材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能，如强度、塑性、弹性和韧性等。
为保证工程构件在各种负荷条件下正常工作，必须通过试验测定材料在不同负荷下的力学性能，并规定具体的力学性能指标，以便为构件的强度设计提供可靠的依据。
材料的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、材料刚度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性和裂纹扩展特性等。
金属材料的力学性能取决于材料的化学成分、金相结构、表面和内部缺陷等，此外，测试的方法、环境温度、周围介质及试样形状、尺寸、加工精度等因素对测试结果也有一定的影响。
材料的力学性能测试必修实验为4学时，包括：轴向拉伸实验、轴向压缩实验、扭转实验。
§1－1 轴向拉伸实验一、实验目的1、 测定低碳钢的屈服强度eL R （s σ）、抗拉强度m R （b σ）、断后伸长率A 11.3（δ10）和断面收缩率Z （ψ）。
2、 测定铸铁的抗拉强度m R （b σ）。
3、 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。
注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。
二、设备及试样1、 液压式万能材料试验机。
2、 0.02mm 游标卡尺。
3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。
把原始标距段L 0十等分，并刻画出圆周等分线。
4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。
比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。
比例系数k 取5.65时称为短比例试样，k 取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k 取5.65。
非比例试样0L 与0S 无关。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书广州大学城建学院建筑工程系编写二零零四年六月内容提要本书为《材料力学》理论教学的配套教材——材料力学基本实验指导书。
书中主要介绍了低碳钢和铸铁材料的拉伸和压缩实验，以及合金钢梁的弯曲正应力电测实验，包括实验目的、实验设备、实验原理，实验方法与步骤以及思考题等内容。
书中还介绍了有关仪器和设备的使用。
前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。
材料力学中的一些理论和公式是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。
学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。
本书是根据广州大学城建技术学院开设的材料力学实验内容和实验仪器设备情况而编写的，由低碳钢和铸铁材料的拉伸、压缩实验，合金钢梁的纯弯曲正应力电测实验，以及相关仪器和设备的介绍组成。
编写时主要参考了刘鸿文、吕荣坤的《材料力学实验》、曹以柏、徐温玉的《材料力学测试原理及实验》，王绍铭等的《材料力学实验指导》，以及其他院校的有关实验教学资料。
由于水平和时间有限，本书难免有不足和错误，望广大读者给以批评指正。
学生实验须知1．实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。
2．按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。
3．进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。
4．保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。
5．实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。
实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。
6．实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定进行处理。
7．实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据；8．实验结束后，将仪器、工具清理摆正。
不得将实验室的工具、仪器、材料等物品携带出实验室。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书1000字一、实验目的1、了解力学性质的测试与测量2、掌握基本的测力与测长仪器的使用方法3、掌握单轴拉伸实验的操作方法与数据处理二、实验仪器与设备1、材料试验机2、应变计与测长仪3、称量设备4、电子计算器三、实验步骤1、准备工作A、计算标称断面积S0B、提取试样C、安装应变计与测长仪2、测量伸长量与负载A、启动材料试验机B、设定实验参数C、调整实验仪器D、按压测试按钮3、实验数据处理A、绘制应力—应变曲线B、获取张应力—伸长率数据四、实验操作规范1、实验师必须熟悉操作手册与工作规程2、操作人员必须了解实验步骤与流程3、操作时必须戴上手套与护目镜4、操作人员对试样的获取、切割及其尺寸要求必须熟悉5、实验计算时必须准确获得数据6、操作人员对于材料题材知识必须有一定了解7、试验操作结束之后必须将设备归位。
五、安全事项1、实验时要始终戴上护目镜2、机器启动前要动手检查是否安装好所有设备3、试样必须安全固定4、试验中不能随意调整测试参数5、实验结束后要关闭所有设备六、注意事项1、测试数据必须准确、详尽、真实2、试验过程必须认真、仔细、谨慎3、要了解材料性质与特性4、应邀请专业人士协助5、对试质不能过度使用七、结果1、应研究数据并得出结果2、结果表明了材料的性质与特征3、结果应反映材料的本质属性本实验实验中心客户向其技术支持人员提供了材料性能测试的详细信息以及试样。
本试验旨在帮助学生了解材料性质和特性，并掌握现代测力测量工具的基本使用。
实验计算的要求是准确和实际的，并反映材料的属性，而不是表面现象。
材料的力学性能实验指导书
材料的力学性能学生实验指导书试验一单向拉伸实验（2学时、必做）拉伸实验是最重要的应用最广泛的材料力学性能实验方法，它可以测定材料的弹性、塑性、强度、应变硬化和韧性等重要的力学性能指标，这些指标是研究新材料、合理使用现有材料、结构设计、预测材料的其它力学性能和改善材料力学性能等的基础。
基本要求：1）掌握金属拉伸性能指标的测定方法；2）学会正确使用和操作拉伸实验设备和仪器。
实验内容：1）观察拉伸实验过程中拉伸曲线与试样形状的变化及其对应关系；2）用图解法测定金属材料强度指标和塑性指标；3）用引伸计测定金属材料的弹性指标。
试验原理：用拉伸力将试样拉伸，一般拉至断裂以便测定力学性能。
实验指导：1、试验设备和条件1）试验机各种类型试验机均可使用，试验机误差应符合JJGl39—83《拉力、压力和万能材料试验机检定规程》或JJGl57—83《小负荷材料试验机检定规程》的1级试验机要求。
2）引伸计引伸计(包括记录器或指示器)应进行标定，标定时引伸计的工作状态应尽可能与试验时的工作状态相同。
经过标定的引伸计，在日常试验前应注意检查，当引伸计经过检修或发现异常，应进行标定。
3）试验速度应根据材料性质和试验目的确定。
除有关标准或协议另作规定外，拉伸速度一般应符合3～10 MPa/s 要求。
2、试样尺寸的测量：1）试样原始横截面积的测定圆形试样横截面直径应在标距的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处删得横截面积中最小值。
矩形试样横截面尺寸(宽度和厚度)应在标距的两端及中间处测量，选用三处测得横截面积最小值。
2）试样原始标距的标记和测量可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距，标记不应影响试样断裂，对于脆性试样和小尺寸试样，建议用快干墨水或带色涂料标出原始标距。
如平行长度比原始标距长许多(例如不经机加工试样)，可以标出相互重叠的几组原始标距。
比例试样原始标距的计算值，对于短比例试样应修约到最接近5mm的倍数，对于长比例试样应修约到最接近10mm的倍数。
材料力学实验指导书(正文)
实验一材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率 。
2．测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。
3．观察拉压过程中的各种现象，并绘制拉伸图。
4．比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性质的特点。
二、设备及仪器1．电子万能材料试验机。
2．游标卡尺。
图1-1 CTM－5000电子万能材料试验机电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。
它具有准确的加载速度和测力范围，能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。
由计算机控制，使得试验机的操作自动化、试验程序化，试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。
图示国产CTM －5000系列的试验机为门式框架结构，拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。
图1-2 试验机的机械原理图试验机主要由机械加载（主机）、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。
（1）机械加载部分试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。
由试验机底座（底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱）、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。
上横梁、丝杠、底座组成一框架，移动横梁用螺母和丝杠连接。
当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转，移动横梁便可水平向上或相下移动。
移动横梁向下移动时，在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验；在它的下部空间可进行压缩试验。
（2）基于DSP的数字闭环控制与测量系统是由DSP平台；基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环（力、变形、位移）控制系统；8路高精准24Bit 数据采集系统；USB1.1通讯；专用的多版本应用软件系统等。
（3） 微机操作系统试验机由微机控制全试验过程，采用POWERTEST 软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线；进行数据处理分析，试验结果可自动保存；试验结束后可重新调出试验曲线，进行曲线比较和放大。
可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。
材料力学实验指导书
材料力学实验指导书班级：姓名：学号：指导教师：土木学院力学实验室二00六年十月目录前言实验一金属拉伸试验 (1)实验二金属压缩试验 (6)实验三金属扭转试验 (9)实验四测定弹性模量E (12)电测应力分析 (15)实验五纯弯曲梁正应力的测定 (19)实验六弯扭组合变形主应力的测定 (23)附录一万能材料试验机简介 (28)附录二扭转试验机简介 (33)附录三WJ-3KN型拉伸测E值测试仪 (36)附录四材料力学实验装置 (37)附录五DH3818 静态电阻应变仪 (38)附录六常用工程材料的力学性质和物理性质前言材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分，是理论研究和解决工程实际问题的手段。
材料力学的基本任务是对各类型的构件作强度，刚度及稳定的计算和分析（包括用实验方法）。
这些计算和分析是工程技术人员在保证安全和最经济的使用材料前提下，为构建选择材料和尺寸的必要基础。
材料力学实验包括以下三方面的内容：第一、研究和检验材料的力学性能（机械性能），就是材料必须具有的抵抗外力作用而不超过允许变形或不破坏的能力，这种能力表现为材料的强度、刚度、韧性、弹性及塑性等。
第二、验证材料力学的理论和定律，材料力学的理论，往往到一定的简单假设为基础，这些假设多来自实验观察，而所建立的理论的正确性也必须经过实验的检验，因此验证理论的正确性也是材料力学实验的重要内容之一。
第三、实验应力分析，即采用电测法，初步掌握电测法的基本原理和方法，验证梁弯曲时正应力的分布和电测主应力实验学习用电测法定平面应力状态下的主应力大小和方向。
根据生产实际的需要和课程的特点安排了一些典型的实验项目，以期达到开发学生智力、分析问题和解决实际的能力。
材料力学实验包括学习实验原理、方法和技术、机器设备的原理和使用方法。
材料力学性能测定，验证材料力学理论和实验应力分析。
结合不同实验，让学生亲自动手，学会运用不同的设备，以培养学生的实验能力，为以后从事实际工作和科学研究打下坚实的基础。
-材料成型及控制工程实验指导书
-材料成型及控制工程实验指导书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：材料成型及控制工程实验指导书赵玉梅彭道衡王金凤编写材料工程系2000年修订目录1、冶金综合性能实验（二） (1)2、CO2气体保护焊工艺及设备实验 (7)3、焊条配制综合性试验 (10)4、热轧低合金结构钢斜Y型坡口焊接性试验 (14)5、弧焊变压器结构及交流电弧波形测试 (18)6、弧焊整流器结构及电源外特性测试 (22)7、钨极氩弧焊工艺及设备实验（一） (26)8、钨极氩弧焊工艺及设备实验（二） (29)9、埋弧自动焊机工艺及设备实验 (32)10、钎焊工艺实验（一） (35)11、钎焊工艺实验（二 (39)12、点焊工艺实验 (43)13、CO2气体保护焊工艺实验 (46)14、交流式点焊工艺实验 (49)15、激光焊接工艺实验 (52)冶金综合性能实验（二）必做所属课程材料成型原理实验学时8h 实验性质综合性实验要求本实验综合了《焊接冶金学》焊接化学冶金原理、焊接缺陷、焊接金相组织,《材料成型原理》课程中的金属凝固原理、焊缝及热影响区的组织和性能应用等知识；使学生综合运用以上知识对焊接冶金学及金相组织及性能的影响因素进行综合分析，提高学生的动手能力和综合分析能力。
一、实验目的1、掌握堆焊、角接、坡口对接及单层单道焊、多层多道焊的焊接技术；2、掌握手工电弧焊焊缝常见缺陷及实验时形成该缺陷的原因；3、掌握金相试样制取技术，观察焊接接头的微观组织，且能分析焊缝组织产生的机理；4、分析母材、焊材、焊接方法、预热温度、焊接层数在堆焊、角接、坡口对接等焊接方法对焊缝组织性能、焊接接头质量的影响；二、要求1、根据给定实验条件，应用所学的实验优化设计的知识，设计正交实验表，选择实验方法。
2、给定条件：①母材：45钢、Q235；②焊材：J507（φ3.2、φ4.0）、J422（φ3.2、φ4.0）③焊接方法：堆焊、坡口对接、角接；④温度：室温、160℃预热、270℃预热；⑤焊接层数：单层单道焊、多层多道焊；如表1所示。
材料力学性能实验指导书
第一章 材料的力学性能试验材料的力学性能试验是工程中广泛应用的一种试验，它为机械制造、土木工程、冶金及其它各种工业部门提供可靠的材料的力学性能参数，便于合理地使用材料，保证机器（结构）及其零件（构件）的安全工作。
材料的力学性能试验必须按照国家标准进行。
第一节 拉伸试验一、实验目的1.验证胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：弹性模量E 。
2.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力s σ和抗拉强度b σ。
3.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。
4.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。
5.绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。
二、实验设备和仪器1.万能试验机。
2.引伸仪。
3.游标卡尺。
三、实验试样按照国家标准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1-1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1-1 拉伸试样（a ）圆形截面试样；（b ）矩形截面试样四、实验原理与方法 1.测定低碳钢的弹性常数实验时，先把试样安装在万能试验机上，再在试样的中部装上引伸仪，并将指针调整到0，用于测量试样中部0l 长度（引伸仪两刀刃间的距离）内的微小变形。
材料成型控制技术基础实验指导书
《材料成型控制技术基础》实验指导书适用专业:材料成型及控制工程课程代码: 6000179总学时:56总学分: 3.5 编写单位:材料科学与工程学院编写人:魏晓伟廖东波审核人:审批人:目录实验一热电偶的校验 (1)实验二涡流式称重传感器-涡流式电子秤 (4)主要参考文献 (6)实验一热电偶的校验一、实验目的和任务通过实验，掌握热电偶的原理，熟悉一般热电偶校验时所需的仪器装置和使用方法，掌握校正方法和数据处理步骤。
二、实验仪器、设备及材料1、SX2-4-10型箱式电阻炉及KSD-S型温度控制仪一套；2、CSY－998型传感器实验仪；3、标准热电偶（二级标准铂铑10—铂热电偶）和被校热电偶及补偿导线若干；4、水银温度计一只。
三、实验原理1、二种不同的导体互相紧密连接（焊接）在一起组成闭合回路时，当两个接点温度不同时，回路中就会产生电动势，从而产生电流，这一现象称为热电效应。
产生的电动势叫做热电势，通常把这两种不同导体的组合叫做热电偶。
测量时，其中一个接点温度固定，叫做冷端（自由端），另一接点置于被测温度场中，叫做热端（工作端），这时回路热电势的大小只随热端温度的变化而变化，从而可以通过测量回路热电势然后查阅相应分度表，测出热端对应的温度。
2、热电偶在使用较长一段时间后，其热电势和温度的关系可能发生变化而导致测量误差。
为了保证测量时准确可靠，应定期进行校验，以确认热电偶是否超过允许误差范围或对其热电曲线进行修正。
一般工作热电偶允许误差见表1所列。
表1 热电偶电势允许误差表3、校验热电偶通常采用相对比较法，即用高一级的热电偶和被校热电偶直接比较。
如图一为热电偶校验装置简图。
标准热电偶（二级标准铂铑10－铂热电偶，S分度）测得的温度可直接由温度控制仪读取，被校热电偶（K分度）的热电势由CSY－998型传感器实验仪测量并读取，通过查阅被校热电偶的分度表可以得到被校热电偶测得的温度值。
图一实验各装置连接图四、实验步骤1、连线前先将F/V表切换开关置“200mv”档，差动放大器“增益”旋钮调至最小；2、按照图一将各实验装置之间的连线连接好，并检查无误，在连接热电偶和差动放大器时，红色的补偿导线为正，棕色（K分度）或绿色（S分度）的为负，注意不要接反；3、打开CSY－998型传感器实验仪主电源开关和副电源开关，调节差动放大器的“调零”旋钮使F/V表显示“0”；4、通电升温，在测试点附近恒温。
工程材料的力学性能试验指导书
实验一、拉伸破坏实验拉伸试验、是研究材料力学性能的最基本试验，方法简单，数据可靠。
工矿企业，研究所一般都用此类方法对材料进行出厂检验或进厂复检，用测得的σs、σb(σ0.2)、δ和Ψ等指标来评定材质和进行强度、刚度计算。
因此，对材料进行轴向拉伸试验和压缩试验具有工程实际意义。
不同材料在拉伸过程中表现出不同的力学性能和现象。
低碳钢和铸铁分别是典型的塑性材料和脆性材料。
低碳钢材料具有良好的塑性，在拉伸试验中弹性、屈服、强化、和颈缩四个阶段尤为明显和清楚。
实验目的1、观察分析低碳钢的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程，比较其力学性能。
2、测定低碳钢的σs、σb、δ、Ψ；测定铸铁的拉伸强度极限σb 。
3、了解材料试验机的结构原理，掌握操作方法。
二、实验设备1、电子万能试验机。
2、液压式万能试验机。
3、X—Y记录仪。
4、游标卡尺。
三、拉伸试样试样的制备应按照相关的产品标准或GB/T 2975的要求切取样坯和制备试样。
试验表明，所用试样的形状和尺寸，对其性能测试结果有一定影响。
为了使金属材料拉伸试验的结果具有可比性与符合性，国家已制定统一标准。
依据此标准，拉伸试样为比例试样，试样的横截面形状为圆形。
这两种试样便于机加工，也便于尺寸的测量和夹具的设计。
本试验所用的拉伸试样是经机加工制成的圆形横截面的长比例试样,即L=10d。
如图1所示。
图1 拉伸试件四、实验原理和方法1. 低碳钢拉伸实验（1）屈服极限σs及强度极限σb的测定试样加载到达屈服阶段时，低碳钢的P －Δl 曲线呈锯齿形（图1-2）。
与最高载荷对应的应力称为上屈服极限，它受变形速度和试样形状的影响，一般不作为强度指标。
同样，载荷首次下降的最低点（初始瞬时效应）也不作为强度指标。
一般把初始瞬时效应之后的最低载荷Ps 对应的应力作为屈服极限σs ，以试样的初始横截面面积A0除Ps ，即得屈服极限。
0A P ss =σ屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力（图1-2）。
材料力学性能-实验指导书
实验一 低碳钢的拉伸试验任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。
材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学性能。
通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。
例如：弹性模量E 、比例极限σp 、上和下屈服强度σeu 和σeL 、强度极限σm 、延伸率δ、收缩率Ψ。
除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。
按国标GB/T228-2002，拉伸试样如图1所示。
实验段直径mm d 100=,标距mm l 1000=。
一、实验目的1．研究低碳钢的应力——应变曲线拉伸图。
2．确定低碳钢在拉伸时的力学指标（比例极限σp 、下屈服强度σeL 、强度极限σm 、延伸率δ、断面收缩率Ψ）。
3. 观察低碳钢拉伸时的断口特征，并与其他形式的断口相比较。
二、实验原理在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径0d 和标距0l 。
实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。
然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（l F ∆-曲线，见图2）或应力-应变曲线（εσ-曲线，见图3），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：σεa b c e f αP σb σgf 'h s σo d d 'Δl Fs F b F 图2 图3 0d 0l 图1 拉伸试件（1）弹性阶段（Ob 段）在拉伸的初始阶段，εσ-曲线（Oa 段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。
线性段的最高点称为材料的比例极限（P σ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。
线性阶段后，εσ-曲线不为直线（ab 段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
《材料力学性能》实验指导书2011
实验一 材料的静拉伸实验一、实验目的（1）学习使用万能试验机，掌握其操作规程；（2）测试材料的静拉伸力学性能指标，并对材料的变形特点进行分析；二、基本原理将试样（标准的光滑圆柱试样）装在拉伸试验机上，缓慢轴向加载，使试样伸长，直至被拉断（条件：温度、应力状态、加载速率是确定的）。
由试验机自动记录施加于试样的外力与伸长变形量之间的关系曲线。
通过拉伸试验可以揭示材料在静载荷作用下常见的三种失效形式：过量弹图1 常用拉伸试样图2 低碳钢的力－伸长曲线性变形、塑性变形、断裂。
拉伸曲线说明了当载荷由零逐渐增加时，材料变形的过程和规律：（a）OP－线弹性变形（b）Pe－非线弹性变形（c）eA－弹性＋塑性变形（d）AC－屈服（e）CB－均匀塑性变形（f）B－缩颈点（g）Bk－不均匀集中塑性变形用静拉伸实验得到的应力－应变曲线，可以求出许多重要的性能指标：（1）E――主要用于刚度设计；（2）σs、σb――主要用于零件的强度设计；（3）δ、ψ――为材料载冷热变形时的工艺性能作参考；三、实验仪器及材料万能试验机1台实验用材料：低碳钢、铸铁四、实验内容与步骤(1) 熟悉万能试验机的构造，并按其要求装夹试样。
(2) 给试样施加轴向静载荷直至拉断，观察试样的变形过程及变形规律，并记录力－伸长曲线或应力－应变曲线。
(3) 取下试样，观察试样断口的宏观形貌特征。
五、实验报告(1) 简述万能试验机的构造及测量原理；(2) 画出试样的力-伸长曲线或应力-应变曲线，获得刚度、强度、塑性指标；(3) 画图示意并说明试样断口的宏观形貌特征。
(4) 分析影响拉伸试验结果的主要因素。
实验二 金属硬度的测试一、实验目的(1)掌握金属布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理和测定方法；(2)了解各种硬度试验方法的特点、应用范围及选用原则；(3)学会正确使用各种硬度计。
二、金属硬度试验方法金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
《材料力学性能》实验指导书2
实验一金属材料硬度实验一、实验目的1、了解布氏硬度和洛氏硬度的测定方法。
2、掌握布氏、洛氏硬度试验计的基本构造和操作方法。
二、实验内容及步骤1、布氏硬度的测定布氏硬度的测定在HB-3000型布氏硬度机上进行。
(1)实验原理布氏硬度数值通过布氏硬度试验测定。
布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量表面压痕直径来计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得的商。
使用淬火钢球压头时用符号HBS，使用硬质合金球压头时用符号HBW，计算公式如下：HBS（HBW）=0.102式中：F—试验力（N）；D—球体直径（mm）；d—压痕平均直径（mm）。
由上式可以看出，当F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。
所以在测定布氏硬度时，只要先测得压痕直径d，即可根据d值查有关表格得出HB值，并不需要进行上述计算。
国家标准GB231-1984规定，在进行布氏硬度试验时，首先应选择压头材料，布氏硬度值在450以下（如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的钢材等）时，应选用钢球作压头；当材料的布氏硬度值在450~650时，则应选用硬质合金球作压头。
其次是根据被测材料种类和试样厚度，按照表1—1所示的布氏硬度试验规范正确地选择压头直径D、试验力F和保持时间t。
布氏硬度习惯上只写出硬度值而不必注明单位，其标注方法是，符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后面按以下顺序用数值表示试验条件：球体直径、试验力，试验力保持时间（10~15s不标注）例如：120HBS10/1000/30，表示直径10mm钢球在9.80KN（1000kgf）的试验力作用下，保持30s测得的布氏硬度值为120。
500HBW5/750，表示用直径5mm的硬质合金球在7.35KN（750kgf）试验力作用下，保持10~15s测得的布氏硬度值为500。
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材料力学性能实验指导书（材料成型及控制工程专业）张学萍沈阳理工大学二零一二年三月目录实验一硬度实验......................................................................... (3)前言《材料力学性能》这门课的实验是该课的重要组成部分，是该理论课的基础，正确地掌握实验的理论和方法，对提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力有重要意义。
编写本实验指导书，是根据《材料力学性能》教学大纲及教材的有关内容、又根据我院设备、仪器实际情况编写的，这样，与教材的内容相一致，便于安排实验教学。
本实验指导书适用于：材料成型及控制工程专业编者2012 年3月实验一硬度实验一.实验目的1.掌握洛氏、布氏硬度的基本原理及测试方法。
2.根据材料的性质正确选择硬度计类型及压入条件。
3.熟悉各种硬度值之间的换算。
二、实验内容用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度；用布氏硬度计测定45刚退火后的硬度。
三、概述硬度试验操作简便，对工件损伤小，可在零件上直接测试，故在生产实践中应用很普遍。
硬度所表征的不是一个确定的物理量，它是衡量材料软硬程度的一种性能指标。
硬度值的意义随试验方法而不同。
硬度试验基本上可分为压入法和刻划法。
对于以压入法进行的硬度试验，其硬度值是表示材料抵抗另一物体压入其表面的能力，洛氏、布氏和维氏硬度都属于压入法硬度试验。
（一）洛氏硬度试验法。
1.洛氏硬度是以压痕的深度来表示材料的硬度值。
图1-1为洛氏硬度试验原理图。
测试洛氏硬度时，用规定的压头，先后施加两个负荷：预负荷F0和主负荷F1。
总负荷F= F0+F1。
图1-1中，0-0位置为未加负荷时的压头位置；l-l位置为施加10kg预负荷后的位置，压入深度为h1；2-2位置为加上主负荷后的位置，此时压入深度为h2；3-3位置图1-1 洛氏硬度试验原理为卸除主负荷后由于弹性变形的恢复而使压头略微提高的位置，此时压头的实际压入深度为h3。
由主负荷引起的残余压入深度h=h3-h1，用此来衡量金属硬度值的大小。
若直接用h来表示硬度，则会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值反而大的现象。
不符常规。
为了适宜人们认为数值愈大硬度值愈高的习惯概念，人为规定，用一常数K 减去h 来表示硬度的太小，并规定每0.002mm 为一个洛氏硬度单位。
因此，洛氏硬度值的计算公式可写成：002.0)(13h h K HR --=式中：h 1—预加负荷压入试样的深度(mm)； h 3—卸除主负荷后压人试样的深度(mm)；K 一常数。
A 和C 标尺K=0.2mm ，B 标尺K=0.26mm 。
因此，洛氏硬度值的计算公式还可以写成：002.0100)HRA ( HRC 13h h --=或0.002h -h -130 HRB 13=试验时，可选用不同的压头和不同的主负荷，洛氏硬度标尺也随之变化。
表1-1为各种洛氏标尺及试验条件。
表1-1 中最常用的是HRA 、HRB 、HRC 等三种。
表1-2为这三种洛氏硬度标尺的试验条件和应用。
表1-2 三种洛氏硬度标尺的试验条件和应用2. 洛氏硬度计的操作规程洛氏硬度计由机体、加荷机构、测深机构和压头等组成。
1）根据试样的材质、形状和尺寸选择压头、负荷，并安装到位；2）试样平放在载物台上，将压头对准试样表面待测部位；3）顺时针转动载物台升降手柄使试样接触压头，继续转动手柄使百分表的小指针指向红点，这表明预负荷已加完，此时要求大指针不偏离刻度盘零点±5个刻度；4）转动刻度盘使其零点对准大指针；5）扳动加荷手柄施加主负荷，施荷时闻4～6秒，然后平稳地把手柄扳回到卸荷位置；6）从刻度盘的相应标尺读出指针所指的硬度值；7）逆时针旋转手轮，取出试样，测试完毕。
测试洛氏硬度时应注意：①为保证试验结果的精度，试样表面应平整、无油污、无氧化皮及凹坑等；试样的厚度不应小于压痕深度的l0倍。
②两相邻压痕中心距离及压痕中心至试样边缘距离均不得小于3mm 。
③洛氏硬度试验如在圆柱或球形表面进行时，应对试验结果加以校正。
校正值可通过下列计算公式求得：对圆柱面： 101006 HRC ⨯-=∆D HRC对球面：1010012HRC ⨯-=∆DHRC式中：△HRC ——应加上的校正值； HRC ——球面或圆柱面的硬度； D ——球或圆柱的直径。
④试样的安装必须保证压头所施加的作用力垂直于待测面，对于弯曲及其他不规则形状的试样，必须采用相应的专用工作台。
如对圆柱式样须用V 形工作台； ⑤每个试样的试验次数不应少于两次，取其平均值。
(二)布氏硬度试验法布氏硬度与材料其他的机械性能关系密切，尤其是与抗拉强度极限存在近似的换算关系：σb =K·HB （其中K 为常数，不同的材料有不同的K 值），这在生产中有很重要的意义。
１．布氏硬度的测试原理图1—2为布氏硬度测试原理图。
用一定大小的负荷P(公斤力)，把直径力D （mm ）的淬火钢球压人被测试样的表面，保持一定时间后卸除负荷。
测量试样表面压痕的直径d ，计算出布氏硬度值，用符号HB 表示。
该值的大小就是试样表面压痕单位面积上所承受的压力。
即：222)kg/mm D -D(D 2P/Dh P/ P/F HB d -===ππ 式中：D ——钢球直径(mm)；P ——试验负荷(有3000；1000；750；250等)； d ——压痕直径(mm)。
图1-2 布氏硬度测试原理图 图1-3压痕相似原理由于金属材料软硬不一，薄厚不同，若只采用一种标准负荷P 和钢球直径D ，就会出现这种现象：若对硬的材料合适，对软的材料就可能使钢球陷入材料内；若对厚的材料适用，对薄的材料就可能压透。
因此，实际进行布氏硬度试验时，要求选用不同的负荷P 和钢球直径D 。
但对于同一种材料采用不同的P 和D 进行试验，能否得到相同的布氏硬度值，关键在于压痕的几何形状是否相似。
图1－3表示两个不同直径的压头D 1和D 2在不同载荷P 1和P 2作用下，压入金属表面的情况。
有图可得出：d=Dsin 2Dsin d ϕ=即：)2/sin 11(222ϕπ--⋅=D P HB 由上式可看出，假若压入角ϕ不变时,为使同一材料的HB 值相同，还应保持P /D 2也为常数。
国标GB231—63中规定布氏硬度试验时P/D 2的比值为30、10、2.5三种。
根据金 属材料种类，试样硬度范围和厚度的不同按表1—3选择P 、D 及加荷时间。
表1-3 布氏硬度试验的规范2.布氏硬度的表示方法：例如用D=10mm，P=3000kg，负荷保持时间为10秒时所测得的硬度值为280，则表示为HB280。
在其它条件下测得的HB值应注以相应的试验条件，例如HB5/250/30100，表示D=5mm，P=250kg，负荷保持时间为30秒的条件下测得的HB值为100。
3.布氏硬度计的操作规程(以HB——3000B型为例)布氏硬度计由机体、工作台、加荷机构、换向开关系统（电子控制系统）和压入头等部分组成。
1)根据材料选择负荷、压入头及施荷时间；2)把载物台、负荷、压入头装好；3）首先打开开关，接通电源，此时电源指示灯亮。
实验力选择好后，按动实验力保持时间按钮（12秒、30秒或60秒）4)将试样放到载物台上，顺时针转动手轮使载物台缓缓上升，试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动，按动启动按钮，硬度计即可自动完成一个工作循环。
；5)试验结束后，转动手轮，取下试样，用读数显微镜测量试样表面的压痕直径。
6)根据压痕直径、负荷大小、钢球直径查硬度换算表或用公式计算均可得出布氏硬度值。
附表1－5列出布氏硬度试验中压痕直径与硬度值之间的关系。
4.布氏硬度试验中的注意事项1)试样表面应光滑、无氧化皮和污物；2)试样的厚度应不小于压痕深度的l0倍；3)相邻压痕中心距离不小于压痕直径的四倍，压痕中心距试样边缘的距离应不小于压痕直径的2.5倍；4)压痕直径应在0.25D<d<0.6D范围内，否则试验结果无效；5)只可用来测定硬度小于HB450的金属材料。
2PH d==（kg/mm2）.1P/F/8544两次测量的算术平均值，即为此压痕对角线长度。
根据已得出的压痕对角线的长度和所用的试验力，在维氏硬度值换算表中查出硬度值，取下试件，即完成一次试验。
(四)各种硬度间的换算附表1-7中列出布氏、洛氏和维氏硬度间的换算。
洛氏硬度和布氏硬度之间有一定的换算关系。
对钢铁材料而言，HB≈2HRB HB≈10HRC（只当HRC=40~60范围）四、实验仪器、设备及材料HRS-150型洛氏硬度计；HR-150A型洛氏硬度计；HB-3000B型布氏硬度计读数显微镜。
45钢退火件；45钢或T10钢淬火件；纱布等。
五、实验步骤1.分组熟悉各种硬度计的构造及操作方法。
2.用砂纸打磨试样的表面3.进行硬度测定，洛氏硬度（HRB、HRC）每个试样测三点，取平均值并记录在下表中；，布氏硬度（HB）每个试样测两点，然后用读数显微镜测试样表面的压痕直径，测得结果查表1-5确定试样的硬度值，取两点的平均值并记录在下表中。
洛氏硬度六、实验报告要求1.认真填写实验内容、实验目的、实验仪器、设备及材料、布氏、洛氏硬度计的测定原理、实验步骤；2.填好上述二表；3.选择下列三种材料所用的硬度计类型（要全面）及压入条件：（1）60钢淬火件；（2）20钢淬火后高温回火（调质处理）；（3）20钢退火件；（4）铝合金；4.认真回答思考题。
七、实验成绩评定按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。
附表1-5 压痕直径与布氏硬度对照表注：1.本表摘自国家标准金属布氏硬度试验法（GB231-63）中规定的数据。
2.表中压痕直径D=10mm钢球的试验数据，如用D=5mm或D=2.5mm钢球试验时，则所得压痕直径应分别增加到2倍或4倍。
例如用D=5mm钢球在750kgf载荷下所得的压痕直径为1.65mm，则在查表时采用1.65×2=3.30mm，而其相应硬度值为341。
附表1-7 各种硬度（布氏、洛氏、维氏）换算表注：1.本表摘自国家标准GB1172-74中所列的数据；2.表中带有括号“（）”的硬度值仅供参考。