本科材料力学实验讲义

材料力学实验

§1 拉伸实验

一、实验目的

1、 在比例极限内，验证虎克定律，并测定低碳钢的弹性模量E 。

2、 测定低碳钢的其他机械性质，如屈服极限强度极限延伸率面积收缩率等。

3、 测定铸铁的强度极限。

4、 比较塑性材料和脆性材料的机械性质的特点。 二、实验设备及试件 实验设备仪器 1．万能试验机 2．引伸仪 3．千分卡 4．游标卡尺 实验试件

试件尺寸和开头对实验结果有所影响。为使实验所得结果可以互相比较，要采用标准试件，按国家标准GB228—63规定加工。本实验用园截面试件，形状如图1

图1 标准试件

三、实验原理

1．已知虎克定律关系式为EA

PL L =

∆ 用引伸仪夹紧试件， 引伸仪标距尺寸为L ，可以连续测量标距尺寸伸△L ，及载荷P ，从拉伸曲线可以看出弹性阶段的应力应变线性关系。由电脑可以算出弹性模量E 。

2．对低碳钢的其他机械性质的测定，如s σ、b σ、δ和ψ等，必须研究实验过程中载荷和变形的关系（拉伸图）及试件的最后破坏形式。

根据屈服载荷P s 和最大载荷P b 来计算屈服极限s σ和强度极限b σ。计算公式如下：

A

P A P b b s s ==

σσ, 根据试验后测出标距的长度L 1及断裂处截面的面积A 1，然后计算延伸率δ和面积收缩率ψ。计算公式如下：

%

100%1001

1⨯-=⨯-=

A

A A A

L

L ψδ

3．对铸铁强度极限b σ的测定，由于受力后变形很小，就突然断裂，所以只测定强度极限b σ。即

A

P b

b =

σ。 四、试验步骤:（液压万能实验机） 1．测量试样有关数据。

2．顺序开机，主机电源→计算机→打印机。运行软件进入联机状态。 3．进入试验窗口，选择设置试验方案，输入所需的用户参数。

4．在实验老师指导下安装试样，根据试样长度调整移动横梁位置。启动油泵电机，将转换开关打到“夹头”档。先夹紧试样的一端，然后升降下横梁到适当位置，力值清零（消除横梁和试样及其他附件自重），最后夹紧试样另一端，试样夹紧后把转换开关打到“油缸”档，位置或变形值清零。

5．在实验老师指导下安装引伸计。

6．点击试验窗口的“运行”按扭，进入试验状态，顺时针旋转手动阀手轮进行加载。过屈服阶段后，点击“引伸计切换”按钮，计算机自动切换为位移控制。由实验老师取下引伸计。拉伸继续，直到试样断裂。试样结束时，油泵自动停止。（软件发出指令，防止试验结束后活塞继续上升）。

7．把转换开关打到夹头档，启动油泵，取下试样，再逆时针旋转手动阀手轮，使活塞退到底。

8．测量有关数据，输入计算机。打印实验报告。

试验步骤：（电子万能试验机）

1．测量试样有关数据，检查限位块位置。

2．顺序开机，主机电源→计算机→打印机。运行软件进入联机状态。 3．进入试验窗口，选择设置试验方案，输入所需的用户参数。 4．在实验老师指导下安装试样，根据试样长度调整移动横梁位置。

5．先夹紧试样的一端，力值清零（消除横梁和试样及其他附件自重），然后升降下横梁到适当位置，夹紧试样另一端（按小键盘上“试样保护”让力值接近零点，再按“停止“键）。

6．在实验老师指导下安装引伸计。

7．点击试验窗口的“运行”按扭，进入试验状态，进行加载。过屈服阶段后，点击“引伸计切换”按钮，计算机自动切换为位移控制。由实验老师取下引伸计。拉伸将继续。

五、注意事项

1．实验开始后不要按手动键盘。

2．实验开始后不能点击“发送速度”，“点动速度”按钮。

3．引伸仪使用时要特别小心，过屈服阶段后必须马上取出，以免受损。 六、实验数据记录 1 实验前试件尺寸测量数据

低碳钢试样须量取标距尺寸L ，直径d ，直径测量取三处平均值输入电脑。 2．实验后试件尺寸测量

标距尺寸L ，断裂后直径量二处取平均值。

§2 压缩试验

一、实验目的

1．测定压缩时低碳钢的屈服极限s σ和铸铁的强度极限b σ。 2．观察低碳钢和和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。 二、实验设备和试件 实验设备 1．万能试验机

2．千分卡。 3．游标尺卡 试验试件

低碳钢和铸铁等金属材料的试件一般制成园柱形见图2（a ）。其高度h 与直径d 之比，应为31≤≤

d

h

。 三、实验原理

低碳钢为塑性材料，当试件快达到屈服载荷P s 时，要特别小心地观察测力指针的转动。在缓

慢而均匀地加载下，最初测力指针等速转动，当试件屈服时，测力指针转速明显减慢，或停止。此时载荷即为屈服载荷P s 。低碳钢试件最后压成饼状而不会破裂，所以无法测出最大载荷或求出强度极限b σ。铸铁为脆性材料，因为变形小，难以测定屈服载荷P s 。当试件达到最大载荷时P b ，就突然破裂，可求出强度极限b σ。试件先被压成鼓形，最后沿着与试件轴线成45度左右的斜截面断裂。

四、实验步骤

1．测量低碳钢和铸铁试件的直径。并记录下原始数据。

2．把低碳钢试件放在试验机压座正中，逐渐加力，当变形继续增加而载荷数值变化缓慢时，此时载荷即为屈服载荷P s ，记下读数。继续加工到100kN 以内，使试件从鼓形压扁到饼状为止。

3．把铸铁试件放在试验机压座正中加压，逐渐加力直至试件被破坏为止。记下极限载荷。

4．比较各种破坏形式及进行试验整理和计算。 五、注意事项

1． 试件必须放平，并在压台当中位置上，以免发生偏心。 2． 防止铸铁试件压坏时碎片飞溅伤人。 3． 试验开始后不要按手动键盘。

4．实验开始后不能点击“发送速度”，“点动速度”按钮。 六、实验数据记录

实验前测量有关试样数据，输入电脑。

图 2