计算机专业专科本科实践活动方案

2013年春季土木工程、建筑施工与管理专业实践活动方案

根据开放教育对学生学习的要求，结合我校本学期学生学习需求情况，现将本学期建筑施工专业实践活动安排如下：

一、实践目的：

为了使我校土木工程本科和建筑施工与管理专科的学员在学习课程知识的同时，对建筑用低碳钢和铸铁的材质性能进一步深入的了解，特安排本次专业实践活动。

二、实践内容：

11秋、12春秋、13春土木工程本科学员，以及12春秋、13春建筑施工专科学员，在西安工业大学建工系的建筑材料实验室，根据实践指导教师的要求进行建筑工程金属材料性能的两项实验。

1、金属材料的拉伸实验

2、金属材料的扭转实验

具体实验内容见所附实验内容。实践活动结束后，要求每位学员撰写实验报告报告。

三、实践安排时间：

本次实践定于5 月19日（周日）上午8：30开始进行。

四、实践地点：

西安工业大学未央校区（北三环大明宫后面），教D楼一楼，建材实验室。乘公交207路区间、336、509、719直达西安工业大学站，下车后到西门进校园。

五、实践要求：

本次实践要求以上年级土木本科和建筑专科学员必须按照学校安排，由班主任带领准时参加并签到。学校将以本次实践每位学员参与情况及实验报告作为依据，对学员的形考实践部分进行评分。不参与者本学期形考实践部分成绩按“0”计。

董立

2013年5月6日

附件一：实验内容

附件二：实验报告

附件一：

一、金属材料的拉伸实验

1.1.1实验材料

拉伸实验的金属材料是：低碳钢和铸铁。

1.1.2实验目的

1、测定低碳钢的屈服极限σ

s 、强度极限σ

b

、延伸率δ和断面收缩率ψ；

2、测定铸铁的抗拉强度σ

b

；

3、观察、比较塑性材料和脆性材料在拉伸过程中的各种物理现象（包括弹性、屈服、强化和颈缩、断裂等现象）；

4、学习、掌握万能试验机和相关仪器的使用方法。

1.1.3实验设备

1、万能试验机

2、游标卡尺

1.1.4实验试件

试件的尺寸和形状对实验结果会有所影响。为了避免这种影响，便于各种材料机械性质的相互比较，国家对试件的尺寸和形状有统一规定[中华人民共和国国家标准《金属材料室温拉伸试验法》（GB/T228-2002）]。本实验的试件采用国家标准GB/T228-2002所规定的常用的圆形横截面比例试件，直径尺寸d=10mm，

试验段长度（标距）l

=100mm（见图1-1）。

1.1.5实验原理及方法

低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢，这类钢材在工程中使用较广，在

拉伸试验中表现出的力学性能也最为典型。本次实验主要测定它的屈服极限σ

s

、

强度极限σ

b

、延伸率δ和断面收缩率ψ等力学性能指标。这些力学性能指标，是由拉伸破坏实验来确定的，可以用材料的拉伸图来描述，实验后，利用所记录的实验数据，绘制出完整的低碳钢的拉伸图曲线（见图1-2）。

图1-1 拉伸实验试件图1-2 低碳钢拉伸图

在拉伸实验前，先测定低碳钢试件的直径d

0和标距l

。实验时，首先将试件

安装在实验机的上、下夹头内。然后开动实验机，缓慢加载，同时记录下各个实验阶段的载荷F和相应的拉伸变形量△L，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：

图1-3 低碳钢拉伸F-△L曲线

（1）弹性阶段（Ob段）

在拉伸的初始阶段，F-△L曲线（Oa段）为一直线，说明载荷与变形成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（σ

P

），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。

线性阶段后，F-△L曲线不为直线（ab段），载荷与变形不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，F-△L曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完

全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σ

e

），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。

（2）屈服阶段（bc段）

过了弹性阶段后，载荷变化很小，只是在某一小范围内上下波动，而变形却急剧增长，这种现象就称为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极

限（σ

s

），一般取下屈服值作为屈服极限。

当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。

（3）强化阶段（ce段）

经过屈服阶段后，F-△L曲线呈现出上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。

若在此阶段卸载，则卸载过程的F-△L曲线为一条斜线（即d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，载荷减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地载荷减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的载荷与变形的关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。

在强化阶段F-△L曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的强

度极限（σ

b ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷F

b

。

（4）颈缩阶段（ef段）

试样拉伸达到强度极限σ

b

之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增

大至强度极限σ

b

之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩现象出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故F-△L曲线呈现下降趋势，直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。

这里要注意以下几个问题：

1、拉伸图中拉伸变形△L是整个试件的伸长（不仅是标距部分的伸长），并且包括机器本身弹性变形和试件头部在夹板中的滑动等。