实验方法:应力与应变曲线的测定

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实验六 真实应力—应变曲线的测定(有一张白纸)

实验六 真实应力—应变曲线的测定(有一张白纸)

实验六 真实应力—应变曲线的测定一、实验目的1. 学习掌握测定与绘制真实应力—应变曲线的方法。

2. 掌握简化形式的真实应力—应变曲线的绘制方法。

3. 比较实测曲线与简化曲线,认识简化曲线的误差分布特点。

二、实验条件1. 实验设备:60T 万能材料试验机;2. 量具:外径千分尺,游标卡尺,半径规;3. 材料:20钢和45钢退火状态拉伸试件各一件。

三、实验步骤及方法1. 测定和绘制真实应力—应变曲线。

真实应力—应变曲线)(εf S =A F S /=()A A /ln 0=ε其中,F ——瞬时载荷(kg 或N ); A ——瞬时断面积(mm 2); A 0——试件原始断面积(mm 2)。

由此可见,在均匀变形阶段,只需测定瞬时载荷和相应的瞬时断面积,就可作出真实应力—应变曲线。

但是,在产生缩颈以后,由于应力状态发生变化,出现了三向拉应力,因而产生了所谓“形状硬化”,使实测曲线失真,为此,需进行修正。

按齐别尔修正公式:)81/(ρdS S +'= 式中,S ——取出形状硬化后的真实应力; S'——包含形状硬化在内的真实应力; d ——缩颈处的瞬时断面直径;ρ——缩颈处试件外形瞬时曲率半径。

因此,在产生缩颈之后,除以测定瞬时载荷F 、缩颈处瞬时直径d 以外,还需要测定相应瞬时试件外形的曲率半径ρ,才能绘制出实测的真实应力—应变曲线。

2. 绘制简化真实应力—应变曲线 (1)n B S ε=简化真实应力—应变曲线 式中,B ——材料常数; n ——加工硬化指数。

因为b n ε=,b b b S B εε/=于是上式可写为:bb b S S εεε⎪⎪⎭⎫⎝⎛=式中,S b ——刚产生缩颈时即失稳点的真实应力; b ε——失稳点的真实应力。

由此可见,只要准确测定失稳点的真实应力和真实应变,就能作出该种简化应力应变曲线。

(2)简化真实应力—应变曲线,即真实应力—应变曲线在塑性失稳点上所作的切线。

真实应力-真实应变曲线的测定

真实应力-真实应变曲线的测定

真实应力-真实应变曲线的测定一、实验目的1、学会真实应力-真实应变曲线的实验测定和绘制2、加深对真实应力-真实应变曲线的物理意义的认识二、实验内容真实应力-真实应变曲线反映了试样随塑性变形程度增加而流动应力不断上升,因而它又称为硬化曲线。

主要与材料的化学成份、组织结构、变形温度、变形速度等因素有关。

现在我们把一些影响因素固定下来,既定室温条件下拉伸退火的中碳钢材料标准试样,由拉力传感器行程仪及有关仪器记录下拉力-行程曲线。

实测瞬间时载荷下试验的瞬间直径。

特别注意缩颈开始的载荷及形成,缩颈后断面瞬时直径的测量,然后计算真实应力-真实应变曲线。

σ真=f(ε)=B·εn三、试样器材及设备1、60吨万能材料试验机2、拉力传感器3、位移传感器4、Y6D-2动态应变仪5、X-Y函数记录仪6、游标卡尺、千分卡尺7、中碳钢试样四、推荐的原始数据记录表格五、实验报告内容除了通常的要求(目的,过程……)外,还要求以下内容:1、硬化曲线的绘制(1)从实测的P瞬、d瞬作出第一类硬化曲线(σ-ε)(2)由工程应力应变曲线换算出真实应力-真实应变曲线(3)求出材料常数B值和n值,根据B值作出真实应力-真实应变近似理论硬化曲线。

2、把真实应力-真实应变曲线与近似理论曲线比较,求出最大误差值。

3、实验体会六、实验预习思考题1、 什么是硬化曲线?硬化曲线有何用途?2、 真实应力-真实应变曲线和工程应力应变曲线的相互换算。

3、 怎样测定硬化曲线?测量中的主要误差是什么?怎样尽量减少误差?附:真实应力-真实应变曲线的计算机数据处理一、 目的初步掌握实验数据的线性回归方法,进一步熟悉计算机的操作和应用。

二、 内容一般材料的真实应力-真实应变都是呈指数型,即σ=B εn 。

如把方程的二边取对数:ln σ=lnB+nln ε,令 y =ln σ;a =lnB ;x =ln ε 则上式可写成y =a+bx成为一线性方程。

在真实应力-真实应变曲线试验过程中,一般可得到许多σ和ε的数据,经换算后,既有许多的y 和x 值,在众多的数值中如何合理的确定a 和b 值使大多数实验数据都在线上,这可用最小二乘法来处理。

高分子材料应力-应变曲线的测定

高分子材料应力-应变曲线的测定

实验一高分子材料应力-应变曲线的测定聚合物材料在拉力作用下的应力-应变测试是一种广泛使用的最基础的力学试验。

聚合物的应力-应变曲线提供力学行为的许多重要线索及表征参数(杨氏模量、屈服应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能等)以评价材料抵抗载荷,抵抗变形和吸收能量的性质优劣;从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应力-应变曲线有助于判断聚合物材料的强弱、软硬、韧脆和粗略估算聚合物所处的状况与拉伸取向、结晶过程,并为设计和应用部门选用最佳材料提供科学依据。

一、目的要求1.熟悉拉力机(包括电子拉力机)的使用;2.测定不同拉伸速度下PE板的应力-应变曲线;3.掌握图解法求算聚合物材料抗张强度、断裂伸长率和弹性模量;二、实验原理应力-应变试验通常实在张力下进行,即将试样等速拉伸,并同时测定试样所受的应力和形变值,直至试样断裂。

应力是试样单位面积上所受到的力,可按下式计算:tP bdσ=式中P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷b为试样宽度,m;d为试样厚度,m。

应变是试样受力后发生的相对变形,可按下式计算:0 0100%t I I Iε-=⨯式中I0为试样原始标线距离,m;I为试样断裂时标线距离,m。

应力-应变曲线是从曲线的初始直线部分,按下式计算弹性模量E(MPa,N/m2):Eσε=式中σ为应力;ε为应变。

在等速拉伸时,无定形高聚物的典型应力-应变曲线见图15-1:a点为弹性极限,σa为弹性(比例)极限强度,εa为弹性极限伸长率。

由0到a点为一直线,应力-应变关系遵循虎克定律σ=Eε,直线斜率E称为弹性(杨氏模量)。

y点为屈服点,对应的σy和εy称为屈服强度和屈服伸长氯。

材料屈服后可在t点处断裂,σt、εt为材料的断裂强度、断裂伸长率。

(材料的断裂强度可大于或小于屈服强度,视不同材料而定)从σt的大小,可以判断材料的强与弱,而从εt的大小(从曲线面积的大小)可以判断材料的脆与韧。

晶态高聚物材料的应力-应变曲线:在c点以后出现微晶的取向和熔解,然后沿力场方向重排或重结晶,故σc称重结晶强度。

应力应变测量实验报告

应力应变测量实验报告

应力应变测量实验报告实验名称:应力应变测量实验。

实验目的:1.熟悉应变计的使用方法和原理,了解应力应变测量的基本原理。

2.掌握金属材料的应力应变特性,以及不同材料的性能差异。

3.学会分析实验结果,提高实验数据的处理能力。

实验器材:1.应变计。

2.电子秤。

3.轴向夹持装置。

4.辅助器材:力计、千分尺、卷尺等。

实验原理:1.应变计的原理。

应变计是一种用于测量物体应变的传感器,是利用金属材料的电阻值随应变而发生变化的特性进行测量。

当材料发生应变时,应变计中导电性材料发生形变,从而改变应变计电阻值,这种变化可以通过内置电路进行测量,转换成应变数据。

2.应力应变特性的原理。

应力与应变之间为线性关系。

应力为物体受力情况下承受压力的大小;应变为受力物体在一定形变下所产生的伸长或缩短的程度。

当物体在一定的应力下发生变形时,它的应变就可以被测量到。

实验步骤:1.确定试样:从材料样品中选取原料,并对其进行加工,制作成标准试样。

2.安装应变计:将应变计安装在试样上,注意按照应变计说明书的规定进行固定、连接当前和测量其电阻值。

3.测量:将样品固定在轴向夹持装置上,并在应变计电路进行校准后进行测试。

期间应注意掌握试样的质量和任何可能会影响测试结果的因素。

4.计算与处理:将测试结果转化成应力应变曲线,并进行分析,根据公式计算出试验数据并总结分析。

实验结果与分析:样品材料:钢。

试样直径:5mm。

试样长度:20mm。

应变计响应系数:2.1。

电压:1V。

测试结果:荷重(N)应变(微米/毫米)。

00。

1004。

2008。

30012。

40016。

50020。

根据实验结果计算得出钢的应力应变曲线如下:应力(MPa)应变。

00。

204。

408。

6012。

8016。

10020。

通过实验数据可以看出,钢材的应力应变特性在一定载荷下逐渐确认出来,且具有较好的线性关系,即应力与应变成正比。

由于不同材料的应力应变关系存在差异,通过本次实验可以更加深入的研究材料特性,进一步了解各种材料的物理特征与性能表现。

金属材料力学性能的应力—应变曲线测定与分析

金属材料力学性能的应力—应变曲线测定与分析

0 引言应力应变曲线是描述金属材料在受力过程中应力与应变之间的关系的曲线。

它是对金属材料力学行为的定量描述,对评估金属材料的力学性能具有重要的意义。

李凯[1]提出了一种基于数字图像相关技术(Digital Image Correlation,以下简称DIC)来获取材料全过程真实应力-应变关系的方法,测试并对比X65和X80管道钢的真实应力-应变曲线.对比分析焊接接头各局部区域的力学性能,研究发现本次实验试件的焊缝区虽然具有较高的屈服强度,但其应变硬化性能及抗拉强度却低于母材区,最终导致断裂发生在焊缝区。

该方法对于获取焊缝区、热影响区的局部真实本构关系,实现焊接接头分区测试具有较强的实际意义。

王璐[2]采用分子动力学模型,研究体积分数为15%,SiC 颗粒尺寸和SiC、TiN 和TiC 颗粒单一增强和混合类型对其增强的铁基复合材料力学性能的影响规律,计算复合材料的应力-应变曲线,探索在原子尺度的强化机理和载荷传递的微观机制。

1 真应力-真应变曲线的测试基本原理应力-真应变曲线实际上指的是,首先,由符合计量要求的拉伸试验机或万能试验机配备纵向引伸计测试获得的工程应力-应变曲线,然后,再利用公式(1)(2)或(3),分别对真应力和真实塑性应变进行计算,最终将其绘制成真应力-真应变曲线。

真实应力计算公式:+∆ 1 1真实应变计算公式:2近似真实应变计算公式:(1)真实应变计算公式: 1真实应变计算公式:e =×2近似真实应变计算公式:e =ln 1+ 3在这个公式中,E 是以表示的材料的弹性模数;ε是以毫米/毫米计算的试验得到的应变值(请注意,不是百分比,若为百分比,则必须首先除以100);S 是以MPa 表示的真应力;F 是力的数值,单位为N;S 是初始横截面面积(mm 2)。

上述公式的基础,运用体不变性原则,求出了在拉伸过程中的截面面积。

所以,这一方法并不适合于非均匀变形的材料。

2真应力-真应变曲线的测试条件及测试方法2.1测试准备2.1.1试样的选择和制备根据GB/T2975-2018《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》,对试样样品进行了采样,并根据GB/T2281-2018《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》中R4样品的加工,对样品进行了低应力研磨,并对样品进行了抛光处理,以避免样品中存在的缺陷对测试结果产生较大的影响[3]。

材料拉伸试验应力-应变曲线

材料拉伸试验应力-应变曲线

材料拉伸试验应力-应变曲线材料力学是物理学的分支,主要研究物质的形变与内部应力之间的关系以及材料在外部受到力的作用下的性能变化。

在工程学领域中,材料力学是一个非常重要的领域,因为它对于各种结构的设计、材料的选择和生产过程中质量的控制都有很大的影响。

拉伸试验是材料力学中最常用的测试方法之一,它能够测定材料的力学性质,如杨氏模量、屈服强度、抗拉强度、断裂强度等。

在拉伸试验中,材料在单向应力下被拉伸,在一定的控制条件下测定它的应变和应力,并通过绘制应力-应变曲线来描述它的力学行为。

接下来,我们将详细介绍拉伸试验的应力-应变曲线。

拉伸试验的应力-应变曲线是指材料在拉伸过程中应力和应变随时间的变化图像。

试验时,先将样品固定在拉伸机上,拉伸机施加一个力使其拉伸,然后测量材料的长度和外力大小。

在拉伸过程中,材料受到的拉伸力会逐渐增加,而它的截面积也会随之减小,因为拉伸后材料受到的长度变化不同导致其截面积发生变化。

应力计算公式如下:$$\sigma = \frac{F}{A_0}$$其中,$\sigma$ 表示应力,$F$ 表示拉伸过程中施加的外力,$A_0$ 表示试件的原始横截面积。

应力-应变曲线通常分为三个阶段:线弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。

1.线弹性阶段:在由于外力作用下,材料开始变形的时候,如果这个过程的变形程度比较小,材料会发生线弹性变形。

在这个阶段,材料的应力-应变曲线是一条直线,称为弹性阶段线。

2.屈服阶段:当变形程度比较大时,材料就会进入到屈服阶段。

在这个阶段中,材料的应变开始急剧增加,这是因为材料的内部结构开始发生变化,这是因为材料中的晶粒会逐渐发生滑移,从而使得材料的形状发生变化。

这种变化会导致材料内部的应力分布发生变化,所以材料的应力-应变曲线开始出现断崖式的变化。

在这个阶段中,材料的应力达到最大值,然后开始发生下降,这个时候可以测定材料的屈服强度。

3.断裂阶段:在超过屈服强度的作用下,材料会进入断裂阶段。

高分子材料应力-应变曲线的测定

高分子材料应力-应变曲线的测定

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称:高分子材料应力-应变曲线的测定年级:09级材料化学日期: 2011-10-12 姓名:学号:同组人:一、预习部分1、应力—应变曲线拉伸实验是最常用的一种力学实验,由实验测定的应力应变曲线,可以得出评价材料性能的屈服强度,断裂强度和断裂伸长率等表征参数,不同的高聚物、不同的测定条件,测得的应力—应变曲线是不同的。

应力与应变之间的关系,即:Pbdσ=0100%tI IIε-=⨯Eεσ=式中σ——应力,MPa;ε——应变,%;E——弹性模量,MPa;A为屈服点,A点所对应力叫屈服应力或屈服强度。

的为断裂点,D点所对应力角断裂应力或断裂强度聚合物在温度小于Tg(非晶态) 下拉伸时,典型的应力-应变曲线(冷拉曲线)如下图曲线分以下几个部分:OA:应力与应变基本成正比(虎克弹性)。

--弹性形变屈服点B:应力极大值的转折点,即屈服应力(sy);屈服应力是结构材料使用的最大应力。

--屈服成颈BC:出现屈服点之后,应力下降阶段--应变软化CD:细颈的发展,应力不变,应变保持一定的伸长--发展大形变DE:试样均匀拉伸,应力增大,直到材料断裂。

断裂时的应力称断裂强度( sb ),相应的应变称为断裂伸长率(eb) --应变硬化通常把屈服后产生的形变称为屈服形变,该形变在断裂前移去外力,无法复原。

但如果将试样温度升到其Tg附近,形变又可完全复原,因此它在本质上仍属高弹形变,并非粘流形变,是由高分子的链段运动所引起的。

根据材料的力学性能及其应力-应变曲线特征,可将应力-应变曲线大致分为六类:(a)材料硬而脆:在较大应力作用下,材料仅发生较小的应变,在屈服点之前发生断裂,有高模量和抗张强度,但受力呈脆性断裂,冲击强度较差。

(b)材料硬而强:在较大应力作用下,材料发生较小的应变,在屈服点附近断裂,具高模量和抗张强度。

(c)材料强而韧:具高模量和抗张强度,断裂伸长率较大,材料受力时,属韧性断裂。

应力状态分析实验报告

应力状态分析实验报告

一、实验目的1. 了解并掌握应力状态的基本概念。

2. 学习如何通过实验方法测定应力状态。

3. 掌握应力状态分析的基本原理和方法。

4. 培养实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理应力状态是指物体内部在受力作用下,各个点上的应力分布情况。

应力状态分析是研究物体内部应力分布规律的重要方法。

本实验主要研究平面应力状态和空间应力状态。

三、实验设备1. 载荷试验机2. 应变片3. 数据采集系统4. 比较材料5. 标准试验件四、实验步骤1. 实验准备(1)将试验件放置在试验机上,确保试验机水平。

(2)将应变片粘贴在试验件表面,确保应变片粘贴牢固。

(3)连接数据采集系统,检查系统是否正常工作。

2. 加载过程(1)按照实验要求对试验件进行加载。

(2)在加载过程中,实时采集应变数据。

(3)记录加载过程中的应力、应变数据。

3. 数据处理(1)将采集到的应变数据输入计算机,进行数据处理。

(2)根据应力-应变关系,计算应力状态。

(3)分析应力状态的变化规律。

4. 结果分析(1)根据实验数据,绘制应力-应变曲线。

(2)分析应力状态的变化规律,得出结论。

五、实验结果与分析1. 平面应力状态(1)在平面应力状态下,试验件表面出现正应力和剪应力。

(2)通过实验数据,可以计算出应力状态的变化规律。

(3)结果表明,随着加载力的增大,正应力和剪应力逐渐增大。

2. 空间应力状态(1)在空间应力状态下,试验件表面出现正应力和剪应力。

(2)通过实验数据,可以计算出应力状态的变化规律。

(3)结果表明,在空间应力状态下,应力状态的变化规律与平面应力状态相似。

六、实验结论1. 本实验成功地测定了应力状态,并分析了应力状态的变化规律。

2. 通过实验,掌握了应力状态分析的基本原理和方法。

3. 本实验为后续的应力分析、结构设计等提供了实验依据。

七、实验注意事项1. 实验过程中,确保试验机水平,避免试验误差。

2. 在粘贴应变片时,注意粘贴牢固,避免脱落。

拉伸试验应力应变曲线

拉伸试验应力应变曲线

拉伸试验应力应变曲线
拉伸试验是材料力学性能测试中常用的一种试验方法,用于测定材料在拉伸过程中的应力应变关系。

下面是拉伸试验中典型的应力应变曲线的一般特征:
1. 弹性阶段(OA 段):
在拉伸试验开始时,应力应变曲线呈现线性关系,材料在这个阶段表现出弹性行为。

在弹性阶段,材料在去除载荷后能够完全恢复到原来的形状,没有永久变形。

2. 屈服阶段(AB 段):
当应力增加到一定值时,材料开始出现屈服现象,应力应变曲线出现非线性部分。

屈服阶段的起始点称为屈服点(yield point),此时材料开始发生塑性变形。

3. 塑性阶段(BC 段):
在屈服点之后,材料进入塑性阶段,应力应变曲线呈现非线性关系。

在这个阶段,材料发生永久性变形,即使去除载荷也无法完全恢复到原来的形状。

4. 强化阶段(CD 段):
在塑性阶段之后,应力应变曲线继续上升,但斜率逐渐减小。


个阶段称为强化阶段,材料的强度逐渐增加,但塑性变形也在不断增加。

5. 颈缩阶段(DE 段):
当应力达到材料的极限强度时,材料开始出现颈缩现象,即局部截面缩小。

在颈缩阶段,应力应变曲线迅速下降,最终导致材料断裂。

需要注意的是,拉伸试验应力应变曲线的具体形状和特征会因材料的性质和试验条件而有所不同。

以上描述的是一般情况下典型的应力应变曲线特征。

混凝土应力应变全曲线的试验研究

混凝土应力应变全曲线的试验研究

混凝土应力应变全曲线的试验研究混凝土作为建筑材料广泛应用于各种建筑结构中,其应力应变行为是混凝土结构和混凝土材料研究的重要内容。

混凝土的应力应变关系直接影响着结构的强度、稳定性和耐久性,因此对于混凝土应力应变全曲线的试验研究具有重要意义。

本文将围绕混凝土应力应变全曲线的试验展开讨论,以期为混凝土工程的应用和发展提供有益的参考。

在本次试验中,我们采用了电子万能试验机(WDW-100)和混凝土压力试验机(YYD-200)对混凝土试件进行应力应变全曲线的测试。

试件为100mm×100mm×100mm的立方体,成型龄期为28天。

在试验过程中,通过拉伸和压缩两种方式对试件施加荷载,并采用引伸计和压力传感器测量试件的变形参数。

按照设计的试验方案,我们对每个试件进行了应力应变全曲线的测试,并得到了完整的曲线。

通过对曲线图的观察和分析,可以清楚地看到混凝土试件在受力过程中的弹性变形、塑性变形和破坏三个阶段。

通过对试验结果的分析,我们发现混凝土应力应变全曲线具有以下特征和规律:弹性变形阶段:在施加荷载的初期,混凝土试件表现出弹性变形特征,应力与应变呈线性关系。

此时,混凝土的弹性模量较高,抵抗变形的能力较强。

塑性变形阶段:随着荷载的不断增加,混凝土试件开始进入塑性变形阶段。

在这个阶段,应变随应力的增加而迅速增大,而应力与应变的关系逐渐偏离线性关系。

这是由于混凝土内部的微裂缝逐渐产生、扩展和贯通,导致结构内部发生不可逆的塑性变形。

破坏阶段:当荷载继续增加到一定程度时,混凝土试件突然破坏,应力发生急剧下降。

这个阶段标志着混凝土结构的极限承载能力达到极限,结构失去稳定性。

通过本次试验,我们得到了混凝土应力应变全曲线,分析了曲线特征和规律,并探讨了该曲线对混凝土疲劳性能和裂纹扩展行为的影响。

试验结果表明,混凝土的应力应变关系是一个复杂的过程,不仅与材料的组成和结构有关,还受到外界环境和加载条件等多种因素的影响。

应力应变曲线实验

应力应变曲线实验

3. 将计算结果绘制成σ—ε和σ'—δ曲线,并将其真实拉伸力学性 能的表征参数填入下表: 物 弹性区 性 弹性强度 刚 性
yp
E /
回弹性 塑性区 塑性强度 延 韧 性 性
)2 / 2E u ( sp
u
f (100%) De
T01 0 d
一、目的要求
1. 熟悉电子拉力机原理以及使用方法。 2. 测定聚合物的载荷—伸长曲线。 3.根据载荷—伸长曲线绘制应力—应变曲线和真
应力—真应变曲线。并计算各种拉伸力学性能。
二.实验原理
拉伸试验是在规定的试验温度、湿度和速度的条件下,对 标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷,直到试样被拉断为止。
P
拉伸时,试样在纵轴方向所受到的标准应力σ为:
P / A0
L0
L
试样的伸长率即应变ε为 :
(MP a)
(100%)
L / l0
P
上式中P为拉伸载荷;A0为试样的初始截面 ;L0为试样标定 线间的初始长度;△L为拉伸后标定线长度的增长量。
典型的聚合物拉伸应力—应变曲线如图所示:
弹性区 塑性区
屈服点
屈服点 之前是 弹性区
屈服点 之后是 塑性区
六.思考题
1. 改变试验的拉伸速率会对试验产生什么影响? 2. 在试验过程中,试样的截面积变化会对最终谱图产
生什么影响? 3.你认为在现有的试验条件下能否真实地获得或通过
计算获得瞬时地截面积A?
u

延性= f (100%)
,
韧性 T 0 d
1 0
应变仪
三.实验仪器
1.聚苯乙烯(PS)DIN标准双叉型 试样3根。 2.聚丙烯(PP)DIN标准双叉型试 样3根。

应力应变曲线实验报告

应力应变曲线实验报告

应力应变曲线实验报告应力应变曲线实验报告引言:应力应变曲线是材料力学性质的重要指标之一,通过该曲线可以了解材料在外力作用下的变形特性。

本实验旨在通过拉伸试验,绘制出不同材料的应力应变曲线,并分析其特点和应用。

实验目的:1. 了解应力应变曲线的基本概念和意义;2. 学习拉伸试验的操作方法;3. 绘制不同材料的应力应变曲线,并对其进行分析。

实验步骤:1. 准备工作:根据实验要求,选择不同材料的试样,并进行标记;2. 实验装置:将试样固定在拉伸试验机上,确保试样处于正确的拉伸状态;3. 实验参数设置:根据试样的特性和实验要求,设置拉伸速度、采样频率等参数;4. 开始拉伸:启动拉伸试验机,开始进行拉伸试验;5. 数据采集:通过传感器采集试样在拉伸过程中的应力和应变数据;6. 数据处理:将采集到的数据进行整理和处理,计算得到应力应变曲线;7. 曲线绘制:利用绘图软件或手工绘图,将应力应变曲线绘制出来;8. 结果分析:对不同材料的应力应变曲线进行比较和分析。

实验结果与分析:通过实验,我们得到了不同材料的应力应变曲线。

根据曲线的特点和形状,我们可以对材料的力学性质进行评估和比较。

首先,我们观察到曲线的线性阶段,即弹性阶段。

在这个阶段,应变与应力成正比,材料表现出良好的弹性回复能力。

弹性模量可以通过斜率计算得到,是衡量材料刚性的重要指标。

其次,曲线进入非线性阶段,即屈服阶段。

在这个阶段,材料开始发生塑性变形,应力随应变增加而逐渐增大。

屈服强度是材料的重要特征之一,它表示了材料开始发生塑性变形的能力。

随后,曲线进入极限强度阶段,即材料的最大承载能力。

在这个阶段,应力达到最大值,材料即将发生破坏。

极限强度是衡量材料抗拉强度的重要指标。

最后,曲线进入断裂阶段,即材料发生破坏和断裂。

在这个阶段,应力急剧下降,材料失去了原有的结构和强度。

结论:通过本实验,我们了解了应力应变曲线的基本特点和意义。

不同材料的曲线形状和特征不同,这与材料的组成、结构和加工方式有关。

应力应变电测实验报告

应力应变电测实验报告

应力应变电测实验报告应力应变电测实验报告一、引言应力应变电测是一种常用的实验方法,用于研究材料在受力作用下的变形行为。

本实验旨在通过测量材料在不同应力下的应变,了解材料的力学性能,并探讨应力与应变之间的关系。

二、实验装置与原理本实验使用了一台电测应变计和一台应力测量仪器。

电测应变计是一种用于测量材料应变的传感器,它基于电阻应变效应,通过测量电阻的变化来间接测量材料的应变。

应力测量仪器则用于测量施加在材料上的力,它可以通过应变计的输出电信号和已知的材料几何尺寸来计算出材料的应力。

三、实验步骤1. 将待测材料固定在实验台上,并将电测应变计粘贴在材料的表面。

2. 调整应力测量仪器,确保其与材料的接触稳定,并校准零点。

3. 逐步施加不同大小的力,记录下相应的应变和应力数值。

4. 根据测得的数据,绘制应力-应变曲线。

四、实验结果与分析通过实验测得的数据,我们可以绘制出应力-应变曲线。

该曲线通常呈现线性关系,即在一定范围内,应力与应变成正比。

这表明材料在小应力下具有良好的弹性行为,即在去除外力后能够完全恢复到初始形态。

然而,在超过一定应力阈值后,材料开始显示出塑性行为,即应变随应力的增加而不再线性增加。

这是由于材料内部的晶体结构发生了变化,导致材料的形态不可逆地改变。

五、实验误差与改进在实验过程中,由于各种因素的存在,可能会导致测量结果存在一定的误差。

例如,材料表面的不平整、应变计的粘贴不牢固等都会影响测量精度。

为了减小误差,可以采取以下改进措施:1. 确保材料表面的平整度,可以通过研磨或抛光来达到较好的效果。

2. 应变计的粘贴要牢固可靠,可以使用专用的胶水或固定夹具来加强固定。

3. 实验过程中要注意排除外界因素的干扰,如温度变化、材料的非均匀性等。

六、实验应用与展望应力应变电测实验在材料科学与工程领域有着广泛的应用。

通过测量材料的应力与应变关系,可以评估材料的强度、刚度等力学性能,为材料的设计与选用提供依据。

岩石三轴压缩任意围压下应力-应变曲线的预测方法研究

岩石三轴压缩任意围压下应力-应变曲线的预测方法研究

岩石三轴压缩任意围压下应力-应变曲线的预测方法研究岩石的力学性质是岩石工程设计中非常重要的参数之一,而岩石的应力-应变曲线可以反映岩石在受到外部作用力时的变形性能。

岩石三轴压缩实验是研究岩石应力-应变关系的常用实验方法之一、在该实验中,岩石试样受到垂直于试样轴向的围压,同时在垂直于轴向的两个方向上施加水平应力。

这样便可以获得岩石三个主应力方向上的应力-应变曲线,进而得到岩石的本构关系。

然而,进行实际岩石三轴压缩试验需要耗费大量的时间和资金,因此,发展一种预测岩石三轴压缩任意围压下应力-应变曲线的方法显得尤为重要。

目前,岩石力学研究中常用的预测岩石三轴压缩应力-应变曲线的方法主要有以下几种:1.细观组织预测方法:这种方法通过对岩石内部细观结构的分析和岩石成分的特性来预测其力学行为。

研究人员通过岩石的微观结构、矿物成分及其排列方式等因素来预测岩石的强度和变形行为。

2. 本构模型方法:本构模型是描述物质变形性能的数学模型,可以通过对实验数据的拟合来得到岩石的应力-应变关系。

常见的本构模型有Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型、Hoek-Brown模型等。

通过与实验结果的对比,可以选择适合岩石材料的本构模型。

3.数值模拟方法:使用数值方法进行岩石力学研究是近年来的发展趋势之一、数值模拟方法通过建立岩石的离散模型,将岩石划分为若干个小单元,然后根据材料力学原理和本构关系,通过求解有限元方程来计算岩石的应力-应变状态。

这种方法可以得到较为精确的岩石力学参数和应力-应变曲线。

4.统计学方法:统计学方法通过对大量试验数据的统计分析,建立岩石的力学行为模型。

通过分析不同围压和应变速率下的试验数据,将其拟合为一个函数表达式。

然后,利用拟合出的函数来预测不同围压下的应力-应变关系。

从以上几种方法来看,细观组织预测方法、本构模型方法、数值模拟方法和统计学方法是研究岩石三轴压缩应力-应变曲线的常用方法。

单轴受压应力-应变曲线试验技术综述

单轴受压应力-应变曲线试验技术综述

单轴受压应力-应变曲线试验技术综述郭雷【摘要】With the development of experimental techniques and computer technology, the large scale and complex concrete structure has a higher request for the nonlinear analysis. Because the stress on concrete correlates with the stress path, it is not easy to get a complete nonlinear concrete three-dimension stress-strain relationship through experiments. Actually, among various models of constitutive relationship of concrete, the experiment from which we can completely achieve experimental data is the simplest concrete uniaxial compression one. The pressed concrete will not be broken when the stress reaches its peak value, and the remaining bearing capacity in the descending stage is still worthy of being made use of. Furthermore, the pressed concrete in the descending stage still has the capacity to consume energy.%随着试验技术和计算技术的进步,大型复杂的混凝土结构对非线性分析提出更高的要求。

高分子聚合物应力——应变曲线的测定实验分析

高分子聚合物应力——应变曲线的测定实验分析

高分子聚合物应力——应变曲线的测定
实验分析
高分子聚合物应力——应变曲线是高分子聚合物材料力学性能曲线中
最重要的一种。

它反映了材料加载时的应力与应变的变化关系,可以用来
计算材料的应力——应变曲线中的曲线参数,从而确定材料的力学性能和
变形性能。

因此,本文通过高分子聚合物应力——应变曲线的实验分析,
来研究它的应力——应变特性。

实验中,主要进行的实验设备有材料试验机、载荷传感器、计算机等。

根据测试要求,我们设置材料试验机,将载荷传感器安装在试样上,通过
计算机收集悬臂梁试件在载荷过程中应力——应变变化情况。

通过实验,可以得到材料试件的应力——应变曲线。

实验中可以观察出,在低载荷阶段,材料试件应力随应变的增大而急剧增加,应力曲线处
于一种线性增长状态,这是材料的弹性变形、非线性区;在高载荷阶段,
材料的应力随应变的增大而出现下降,应力曲线出现平缓的波谷状变化,
这是材料的塑性变形和拉伸变形阶段;在拉伸变形阶段,在较大应变状态,材料试件的应力可以被稳定地保持承载能力。

由应力——应变曲线可以分析出高分子聚合物的力学性能。

一方面,
它的断裂强度可以由应力曲线的峰值分析出来。

另一方面,它的延伸率可
以由应力——应变曲线的末端分析出来。

此外,高分子聚合物的力学模量可以从应力——应变曲线的下坡度来计算。

通过以上实验分析,我们可以很好地理解高分子聚合物应力——应变曲线的变化规律,确定其力学性能,并且最终给材料的设计应用提供了依据。

真实应力—应变曲线拉伸实验

真实应力—应变曲线拉伸实验

真实应⼒—应变曲线拉伸实验实验⼀真实应⼒—应变曲线拉伸实验⼀、实验⽬的1、理解真实应⼒—应变曲线的意义,并修正真实应⼒—应变曲线。

2、计算硬化常数B 和硬化指数n ,列出指数函数关系式nS Be =。

3、验证缩颈开始条件。

⼆、基本原理1、绘制真实应⼒—应变曲线对低碳钢试样进⾏拉伸实验得到的拉伸图,纵坐标表⽰试样载荷,横坐标表⽰试样标距的伸长。

经过转化,可得到拉伸时的条件应⼒—应变曲线。

在条件应⼒—应变曲线中得到的应⼒是⽤载荷除以试样拉伸前的横截⾯积,⽽在拉伸变形过程中,试样的截⾯尺⼨不断变化,因此条件应⼒—应变曲线不能真实的反映瞬时应⼒和应变关系。

需要绘制真实应⼒—应变曲线。

在拉伸实验中,条件应⼒⽤σ表⽰,条件应变(⼯程应变)⽤ε表⽰,分别⽤式(1)和(2)计算。

A F=σ (1) 式中,σ为条件应⼒;F 为施加在试样上的载荷;0A 为试样拉伸前的横截⾯积。

000l l ll l ε-?== (2) 式中,ε为⼯程应变;l 为试样拉伸后的长度;0l 为试样拉伸前的长度。

真实应⼒⽤S 表⽰,真实应变⽤∈表⽰,分别⽤式(3)和(4)计算。

)1()1(0εσε+=+==A F A F S (3) 式中,S 为真实应⼒;F 为施加在试样上的载荷;0A 为试样拉伸前的横截⾯积;σ为条件应⼒;ε为⼯程应变。

)1(ε+=n l e (4)式中,e 为真实应变;ε为⼯程应变。

由式(1)和(2)可知,只要测出施加在试样上的载荷以及拉伸前的横截⾯积,可以计算出条件应⼒和⼯程应变;根据式(3)和(4),就可以计算出真实应⼒和真实应变。

测出⼏组不同的数据,就可以绘制真实应⼒应变曲线。

2、修正真实应⼒—应变曲线在拉伸实验中,当产⽣缩颈后,颈部应⼒状态由单向变为三向拉应⼒状态,产⽣形状硬化,使应⼒发⽣变化。

为此,必须修正真实应⼒—应变曲线。

修正公式如下:'''2(1)(1)2k kS S R a l n a R=++ (5)式中,''k S 为缩颈处修正的真实应⼒;'k S 为缩颈处没有修正的真实应⼒;a 为缩颈处半径;R 为缩颈处试样外形的曲率半径。

PP的拉伸应力-应变曲线的测定

PP的拉伸应力-应变曲线的测定
(d)的特点是软而韧。断裂伸长率 大,拉伸强度也较高,但弹性模 量低,如天然橡胶、顺丁橡胶等。
(e)的特点是硬而韧。弹性模量大、 拉伸强度和断裂伸长率也大,如 聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。
三、仪器、设备和材料
1、 材料试样
(1) 试样的类型和尺寸 ① PP试样 I型试样形状及尺寸分别见图2-1和表 1-1。
根据材料的力学性能及其应力-应变曲线特征,可将应力-应变曲线大致分为六类: (a)材料硬而脆:在较大应力作用下,材料仅发生较小的应变,在屈服点之前发生断 裂,有高模量和抗张强度,但受力呈脆性断裂,冲击强度较差。
(b)材料硬而强:在较大应力作用下,材料发生较小的应变,在屈服点附近断裂,具 高模量和抗张强度。
4、由于不同的高分子材料,在结构上不同,表现为应力应变曲线的状也不同。目前大致可归纳成5种类型
(a)的特点是软而弱。拉伸强度 低,弹性模量小,且伸长率也 不大,如溶胀的凝胶等。
(b)的特点是硬而脆。拉伸强 度和弹性模量较大,断裂伸长 率小,如聚苯乙烯等。
(c)的特点是硬而强。拉伸强度和 弹性模量大,且有适当的伸长率, 如硬聚氯乙烯等。
2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶 段
(1)屈服区(2)延伸区(3) 增强区
3、影响高聚物机械强度的因素
(1)大分子链的主价链,分子间力以及高 分子链的柔性等,是 决定高聚物机械强度的主要内在因素。
(2)混料及塑化不均, 会产生细纹、凹陷、真空泡等形式留在制 品表面或内层。
(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的 影响 。

3 准备好楔形拉伸夹具。若夹具已安装到试验机上,则对 夹具进行检查,并根据试样的长度及夹具的间距设置好限位 装置。
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真实应力-真实应变曲线的测定
一、实验目的
1、学会真实应力-真实应变曲线的实验测定和绘制
2、加深对真实应力-真实应变曲线的物理意义的认识
二、实验内容
真实应力-真实应变曲线反映了试样随塑性变形程度增加而流动应力不断上升,因而它又称为硬化曲线。

主要与材料的化学成份、组织结构、变形温度、变形速度等因素有关。

现在我们把一些影响因素固定下来,既定室温条件下拉伸退火的中碳钢材料标准试样,由拉力传感器行程仪及有关仪器记录下拉力-行程曲线。

实测瞬间时载荷下试验的瞬间直径。

特别注意缩颈开始的载荷及形成,缩颈后断面瞬时直径的测量,然后计算真实应力-真实应变曲线。

σ真=f(ε)=B·εn
三、试样器材及设备
1、60吨万能材料试验机
2、拉力传感器
3、位移传感器
4、Y6D-2动态应变仪
5、X-Y函数记录仪
6、游标卡尺、千分卡尺
7、中碳钢试样
四、推荐的原始数据记录表格
五、实验报告内容
除了通常的要求(目的,过程……)外,还要求以下内容:
1、硬化曲线的绘制
(1)从实测的P瞬、d瞬作出第一类硬化曲线(σ-ε)
(2)由工程应力应变曲线换算出真实应力-真实应变曲线
(3) 求出材料常数B 值和n 值,根据B 值作出真实应力-真实应变近似理论硬化
曲线。

2、把真实应力-真实应变曲线与近似理论曲线比较,求出最大误差值。

3、实验体会
六、实验预习思考题
1、 什么是硬化曲线?硬化曲线有何用途?
2、 真实应力-真实应变曲线和工程应力应变曲线的相互换算。

3、 怎样测定硬化曲线?测量中的主要误差是什么?怎样尽量减少误差?
附:真实应力-真实应变曲线的计算机数据处理
一、 目的
初步掌握实验数据的线性回归方法,进一步熟悉计算机的操作和应用。

二、 内容
一般材料的真实应力-真实应变都是呈指数型,即σ=B εn 。

如把方程的二边取对数:
ln σ=lnB+nln ε,
令 y =ln σ;a =lnB ;x =ln ε 则上式可写成y =a+bx
成为一线性方程。

在真实应力-真实应变曲线试验过程中,一般可得到许多σ和ε的数据,经换算后,既有许多的y 和x 值,在众多的数值中如何合理的确定a 和b 值使大多数实验数据都在线上,这可用最小二乘法来处理。

已知有测量点σ1,σ2……σk ,ε1,ε2……εk ,既有y 1y 2y 3……y k ,x 1x 2x 3……x k ,把这些数据代入回归后的线性方程y =a+bx 中去,必将产生误差△v 。

△v 1=a+bx 1-y 1 △v 2=a+bx 2-y 2
· · ·
△v k =a+bx k -y k
即 △V i =a+bx i -y i
我们回归得直线应满足
∑△V ︱i
2
,最小
△ V ︱i 2
=a 2+b 2
x ︱i 2+y ︱i
2
+2abx i -2ay i -2bx i y i
∑△V ︱i
2
= ka 2+b 2∑x i x i +∑y i y i +2ab ∑x i -2a ∑y i -2b ∑x i y i
于是最小二乘条件可由
02=∂∑∆∂a
i V
02=∂∑∆∂b
i V
解出。

上二式偏导后得
kc+b ∑x i =∑y i a ∑x i + b ∑x i x i =∑x i y i
可解得:
b =∑∑-∑∑-2)
(1x k
i x i x k i
y
i x i y i x a =b k
i x
k i y ∑-∑
求出B =e a ,n=b 得到回归后得σ=B εn 。

把上述内容编写成计算机程序,把所需得结果计算出来,写成试验后得回归方程。

三、 实验报告内容
1、写出上述计算机数据处理的计算机程序及变量说明。

2、写出回归后得真实应力-真实应变曲线方程。

3、回归后方程和经验方程σ=b b b S
εεε⎪⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛进行比较。

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