材料力學(xué)實驗設(shè)計

1、材料力學(xué)實驗設(shè)計 -測自行車車輪輻條的疲勞極限一、實驗?zāi)康?) 了解測定材料疲勞極限的方法。2) 了解疲勞試驗中應(yīng)力比 r 的測量方法。3) 測量自行車車輪輻條在正常工作時的疲勞極限。二、實驗設(shè)備1) 疲勞實驗機2) 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀三、實驗原理自行車車輪在轉(zhuǎn)動的過程中，由于要克服車輪鋼圈的受壓變形，車輪輻條會受都周期性變化的拉力和壓力。壓力由車輪的變形趨勢可知， 當(dāng)輻條運動到水平位置時受到最大拉應(yīng)max當(dāng)輻條運動到豎直位置時受到最大壓應(yīng)力minmaxmin在輻條左右對稱位置粘貼兩個應(yīng)變片，采用半橋橋路接法測輻條在水平和豎直位置時的應(yīng)變 max和 min 。則maxmax儀 max2minmin

2、 =E儀min2在交變應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)中，最小應(yīng)力和最大應(yīng)力的比值minmax1max ，稱為循環(huán)特征或應(yīng)力比。在既定的 r 下，若式樣的最大應(yīng)力為 經(jīng)歷 N1次循環(huán)后，發(fā)生疲勞失效， 則N1稱為最大應(yīng)力為 1max 時的疲勞壽命（簡稱壽命）。實驗表明，在統(tǒng)一循環(huán)特征下，最大應(yīng)力越大， 則壽命越短；隨著最大應(yīng)力的降低， 壽命迅速增加。 表示最大應(yīng)力 max與壽命 N 的關(guān)系曲線稱為應(yīng)力 -壽命曲線或 S N 曲線。碳鋼的 S N 曲線如圖 1.1 所示。從圖中看出，當(dāng)應(yīng)力降到某一極限值 r時，S N曲 線趨進于水平線。 即應(yīng)力不超過 r 時，壽命 N 可無限增大。 r 稱為疲 勞極限或持久極限，

3、下標(biāo) r 表示循環(huán)特征。實驗表明， 黑色金屬試樣如經(jīng) 歷107 次循環(huán)仍未失效，則在增加循 環(huán)次數(shù)一般也不會失效。 故把 107次 循環(huán)下仍未失效的最大應(yīng)力作為 持久極限 r 。而把 N0 107稱為循環(huán)基數(shù)。有色金屬的 S N曲線在N 5 108時往往仍未趨于水平，通常規(guī)定一個循環(huán)基數(shù)N0 ，例如取8N0 108 ，把它對應(yīng)的最大應(yīng)力作為“條件”持久極限。四、實驗步驟1) 在自行車車輪上選取一根輻條，進行一定的表面潔凈處理。2) 在輻條最小直徑處左右對稱的位置粘貼兩片應(yīng)變電阻應(yīng)變片3) 測出車輪在加載后輻條在水平和豎直位置時的應(yīng)變量 儀 儀 min 。4) 計算出循環(huán)征儀 min5）在疲勞試驗機上設(shè)定相應(yīng)的 r 值，選取一組同樣規(guī)格的自行車輻條，開始試驗，測出疲勞極限 r 。6）觀察輻條試件疲勞斷口特征。五、實驗結(jié)果處理1）下列情況實驗數(shù)據(jù)無效：載荷過高致使試樣彎曲變形過大，造成中途停機；斷口處有明顯的夾渣致使壽命偏低。2）將所有的實驗數(shù)據(jù)