工程力学实验讲义

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1、实验一材料力学性能比较一、低碳钢、铸铁的拉伸实验（-）实验目的1、测定低碳钢在拉仲时的屈服极限6、强度极限6）、延仲率§和截面收缩率屮；2、测定铸铁的强度极限％;3、观察拉仲试验过程屮的各种现象并绘制拉仲图（P—AL曲线）；4、比较低碳钢（塑材）与铸铁（脆材）机械性质的特点。（二）实验设备1、微控万能材料试验机；2、游标卡尺；3、定位冲了。（三）实验原理材料的力学性质6、5）、8＞屮是由拉仲破坏试验来测定的，这项试验在微控万能材料试验机上进行。低碳钢的拉仲图如图1所示和铸铁的拉仲图如图2所示。应指出，

2、这里所绘出的拉仲变形是整个试件的仲长，不只是环距部分的仲长。对于低碳钢材料，拉伸的初始阶段为弹性阶段，其中oa段为直线部分，ab段为微弯曲线部分，在此阶段，解除拉力后变形将完全消失，屈服阶段呈图1低碳钢的拉伸图锯齿形，C点对应的下用服极限作为材料的用服极限Os，由屈服阶段终点至最大载荷Pb部分为强化阶段，在此阶段内，标距范围的变形是均匀的。强化阶段屮的最高点d对应最大载荷Pb，对应的应力称为材料的强度极限％。过d点后，在试件的某一局部范围内，横向尺寸突然急剧缩小，形成颈缩现象，此时，试件继续仲长所需要

3、的拉力也相应减小。这一阶段称为局部变形阶段，随后试件即被拉断。屈服极限氐和强度极限E是衡量材料强度的两个重要指标。试件被拉断后，将两段对拼在一起，测出断裂后的标距和颈缩处的最小直径,求出延仲率8和截而收缩率屮。材料的延仲率8和截而收缩率v是衡量材料塑性的指标。工程上通常按延伸率的大小把材料分成两大类，§>5%的材料称为塑性材料，否则为脆性材料。铸铁拉仲在没冇明显变形时就发生断裂。所以只能测岀它的最大拉力Pb相应的强度极限，拉伸图见图2。图2铸铁的拉伸图观察试件的断口，低碳钢试件断裂后，在两个断面上各呈

4、凸凹状，称为“杯状断口”（见图3）,断口的屮间部分材料呈颗粒状，四周呈纤维状，这是低碳钢的典型断口。铸铁试件断裂后，断面齐平，垂直于试件的轴线（见图4）,断面上材料呈现颗粒状是“脆断”的断口特征，纤维状是“韧断"的断口特征。（四）实验步!1、试件准备：低碳钢试件：用定位冲子在试件工作段上冲标点，用游标卡尺定出标距，并测量标距两端及中间三个横截面处的直径，每一横截面处互相垂直方向各测一次取平均值，用所测得的三组数据中最小值计算试件的横截而积。铸铁试件：用游标卡尺测量试件两端及中间三个横截面的直径，每一横

5、截面处互相垂直方向各测一次取平均值，用所测得的三组数据屮最小值计算试件的横截而积。2、实验机准备打开电源，打开油泵、录入数据并联机。3、安装试件调整试验空间：①安装试件：使上下两夹头的距离大致等于工作段的长度，并且使上下夹头夹紧工件的夹持端至少2/3以上。②进行试验：观察拉伸图和实验现象。③测量并录入数据：断口处直径，以及拉断后两标记点之间的长度。4、（五）1、结朿工作：将输出结果交指导老师检查，并整理实验仪器。实验结果整理强度指标计算屈服极限：6=空强度极限：①丄2、塑性指标计算延伸率：”学X】。。

6、％A-A截面收缩率：屮=—xlOO%人0其屮：L（）—试件原始的计算长度；试件断裂后的计算长度;Ao—试件原始的横截面面积；A

7、—试件断裂后断口处的横截而而积。（六）注意事项1、试验时，必须严格遵守试验机的操作规程。2、试件安装要正确，防止偏斜和夹入过短。3、拉伸实验是常温、静载实验，要注意缓慢、均匀地加载。4、试验时若听见异响或发生任何故障应立即停车。二、铸铁的压缩实验（-）实验目的测定压缩时铸铁的强度极限％。（二）实验设备1、液压式万能材料试验机；2、游标卡尺。（三）实验原理铸铁试件一般制成圆柱形

8、。并且试件高度h°和直径山的比值有一定范ffl：l

9、值，用所测得的两个数据中最小值计算试件的横截面积。2、试件机准备（1）选择测力度盘：铸铁压缩，选择0—150KN度盘；（2）指针调零；（3）调整好自动绘图器。3、安装试件将试件两端面涂以润滑油，准确放在试验机活动台承垫的屮心上，并在试件周围加防护罩，以免试件破裂时，碎屑飞出伤人。4、指导教师检查以上完成情况。5、进行试验先升工作台，使试件随Z上升，当试件与上承垫距高5—6mm时（切勿接触受力），停车。启动油泵，开送油阀，采用加载方式，缓慢均匀地加载，并使