材料力學(xué)實驗-xiu

材料力學(xué)實驗九江學(xué)院土木工程與城市建設(shè)學(xué)院工程力學(xué)教研室材料力學(xué)實驗?zāi)夸泴嶒炓坏吞间摵丸T鐵的拉伸實驗實驗二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗實驗三金屬應(yīng)變片的粘貼實驗實驗四等強度矩形截面梁的彎曲試驗材料力學(xué)實驗實驗一低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗拉伸實驗是測定材料力學(xué)性能的最根本最重要的實驗之一。由本實驗所測得的結(jié)果，可以說明材料在靜力拉伸下的一些性能，諸如材料對載荷的抵抗能力的變化規(guī)律、材料的彈性、塑性、強度等重要機械性能，這些性能是工程上合理地選用材料和進行強度計算的重要依據(jù)。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗一、實驗?zāi)康?、測定低碳鋼的屈服極限бs、強度極限бb、延伸率δ、截面收縮率ψ。2、測定鑄鐵的抗拉強度極限бb。3、觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過程中表現(xiàn)的現(xiàn)象，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線〔F-△L曲線〕。4、分析和比較低碳鋼和鑄鐵的拉伸力學(xué)性能和破壞特征。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗二、實驗設(shè)備和儀器

材料試驗機、游標(biāo)卡尺、試樣劃線器等。三、拉伸試件金屬材料拉伸實驗常用的試件形狀如下圖。圖中工作段長度稱為標(biāo)距，試件的拉伸變形量一般由這一段的變形來測定。

為了使實驗測得的結(jié)果可以互相比較，試件必須按國家標(biāo)準(zhǔn)做成標(biāo)準(zhǔn)試件，即L=5d或L=10d。對于一般板狀材料的拉伸實驗，也應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)做成矩形截面試件，其截面面積和試件標(biāo)距關(guān)系為L=11.3A0.5或L=5.65A0.5，A為標(biāo)距段內(nèi)的截面積。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗2、鑄鐵的拉伸實驗：1〕、試件的準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測量中間和兩端三處直徑取最小值計算試件截面面積，根據(jù)鑄鐵的強度極限，估計拉伸試件的最大載荷。2〕、試驗機的準(zhǔn)備：與低碳鋼拉伸實驗相同3〕、進行實驗：開動機器，緩慢均勻加載直到斷裂為止。記錄最大載荷，觀察自動繪圖裝置上的曲線。將最大載荷值除以試件的原始截面積，就得到鑄鐵的強度極限。因為鑄鐵為脆性材料在變形很小的情況下就會斷裂，所以鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小，很難測出。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗五、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、實驗原始數(shù)據(jù)記錄2、低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗實報六、思考題1、比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的主要力學(xué)性能及實用價值。2、描述拉伸實驗過程中的各種現(xiàn)象并試做解釋。3、低碳鋼拉伸的曲線圖的最初階段呈曲線，試解釋之。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗七、實驗報告的要求1、實驗名稱2、實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備和儀器4、實驗原理5、實驗步驟6、實驗數(shù)據(jù)的記錄及整理7、實驗結(jié)果分析8、思考題以上內(nèi)容在實驗報告中必須交代清楚，缺一不可，否那么重做。低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗自動控制程序的參數(shù)設(shè)置與結(jié)果處理

1、程序翻開

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗2、聯(lián)機

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗3、試樣錄入：試樣編號，直徑和原始標(biāo)距

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗4、參數(shù)設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗5、初始試驗力：40N；橫梁速度：2mm/min

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗6、自動計算設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗7、實驗結(jié)束條件設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗8、選擇傳感器

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗9、坐標(biāo)增量設(shè)置，全部參數(shù)設(shè)置完畢，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查以后，實驗開始

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗10、實驗結(jié)束，分析數(shù)據(jù)

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗11、特征數(shù)據(jù)分析

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗12、樣點采集

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗

低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗實驗二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗

在工程實際中，有些構(gòu)件承受壓力，而材料由于載荷形式的不同其表現(xiàn)的機械性能也不同。因此除了通過拉伸實驗了解金屬材料的拉伸性能外，有時還要作壓縮實驗來了解金屬材料的壓縮性能。一般對于鑄鐵、水泥、磚、石頭等主要承受壓力的脆性材料才進行壓縮實驗，而對于塑性金屬或合金進行壓縮實驗是主要目的是為了材料研究。例如灰鑄鐵在拉伸和壓縮時的強度極限不相同，因此工程上就利用鑄鐵壓縮強度較高這一特點用來制造機床底座、床身、汽缸、泵體等。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗一、實驗?zāi)康暮鸵?、測定在壓縮時低碳鋼的屈服極限бs，及鑄鐵的強度極限бb。

2、觀察它們的破壞現(xiàn)象，并比較這兩種材料受壓時的特性，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線〔曲線〕。二、實驗設(shè)備：材料試驗機、游標(biāo)卡尺h

三、試件d金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形，如下圖，并制定1≤h/d≤3低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗四、實驗原理1、低碳鋼低碳鋼軸向壓縮時會產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗機夾具間存在摩擦，約束了橫向變形，故試樣出現(xiàn)鼓脹。為了減少鼓脹效應(yīng)的影響，通常在端面上涂上潤滑劑。壓縮過程中的彈性模量、屈服點與拉伸時相同。繼續(xù)加載，試樣越壓越扁，由于橫截面上面積不斷增大，試樣抗壓能力也隨之提高，曲線繼續(xù)上升，所以一般不發(fā)生壓縮的破壞。因此不測抗壓強度極限。

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗2、鑄鐵由于變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯，而是當(dāng)盈利到達一定值后，試樣在軸線大約成45°-55°方向上發(fā)生斷裂。將最高點所對應(yīng)的壓力Fb值除以原試樣橫截面面積A，即得鑄鐵的抗壓強度=Fb/A。五、實驗方法與步驟1、低碳鋼的壓縮實驗1〕、試件準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺測量試件的直徑，在試件中部相互垂直的方向上測兩次，求平均值。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗2〕、試驗機的準(zhǔn)備：首先了解試驗機的根本構(gòu)造原理和操作方法，學(xué)習(xí)試驗機的操作規(guī)程。選擇適宜的橫梁移動范圍，然后將試件盡量準(zhǔn)確地放在機器活動承墊中心上，開動機器，使橫梁上壓頭落在萬向頭上，使試件承受軸向壓力。

3〕、進行實驗：開動機器，使試件緩慢均勻加載，低碳鋼在壓縮過程中，產(chǎn)生屈服以前根本情況與拉伸時相同，載荷到達B時，位移-負荷曲線變平緩，這說明材料產(chǎn)生了屈服，當(dāng)載荷超過B點后，塑性變形逐漸增加，試件橫截面積逐漸明顯地增大，試件最后被壓成鼓形而不斷裂，故只能測出產(chǎn)生流動時的載荷Fs，由бs=Fs/A得出材料受壓時的屈服極限而得不出受壓時的強度極限。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗2、鑄鐵的壓縮實驗鑄鐵壓縮與低碳鋼的壓縮實驗方法相同，但鑄鐵受壓時在很小的變形下即發(fā)生破壞，只能測出Fb，由бb=Fb/A得出材料強度極限。鑄鐵破壞時的裂縫約與軸線成45°-55°角左右。六、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、實驗原始數(shù)據(jù)記錄2、低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗實報七、思考題1、比較低碳鋼和鑄鐵壓縮時的主要力學(xué)性能及實用價值。2、低碳鋼壓縮時試樣呈鼓形，且須在端面涂潤滑劑，為什么？。3、試解釋鑄鐵的斷口。低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗自動控制程序的參數(shù)設(shè)置與結(jié)果處理

1、程序翻開

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗2、聯(lián)機

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗3、試樣錄入：試樣編號，直徑和原始標(biāo)距

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗4、參數(shù)設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗5、初始試驗力：40N；橫梁速度：2mm/min

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗6、自動計算設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗7、實驗結(jié)束條件設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗8、選擇傳感器

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗9、坐標(biāo)增量設(shè)置

低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗10、全部參數(shù)設(shè)置完畢，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查以后，實驗開始低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗實驗三金屬應(yīng)變片的粘貼實驗一、實驗?zāi)康?、初步掌握電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)；2、初步掌握焊線和檢查。二、實驗設(shè)備和器材1、電阻應(yīng)變片2、試件3、砂布4、丙酮〔或酒精〕等清洗器材5、502粘接劑6、測量導(dǎo)線7、電烙鐵8、萬用表金屬應(yīng)變片的粘貼實驗三、電阻應(yīng)變片的工作原理1、電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。2、當(dāng)試件受力在該處沿電阻絲方向發(fā)生線變形時，電阻絲也隨著一起變形〔伸長或縮短〕，因而使電阻絲的電阻發(fā)生改變〔增大或縮小〕。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗四、實驗步驟1、定出試件被測位置，畫出貼片定位線。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗

2、在貼片處用細砂布按45°方向交叉打磨。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗3、然后用浸有丙酮〔或酒精〕的棉球?qū)⒋蚰ヌ幉料锤蓛簟蹭撛嚰帽耷?，鋁試件用酒精棉球〕直至棉球潔白為止。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗4、一手拿住應(yīng)變片引線，一手拿502膠，在應(yīng)變片基底底面涂上502膠〔擠上一滴502膠即可〕。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗5、立即將應(yīng)變片底面向下放在試件被測位置上，并使應(yīng)變片基準(zhǔn)對準(zhǔn)定位線。將一小片薄膜蓋在應(yīng)變片上，用手指柔和滾壓擠出多余的膠，然后手指靜壓一分鐘，使應(yīng)變片和試件完全粘合后再放開。從應(yīng)變片無引線的一端向有引線的一端揭掉薄膜。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗6、在緊連有引線的一側(cè)粘貼一片連接片。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗7、將應(yīng)變片的引線焊接在連接片上。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗8、將連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在連接片上，然后用絕緣膠布把導(dǎo)線固定在構(gòu)件上。金屬應(yīng)變片的粘貼實驗五、思考題1、為什么說電阻應(yīng)變片具有放大電阻的能力？2、為什么要用砂紙打磨試件外表？金屬應(yīng)變片的粘貼實驗實驗四等強度矩形截面梁彎曲實驗一、實驗?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變片的原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理。2、初步掌握利用電阻應(yīng)變片和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測定指定點應(yīng)變的方法〔即電測法〕。3、利用電測法測定等強度矩形截面梁橫截面上的最大正應(yīng)力及泊松比。4、驗證橫截面上最大正應(yīng)力的計算公式及泊松比。等強度矩形截面梁彎曲實驗二、實驗設(shè)備和儀器

電阻應(yīng)變片、等強度矩形截面梁、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。

三、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀是將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓〔或電流〕的變化，并進行放大，然后轉(zhuǎn)換成應(yīng)變數(shù)值的電子儀器。電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓〔或電流〕信號主要是通過應(yīng)變電橋(惠斯頓電橋)來實現(xiàn)的。等強度矩形截面梁彎曲實驗四、等強度矩形截面梁的彎曲1、等強度矩形截面梁設(shè)梁的長度為l，高度為h，固定端寬度為b，在梁的右端加一集中力，假設(shè)各橫截面上的最大正應(yīng)力相等，那么：Fx/(yh2/6)=Fl/(bh2/6)于是：y=bx/l故等強度矩形截面梁的上下外表應(yīng)該是如上圖的三角形。等強度矩形截面梁彎曲實驗2、主要參數(shù)1〕、梁：Q235鋼，E=210GPa，l=300mm，h=5mm，b=50mm，x1=60mm，x2=180mm。2〕、荷載：每個砝碼10N，砝碼托盤1.3N。3、進行實驗1〕、粘貼應(yīng)變片：可分別在梁的上下外表各處沿軸向和橫向粘貼應(yīng)變片〔不做〕。2〕、調(diào)試梁的位置：旋轉(zhuǎn)臺座底部的旋鈕，使梁的上外表大致水平。3〕、將工作應(yīng)變片和溫度補償片接入應(yīng)變儀，接通電源并調(diào)好應(yīng)變儀：等強度矩形截面梁彎曲實驗

〔1〕、接線儀器后面板有十組端子，叫十個通道，每個端子測一個點，每個端子有5個接線孔：

應(yīng)變儀的第一個端子接補償片：A，B兩端接應(yīng)變片，D，E兩端用導(dǎo)線短路應(yīng)變儀的第二三四五個端子接工作片：各端子的A，B兩端接應(yīng)變片，D，E兩端用導(dǎo)線短路接線方法：先用螺絲刀松開孔上的螺釘，將導(dǎo)線插入下方的小孔，然后用螺絲刀上緊螺釘，將導(dǎo)線固定。

等強度矩形截面梁彎曲實驗〔2〕、應(yīng)變儀的設(shè)置：按設(shè)置