材料力学实验参考
3-材料力学实验报告(弯曲)
测点 1 的平均读数差Δ A1 平=
1 平 A1 平 10
6
梁的材料: 梁的弹性模量 梁的截面尺寸 加载位置
低碳钢(Q235) E=200GPa 高 H= a=
WZ bH 6
2
宽 b=
抗弯截面模量
平均递增载荷
P平
P平 2
与Δ P 相应的弯矩 M
max
a
四、测点 1 实验应力值与理论应力值的比较
1 实 E . 1 平
1理
M
max
WZ
误差:
1 理 1实 1理
100 %
五、回答问题 1.根据实验结果解释梁弯曲时横截面上正应力分布规律。
2.产生实验误差的原因是由哪些因素造成的?
审阅教师
材 料 力 学 实 验 报 告(二)
实验名称:弯曲正应力实验
实 验 地 点 指 导 教 师 小 组 成 员 实验日期 班级、学号 报 告 人
一、实验目的
二、实验设备及仪器
设备型号、名称 其他
三、实验记录
载荷 (kgf) 测点 1 读数 Δ A1 A1 测点 2 A2 Δ A2 电阻应变仪读数 测点 3 A3 Δ A3 测点 4 A4 Δ A4 测点 5 A5 Δ A5
材料力学实验参考
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验(实验一)一、目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率,测定铸铁拉伸时的强度极限。
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)。
3、测定压缩时低碳钢的屈服极限。
和铸铁的强度极限。
4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象,并进行比较。
5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。
二、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、拉伸试祥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L0)与试件直径d。
必零满足L0/d0=10或5,其延伸率分别记做和δ10和δ52、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≤≤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图2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: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得强度极限为延伸率δ及断面收缩率φ的测定,试样的标距原长为L0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L1延伸率应为断口附近塑性变形最大,所以L1的量取与断口的部位有关,如断口发生于Lο的两端或在Lο之外,则试验无效,应重做,若断口距L。
材料力学实验报告参考答案(标准版)
目录一、拉伸实验二、压缩实验三、拉压弹性模量E测定实验四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验五、扭转破坏实验六、纯弯曲梁正应力实验七、弯扭组合变形时的主应力测定实验八、压杆稳定实验一、拉伸实验报告标准答案实验目的:见教材。
实验仪器见教材。
实验结果及数据处理:例:(一)低碳钢试件试验前试验后最小平均直径d=10.14mm 最小直径d= 5.70mm 截面面积A=80.71mm 2截面面积A 1=25.50mm 2计算长度L=100mm计算长度L 1=133.24mm试验前草图试验后草图强度指标:P s =__22.1___KN 屈服应力σs =P s /A __273.8___MP a P b =__33.2___KN 强度极限σb =P b /A __411.3___MP a塑性指标:1L -L100%Lδ=⨯=伸长率33.24%1100%A A Aψ-=⨯=面积收缩率68.40%低碳钢拉伸图:(二)铸铁试件试验前试验后最小平均直径d=10.16mm最小直径d=10.15mm截面面积A=81.03mm2截面面积A1=80.91mm2计算长度L=100mm计算长度L1≈100mm 试验前草图试验后草图强度指标:最大载荷Pb=__14.4___KN强度极限σb =Pb/A=_177.7__M Pa问题讨论:1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。
材料力学实验资料1
实验一 拉伸实验拉伸试验、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。
一、 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、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 s s =σ屈服阶段过后,进入强化阶段,试样又恢复了承载能力(图2)。
材料力学实验报告-举例
实验一拉伸实验一、实验目的1.测定低碳钢(Q235)的屈服点σ,强度极限bσ,延伸率δ,断面收缩率ψ。
s2.测定铸铁的强度极限σ。
b3.观察低碳钢拉伸过程中的各种现象(如屈服、强化、颈缩等),并绘制拉伸曲线。
4.熟悉试验机和其它有关仪器的使用。
二、实验设备1.液压式万能实验机;2.游标卡尺;3.试样刻线机。
三、万能试验机简介具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机,万能材料试验机一般都由两个基本部分组成;1)加载部分,利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形,从而使试件受到力的作用,即对试件加载。
2)测控部分,指示试件所受载荷大小及变形情况。
四、试验方法1.低碳钢拉伸实验(1)用画线器在低碳钢试件上画标距及10等分刻线,量试件直径,低碳钢试件标距。
(2)调整试验机,使下夹头处于适当的位置,把试件夹好。
(3)运行试验程序,加载,实时显示外力和变形的关系曲线。
观察屈服现象。
(4)打印外力和变形的关系曲线,记录屈服载荷F s=22.5kN,最大载荷F b =35kN。
(5)取下试件,观察试件断口: 凸凹状,即韧性杯状断口。
测量拉断后的标距长L1,颈缩处最小直径d1 Array低碳钢的拉伸图如图所示2.铸铁的拉伸其方法步骤完全与低碳钢相同。
因为材料是脆性材料,观察不到屈服现象。
在很小的变形下试件就突然断裂(图1-5),只需记录下最大载荷F b =10.8kN 即可。
b σ的计算与低碳钢的计算方法相同。
六、试验结果及数据处理表1-2 试验前试样尺寸表1-3 试验后试样尺寸和形状根据试验记录,计算应力值。
低碳钢屈服极限 MPa 48.28654.78105.223=⨯==A F s s σ低碳钢强度极限 MPa 63.44554.7810353=⨯==A F b b σ低碳钢断面收缩率 %6454.7827.2854.78%100010=-=⨯-=A A A ψ低碳钢延伸率 %25100100125%10001=-=⨯-=L L L δ铸铁强度极限 MPa 53.13754.78108.103=⨯==A F b b σ七、思考题1.根据实验画出低碳钢和铸铁的拉伸曲线。
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
(1) 应力-应变曲线为一段微弯曲线; 无明显的直线部分, 无屈服、 无颈缩现象;
在较小的应力下被拉断;
(2) 拉断前的变形小,延伸率很小, 是典型的脆性材料;
(3)强度极限 脆性材料只有唯一的强度指标
b
试件拉断时所能承受的最大应力; (4) 测定指标
强度极限
b
强度极限
δ
返回目录
三、铸铁压缩实验
1 2
1
U
BD
E 4
R1 R1
R R
3
3
EK 4
1
3
EK 4
2
1
4.全桥测量:桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。 输出的桥压为:
U BD
EK 4
EK 4 4
1 2 3 4
1
温度补偿片(¼桥测量或称单点测量)
1、实验目的
1.观察和比较低碳钢(Q235钢)和铸铁压缩时的
变形和破坏现象。
2.测定压缩时低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度
极限σb。
2、实验设备
1.电子万能试验机
2.游标卡尺
3、实验概述
试件:
短圆柱:
以免被压弯;
实验设备:
放置试件
实验结果:
压缩破坏特点
①、无明显的直线部分、 无屈服、无颈缩; ②、压缩强度极限 bc 明显增大; 压缩强度极限 bC =(4~5)拉伸强度极限 bt ③、断面:
测G
1)测量试件直径,方法同上; 2)准确测量标距。测量时,注意固定杆的固定刀口 在其杆宽的中间位置; 3)测量百分表的触头距试件轴线之距离b; 4)分五次加载,每加一次,记录下百分表的读数; 5)分析实验数据,并代入公式(2)求出剪切弹性模 量G;
材料力学实验
同时受到弯曲和扭转两种载荷作用下,用应变仪
测定已知点在不同方向上的应变值,并计算出实
验的正应力,从而验证理论计算值。
理论值计算主应力公式
1, 2
1 2
(
x
( x )2 4(t xy)2 )
tg 2 2t xy x
实验六 弯扭组合变形主应力测试 实验
利用已知参数的材料和专用设备,在标准试件
选择测力度盘。调整指针,对准零点,并调整自 动绘图器。
实验二 金属材料的压缩实验
四、实验步骤
3)安装试件 将试件两端面涂以润滑剂,然后准确地放在试验
机球形承垫的中心处。 4)检查试件 5)进行试验
缓慢均匀地加载,注意观察测力指针的转动情况 和绘图纸上的压缩图,以便及时而正确地测定屈服载 荷,并记录下来。
4、记下试验中试样屈服时的扭矩Ts和破坏时的最大扭矩Tb。
5、试样扭断后,立即关机,取下试样,试验结束。
实验三 金属材料的扭转实验
五、思考题
1.铸铁试件扭转实验,从加载到破坏你看到哪些现象。 2.为什么铸铁试件在扭转时沿着与轴线大致成45°的斜截 面上破坏? 3.低碳钢试件扭转实验,从加载到破坏你看到哪些现象。 4.分析两种材料的断口形状及产生原理。 5.铸铁在压缩和扭转破坏时,其断口方位均与轴线大致 成45°角,其破坏原因是否相同?
实验五 测定材料的剪切弹性模量
四、实验步骤
1.卡取试件直径,为了避免试件加工的锥度和椭圆度 影响,在标距 内选取3个卡点,3个卡点的位置分别选 在标距中间和接近标距的两端。
2.将已卡取直径为 、长为260mm的试件安装在NY— 4型测G扭转试验机上,并固紧。
3.调整两悬臂杆的位置。 4.调整设备加码进行试验。
材料力学实验-自学
二、试验仪器 1.扭转试验机; 2.扭角仪。
扭转试验
三、试样 1.测低碳钢G采用自制试样:
d l
2.测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试样:
d0
扭转试验
四、试验原理 1.低碳钢切变模量G
T
j
Dd
O
j
Tl GIp
G
Tl
Ipj
Fal
Ipj
l d
a
b
t
D 2
Dd
2
d
薄壁圆筒的弯扭组合变形
2.布片示意图
D
B
C
A
C
D
B
A
R12 R11
R10
R9 R8
R7
R6 R5
R4 R3 R2 R1
A、B、C、D四点 各贴45o、0o、45o 应变花
约定蓝线应变片 为45o ,白线为 0o ,绿线为45o
薄壁圆筒的弯扭组合变形
3.等量逐级加载法
4.指定点(B、D)的主应力大小及方向 共用温度补偿片的半桥接法,一个载荷水
轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘
F
R1
R2
s 1 E1
FF
R1
F R2
温度自补偿,测量
电压得到有效放大:
U
BD
E 4
K
(1
T
2
T
)
E 4
K
(1
)
1
电测法基本原理
2.已知主应力方向的二向应力状态 扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒
R1
45o
R2 45o
U BD
E 4
K (1
材料力学实验报告标准答案
创作编号:GB8878185555334563BT9125XW创作者:凤呜大王*力学实验报告标准答案长安大学力学实验教学中心目录一、拉伸实验 (2)二、压缩实验 (4)三、拉压弹性模量E测定实验 (6)四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验 (8)五、扭转破坏实验 (10)六、纯弯曲梁正应力实验 (12)七、弯扭组合变形时的主应力测定实验 (15)八、压杆稳定实验 (18)创作编号:GB8878185555334563BT9125XW创作者:凤呜大王*一、拉伸实验报告标准答案实验目的:见教材。
实验仪器见教材。
实验结果及数据处理:例:(一)低碳钢试件强度指标:=__22.1___KN 屈服应力σs= P s/A Ps__273.8___MP a=__33.2___KN 强度极限σb= P b /A Pb__411.3___MP a塑性指标:1L -L100%Lδ=⨯=伸长率 33.24 %1100%A A Aψ-=⨯=面积收缩率 68.40 %低碳钢拉伸图:(二)铸铁试件 试 验 前试 验 后最小平均直径d= 10.16 mm 最小直径d= 10.15 mm 截面面积A= 81.03 mm 2 截面面积A 1= 80.91 mm 2 计算长度L= 100 mm计算长度L 1≈ 100 mm试验前草图试验后草图强度指标:最大载荷P b =__14.4___ KN强度极限σb = P b / A = _177.7__ M P a问题讨论:1、 为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。
材料力学实验
四、实验步骤 1、定出试件被测位置,画出贴片定位线。
2、在贴片处用细砂布按45°方向交叉打磨。
3、然后用浸有丙酮(或酒精)的棉球将打磨处擦洗干净 (钢试件用丙酮棉球,铝试件用酒精棉球)直至棉球洁白为 止。
4、一手拿住应变片引线,一手拿502胶,在应变片基底底 面涂上502胶(挤上一滴502胶即可)。
8、将连接应变仪的导线焊接在连接片上,然后用绝缘胶布把 导线固定在构件上。
五、思考题 1、为什么说电阻应变片具有放大变形的能力? 2、你认为在实验过程中,哪些地方需要特别注意?
实验四
等强度矩形截面梁弯曲实验
一、实验目的 1、了解电阻应变片的原理和静态电阻应变仪的工作原理。 2、初步掌握利用电阻应变片和静态电阻应变仪测定指定 点应变的方法(即电测法)。 3、利用电测法测定等强度矩形截面梁横截面上的最大正 应力及泊松比。 4、验证横截面上最大正应力的计算公式及泊松比。
相互垂直的方向上测机的基本构造原理和操 作方法,学习试验机的操作规程。选择合适的横梁移动范 围,然后将试件尽量准确地放在机器活动承垫中心上,开动 机器,使横梁上压头落在万向头上,使试件承受轴向压力。
3)、进行实验:开动机器,使试件缓慢均匀加载,低碳钢 在压缩过程中,产生屈服以前基本情况与拉伸时相同,载荷 到达B时,位移-负荷曲线变平缓,这说明材料产生了屈服, 当载荷超过B点后,塑性变形逐渐增加,试件横截面积逐渐 明显地增大,试件最后被压成鼓形而不断裂,故只能测出产 生流动时的载荷Fs,由бs=Fs/A得出材料受压时的屈服极限 而得不出受压时的强度极限。
11、特征数据分析
12、样点采集
实验二 低碳钢和铸铁的压缩实验
在工程实际中,有些构件承受压力,而材料由于载荷形 式的不同其表现的机械性能也不同。因此除了通过拉伸实验 了解金属材料的拉伸性能外,有时还要作压缩实验来了解金 属材料的压缩性能。一般对于铸铁、水泥、砖、石头等主要 承受压力的脆性材料才进行压缩实验,而对于塑性金属或合 金进行压缩实验是主要目的是为了材料研究。例如灰铸铁在 拉伸和压缩时的强度极限不相同,因此工程上就利用铸铁压 缩强度较高这一特点用来制造机床底座、床身、汽缸、泵体 等。
实验报告材料力学性能的实验测定
实验报告材料力学性能的实验测定实验报告:材料力学性能的实验测定实验目的:本实验旨在通过测定材料的力学性能,了解材料的强度、韧性和硬度等参数,对材料的使用和选择提供参考。
实验装置与材料:1. 断裂强度实验装置:包括万能试验机、夹具、应变计等。
2. 硬度测试仪:如洛氏硬度计、维氏硬度计等。
3. 材料样品:本实验选取了两种常见金属材料,分别为铝合金和钢材。
实验步骤:1. 断裂强度实验:a) 准备样品:将铝合金和钢材分别切割成标准大小的试样。
b) 安装夹具:将试样放置于夹具上,确保夹具夹持牢固。
c) 调节测试参数:根据试样材料的特点,选择合适的测试速度和负荷范围。
d) 开始测试:采用万能试验机施加负荷,记录加载过程中的负荷-位移曲线。
e) 分析结果:根据负荷-位移曲线,计算出试样的断裂强度。
2. 硬度测试:a) 准备样品:将铝合金和钢材制备成标准尺寸的试样。
b) 放置试样:将试样安装在硬度测试仪的固定台上。
c) 施加负荷:根据试样材料硬度的预估值,选择合适的负荷和持续时间。
d) 测量硬度:移除试样后,通过观察试样的硬度缺口或使用显微镜观察硬度尺,确定硬度值。
实验结果与数据分析:1. 断裂强度实验结果:a) 对比分析:将铝合金和钢材的断裂强度进行对比,评估材料的强度差异。
b) 强度参数计算:根据实验数据,计算出材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等参数。
c) 结果解释:根据实验结果,对两种材料的强度差异进行解释。
2. 硬度测试结果:a) 硬度数值:记录并对比铝合金和钢材的硬度数值,评估材料的硬度特性。
b) 结果解释:根据硬度测试结果,解释两种材料在硬度方面的不同。
实验讨论与结论:1. 断裂强度对比:通过对铝合金和钢材的断裂强度数据分析,发现钢材的断裂强度明显高于铝合金,说明钢材在承受外力时更为坚固。
2. 强度参数分析:根据计算得到的屈服强度、抗拉强度和延伸率等参数,可以进一步了解到两种材料的力学性能差异。
3. 硬度对比与解释:通过对铝合金和钢材硬度测试结果的对比和解释,可以评估两种材料在抗划伤和抗磨损性能方面的差异。
材料力学实验报告册
材料力学实验报告册篇一:材料力学实验报告册1试验机操作练习实验报告一、实验目的二、实验设备三、思考题(见实验指导书必做)2低碳钢和铸铁拉伸实验报告一、实验目的二、实验设备三、试件形状简图四、实验数据表1实验前试件原始尺寸记录表2实验后低碳钢尺寸记录表3测算低碳钢弹性弹性模量E的实验记录?L0L?100%%05.截面收缩率??A0?A1A?100%=%0六、铸铁试件拉伸时主要力学性能的计算结果强度极限?bb?PA=Mpa0七、思考题(见实验指导书必做)篇二:材料力学实验报告答案力学实验报告标答案准目录一、拉伸实验···············································································2二、压缩实验...............................................................................4三、拉压弹性模量E测定实验...................................................6四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验.......................................8五、扭转破坏实验....................................................................10六、纯弯曲梁正应力实验..........................................................12七、弯扭组合变形时的主应力测定实验..................................15八、压杆稳定实验. (18)一、拉伸实验报告标准答案实验目的:见教材。
材料力学实验参考
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验(实验一)一、目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率,测定铸铁拉伸时的强度极限。
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)。
3、测定压缩时低碳钢的屈服极限。
和铸铁的强度极限。
4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象,并进行比较。
5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。
二、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、拉伸试祥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L0)与试件直径d。
必零满足L0/d0=10或5,其延伸率分别记做和δ10和δ52、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≤≤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图2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: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得强度极限为延伸率δ及断面收缩率φ的测定,试样的标距原长为L0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L1延伸率应为断口附近塑性变形最大,所以L1的量取与断口的部位有关,如断口发生于Lο的两端或在Lο之外,则试验无效,应重做,若断口距L。
材料力学实验
材料力学实验1观察铸铁和低碳钢在拉伸时的断口表面形貌,分析低碳钢、铸铁拉伸时产生不同表面断裂形的本质原因铸铁断口呈不平整状,是典型的脆性断裂,低炭钢断口外围光滑,是塑性变形区域,中部区域才呈现脆性断裂的特征。
表明,铸铁在超屈服应力下,瞬时断开,而低碳钢在超应力的时候,有塑性形变过程,直到拉伸后的断面面积减小到一定程度时,才瞬时断裂。
2铸铁和低碳钢在拉伸和压缩时力学性能的异同点、低碳钢就是指含碳量≤0.2%的铁碳金属物,铸铁的含碳量都就是>1%的黑色金属。
所以,在实验比较它们在弯曲或放大时的力学性质优劣点,就要以其自身的机械性能去考量。
低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状。
铸铁由于轫性高,弯曲已经开始时,受力就是逐步加强的,当达至并少于它的弯曲音速时,试棒断裂,受力瞬间为“0”,其受力曲线就是随受力时间缩短,一条直线南坡上方发展,试棒断裂,直线横向向上归属于“0”。
同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线。
铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同。
以上就是低碳钢和铸铁在弯曲和放大时力学性质的优劣点。
3为什么灰铸铁放大毁坏的横截面就是与轴线成45度左右是材料内部晶格间相对滑移而形成的,故称为滑移线。
轴向拉压时,在与轴线成45°的斜截面上,有最大的剪应力4将所赢得低碳钢和铸铁的改变毁坏试验结果与弯曲、放大试验结果结合,分析二种材料多汁韧性差别,对这两类材料的力学性能做出综合性评价铸铁:扭转试验――断口与轴线成45度,属于拉伸破坏弯曲试验――断口就是平面,属弯曲毁坏放大试验――45度脱落,就可以剪切毁坏脆性材料的抗剪切强度大于抗拉伸强度。
材料力学实验报告
具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机,万能材料试验机一般都由两个基本部分组成;
1)加载部分,利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形,从而使试件受到力的作用,即对试件加载。
2)测控部分,指示试件所受载荷大小及变形情况。
四、试验方法
1.低碳钢拉伸实验
答:低碳钢是典型的塑性材料,拉伸时会发生屈服,会产生很大的塑性变形,断裂前有明显的颈缩现象,拉断后断口呈凸凹状,而铸铁拉伸时没有屈服现象,变形也不明显,拉断后断口基本沿横截面,较粗糙。
3.低碳钢试样在最大载荷D点不断裂,在载荷下降至E点时反而断裂,为什么?
答:低碳钢在载荷下降至E点时反而断裂,是因为此时实际受载截面已经大大减小,实际应力达到材料所能承受的极限,在最大载荷D点实际应力比E点时小。
截面Ⅰ
截面Ⅱ
截面Ⅲ
(1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2)
平均
(1)
(2)
平均
(1)
(2)
平均
低碳钢
100
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
78.54
铸 铁
100
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
10.
78.54
表1-3 试验后试样尺寸和形状
断裂后标距长度L1/mm
断口(颈缩处最小直径d1/mm)
实验一 拉伸实验
一、实验目的
1.测定低碳钢(Q235)的屈服点 ,强度极限 ,延伸率 ,断面收缩率 。
2.测定铸铁的强度极限 。
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实验一、测定金属材料拉伸时的力学性能一、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和面积收缩率ψ。
2、测定铸铁的强度极限b σ。
3、观察拉伸过程中的各种现象,并绘制拉伸图(l F ∆-曲线)。
二、仪器设备1、液压式万能试验机。
2、游标卡尺。
三、实验原理简要材料的力学性质s σ、b σ、δ和ψ是由拉伸破坏试验来确定的。
试验时,利用试验机自动绘出低碳钢拉伸图和铸铁拉伸图。
对于低碳材料,确定屈服载荷s F 时,必须缓慢而均匀地使试件产生变形,同时还需要注意观察。
测力回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷s F ,继续加载,测得最大载荷b F 。
试件在达到最大载荷前,伸长变形在标距范围内均匀分布。
从最大载荷开始,产生局部伸长和颈缩。
颈缩出现后,截面面积迅速减小,继续拉伸所需的载荷也变小了,直至断裂。
铸铁试件在极小变形时,就达到最大载荷,而突然发生断裂。
没有流动和颈缩现象,其强度极限远低于碳钢的强度极限。
四、实验过程和步骤1、用游标卡尺在试件的标距范围内测量三个截面的直径,取其平均值,填入记录表内。
取三处中最小值作为计算试件横截面积的直径。
2、 按要求装夹试样(先选其中一根),并保持上下对中。
3、 按要求选择“试验方案”→“新建实验”→“金属圆棒拉伸实验”进行试验,详细操作要求见万能试验机使用说明。
4、 试样拉断后拆下试样,根据试验机使用说明把试样的l F ∆-曲线显示在微机显示屏上。
从低碳钢的l F ∆-曲线上读取s F 、b F 值,从铸铁的l F ∆-曲线上读取b F 值。
5、 测量低碳钢(铸铁)拉断后的断口最小直径及横截面面积。
6、 根据低碳钢(铸铁)断口的位置选择直接测量或移位方法测量标距段长度1l 。
7、 比较低碳钢和铸铁的断口特征。
直 径=d 10.14mm 横截面面积=A 80.71 2mm 实验后:标 距l 1=133.24 mm 最 小 直 径d 1=5.70 mm横截面面积A 1=25.50 mm屈服应力 ==A F ss σ MPa 抗拉强度 ==A Fb b σ MPa伸 长 率 =⨯-=%1001lll δ断面收缩率 =⨯-=%1001AA A ψ试 样 草 图拉 伸 图实验前:d ..l实验后:FO l ∆灰铸铁试件试 样 尺 寸实 验 数 据实验前:标 距=l 100 mm直 径=d 10.16mm 横截面面积A =81.03 mm 2 实验后:标 距l 1≈100 mm 最 小 直 径d 1=10.15mm横截面面积A=80.91 mm 2最大载荷 =b F 14.4 kN 抗拉强度 ==AF bb σ MPa 实 验 前 草 图实 验 后 草 图六、实验结论分析与讨论分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。
实验二、测定金属材料压缩时的力学性能一、实验目的1、测定低碳钢的屈服应力s σ。
2、测定铸铁的抗压强度bc σ。
3、观察压缩过程中的各种现象,并绘制压缩图(l F ∆-曲线)。
二、实验设备1、液压式万能试验机。
2、游标卡尺。
三、实验原理简要当试样承受压缩时,其上下端面与试验机垫板之间产生很大的摩擦力,这些摩擦力阻碍试样上部和下部的横向变形,使其抗压能力有所提高,故试验时试样两端面应涂以润滑剂以减小摩擦力的影响。
施加载荷时,要求其合力作用线与试样轴线一致,为此试样两端面必须平行且与轴线垂直,同时在试验机下垫板底部有球形承垫,当试样两端面稍有不平行时,会自动调整下垫板平面的方位,使接触面载荷均匀分布。
低碳钢压缩试验中,屈服现象不及拉伸时那样明显,从l F ∆-曲线读下屈服载荷s F ,由此可求得屈服极限A F ss =σ,此后由于材料良好的塑性,使其压成饼状而不致破坏,故低碳钢不存在压缩强度极限。
铸铁压缩试验则在出现较大(相对于拉伸而言)的塑性变形后发生破坏,其裂纹方向与轴线约成450角,此时的载荷即为最大载荷bc F ,由此可算得压缩强度极限A F bcbc =σ。
四、实验过程和步骤1、测量试样的原始尺寸。
2、安装试样并保持上下对中。
3、根据试样的负荷和变形水平,按照试验机操作软件设定试验的详细步骤,加载试验。
4、观察试样变形和破坏特征。
五、数据记录与处理六、实验结论分析与讨论分析铸铁试件压缩破坏的原因。
实验三、拉压弹性模量E 测定一、实验目的1、测定材料的弹性模量E 。
2、在比例极限内,验证胡克定律。
二、实验设备1、万能试验机。
2、数字式电阻应变仪。
3、游标卡尺,标准试样等。
三、实验原理简要一般采用在比例极限内的拉伸试验来测定材料的弹性模量E 。
测量标距内微小变形的方法较多,可以用各种引伸仪来测定,也可以用电测方法来测得。
试件一般采用圆形截面的标准试样。
为了验证载荷F 与变形l ∆之间的正比关系,在比例极限内采用增量法,逐级加载,每次增加同样大小的载荷F ∆,测出相应的伸长变形,若每次伸长变形增量ε∆也大致相等,说明载荷F 与变形l ∆成正比,即验证了胡克定律。
设试样的横截面为A ,标距为l ,则弹性范围内的胡克定律为ε∆EA F /∆=,由此可知,试样材料的弹性模量为:ε∆⋅∆=A FE 。
为了夹牢试件和消除试验机机构之间的间隙,必须施加一定数量的初载荷。
当确认仪表工作正常之后,正式自初载开始,逐级加载,测量其伸长。
四、实验过程和步骤1、试件准备在标距长度范围内,测量试件两端及中间三处的截面尺寸,取三处尺寸的平均值作为试件的计算直径。
2、拟定加载方案。
3、试验机准备。
按试验机操作软件设定试验的详细步骤加载试验。
4、安装试件并施加初载荷。
5、检查及试件试验机开动前,必须请指导教师检查以上步骤完成情况。
然后开启试验机,预加载荷至两倍初载荷,以检查试验机是否正常工作。
7、进行试验自初载荷起,缓慢地逐级加载至最终载荷,并将读数记入记录表中。
加载至最大值后、再卸载至初载荷。
以上试验过程,应重复进行2~3次。
直至几次测量结果基本一致为止。
五、数据记录与处理六、实验结论分析与讨论逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?实验四、金属材料扭转破坏实验一、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服点s τ,及剪切强度极限b τ。
2、测定铸铁的剪切强度极限b τ。
3、观察低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)的扭转破坏特点,并比较其断口形状。
二、实验设备1、扭转试验机。
2、游标卡尺,标准试样等。
三、实验原理简要塑性材料试样安装在扭转试验机上,对试样施加扭力矩,在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线。
试样变形先是弹性性的,在弹性阶段,扭矩与扭转角成线性关系。
弹性变形到一定程度试样会出现屈服。
扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩T su ;屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩T sl ,通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs ,即:τs =τsl = T sl /W 。
当试样扭断时,得到最大扭矩T b ,则其抗扭强度为τb = T b /W 式中W 为抗扭截面模量,对实心圆截面有W =πd 03/16。
铸铁为脆性材料,无屈服现象,故当其扭转试样破断时,测得最大扭矩T b ,则其抗扭强度为:τb = T b /W 。
四、实验过程和步骤1、测量试样原始尺寸。
分别在标距两端及中部三个位置上测量的直径,用最小直径计算抗扭截面模量。
2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。
3、低碳钢扭转破坏试验。
观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象,记录上、下屈服点扭矩值,试样扭断后,记录最大扭矩值,观察断口特征。
4、铸铁扭转破坏试验。
试样扭断后,记录最大扭矩值,观察断口特征。
五、数据记录与处理六、实验结论分析与讨论碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同,分析其原因。
实验五、纯弯曲梁正应力试验一、实验目的1、学习静态多点应变测量的方法。
2、测定梁纯弯曲时的正应力分布规律,并与理论计算结果进行比较,以验证弯曲正应力公式。
二、实验设备1、纯弯曲梁及其加载装置。
2、静态电阻应变仪与预调平衡箱。
3、游标卡尽、钢尺。
三、实验原理简要已知梁受纯弯曲的正应力公式为:zI y M ⋅=σ。
式中M 为作用在截面上的弯矩,z I 为梁横截面对中性轴Z 的惯矩,Y 为由中性轴到欲测点的距离。
本试验采用碳钢制成的矩形截面梁,在梁承受纯弯曲的某一横截面上,沿轴向贴上五个电阻应变片(如图1),54R R 和分别贴在梁的顶部和底部,21R R 、贴4h y ±=的位置,3R 在中性层上,当梁受弯曲时,即可测出各点处的轴向应变实ε(i =1、2、3、4、5),由于梁的各层纤维之间无挤压,根据单向应力状态的胡克定律,求出各点的实验应力为:实实=i E εσ⋅ ( i =1、2、3、4、5),式中E 是所测梁材料的弹性模量。
图1加载后,测得各点相应的应变实i ε,依次求出各点的应力实i σ为:实实=i εσ⋅E i 。
把实i σ与理论公式算出的应力(zi i I y M ⋅=理σ)加以比较,从而验证理论公式的正确性。
四、实验过程和步骤1、测量试样的原始尺寸。
2、拟定加载方案。
3、安装试样。
4、将各工作片、补偿片接入预调平衡箱、各点预调平衡。
5、进行实验。
加载,逐点进行测量,记下读数;测量完毕后,卸载。
上述过程重复3次,以获得具有重复性的可靠试验结果。
五、数据记录与处理1.原始数据记录2.记录及计算结果b3.结果比较六、实验结论分析与讨论试分析影响测试准确性的主要原因。