基础力学实验

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1、基础力学实验指导书中南大学力学教学实验中心二00四年十二月目录金属材料常规力学性能综合测定实验1金属材料弹性系数的综合测定实验6纯弯曲实验10动力学、动应力综合性实验12静力学系统（桁架）内力测定实验14撞击中心简易测定实验16振动模态仿真分析及固有频率的测试实验20组合变形实验24偏心拉伸实验27局部应力数值模拟实验31工程材料面内变形场及应变场测定实验33静、动挠度及振动特性的光测试验35热应力数值模拟实验40工程材料高温力学性能实验42岩土类材料单、双轴压缩破坏试验43新型材料抗裂性能实验44金属材料常规力学性能综合测左实验一.实验目的1.测定拉伸时低碳钢的6、铸铁的刃；测定压缩

2、时铸铁的刀和低碳钢的6。2.测定扭转时低碳钢的卩、5；测定扭转时铸铁的①。3.初步掌握金属材料机械性能的测试方法。4.观察、比较、总结低碳钢与铸铁材料力学性能的特点与差别。二.实验设备和试件1.游标卡尺。2.金属拉伸试样标距仪。3.WE-10A万能材料试验机。4.扭转试验机。5.低碳钢、铸铁拉伸试件。6.铸铁压缩试件。三.实验原理1.低碳钢拉伸低碳钢拉伸分为四个阶段：即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。强度指标有：—屈服极限人)(名义应力)”%(J=强度极限A°(名义应力)塑性指标有:S=L~A)xl00%L°A—A0=——xlOO%断血延伸率断面收缩率A)5^5%为鴉性材料；

3、5v5%为脆性材料测量厶时，请注意断口要移中的问题。2.铸恢的拉伸铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是强度极限abL-~7~A)3.低碳钢的压缩低碳钢的压缩与拉伸类似，只是没有强度极限，只有屈服极限4.铸铁的圧缩铸铁的压缩只有强度极限hcA)5.低碳钢扭转扭矩T和扭转角彷之间的关系曲线如上图所示：它与拉伸图相似，曲线上的0A段为肓线，表示"与T成正比，材料服从虎克定律。TWTpB点为屈服点，处竺"快恋如上图所示，取一个半径为p的微而积2如7对园心取矩，即7id3J12”Ts=p"pdpjp._Ts__3Ts3ml]4巴12k对于强度极限也可以推出3Th4%低碳钢扭转试样的断口为平断口，

4、由于低碳钢抗拉能力强，抗剪能力差，故从横断面剪断。6.铸铁扭转丁_Th铸铁抗剪能力强，抗拉能力差，由于厂二"，故沿着6方向成45°方向的螺旋线拉断。7.实验结论材料抵抗能力破坏应力破坏形状拉伸压缩剪切拉伸压缩剪切拉伸压缩剪切低碳钢大大小边缘剪应力，中间三向拉应力/剪应力杯锥状鼓形平断口铸铁小大中拉应力剪应力拉应力平断口45°斜面45°螺旋Iftl低碳钢是一种拉•压等强度材料，它是一种典型的塑性材料。而铸铁是一种典型的脆性材料，它的抗压强度远远人于抗拉强度。故在现实生活中，脆性材料都是承受压力，而不承受拉力。一.实验步骤1.拉、压实验⑴测定试样直径拉伸时取试样三个截面（两端及中间），在相

5、互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最小值作为试样计算直径。压缩时，在试样的长度中央取一处予以测量，在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值作为试样的计算直径。其而积人）取三位有效数字。⑵将试样放在金属拉伸试样标距仪上打标记，每10mm打一•个标记，共打口个标记。⑶选择测力范围WE-1OA万能材料试验机共有lOOkN、50kN、20kN三个读盘。根据低碳钢（Q235A级）的强度极限为375〜460MPa,灰口铸铁的压缩强度极限为640〜1300Mpa,试样横截面积约为78.5mm2,

6、1

7、=刀人）,可估算岀拉伸试验最人载荷在30kN〜3

8、5kN之间；压缩试验最人载荷在50kN〜lOOkN之间。因此，做拉伸试验吋选择50kN的读数盘，做压缩试验吋选择lOOkN的读数盘。并在摆杆上配置相应的摆锤使M所选用的测力度盘相匹配。⑷装好绘图仪选择合适的绘图比例，将记录笔装在笔架上，记录纸卷于卷纸筒上。⑸指针调零①先开动油泵电动机，打开送油阀，将活动平台上升起少许，然后关闭油阀。②转动摆杆上的平衡铠，使摆杆保持铅垂位置。③再转动水平齿杆，使指针对准“零”点。⑹安装试件拉伸吋先将试件安装在试验机的上夹头内，此吋下夹头不得夹住试件，再开动下夹头升降电动机，调敕下與浜晉护试件菜忘缩时，将试［牛置于试验亦勺活动平台球形承垫的中心位置上。⑺进

9、行试验控制试验机进油阀，用适当的速度对试样加力。注意观察测力指针的转动，自动绘图的情况和相应的实验现彖。读収屈服荷载Fs和极限荷载F疑试验结束后，取下试样，观察断口形状。①低碳钢拉伸断口形状为杯锥状，在拉伸试样断口的边缘部分基木上与轴线成45°方向，这显然是由剪应力引起的破坏。断口中心部分与轴线垂直，这显然是由三向拉应力引起的破坏。①铸铁的拉伸断口形式与轴线垂直的平断口，这是由于铸诙的抗拉能力最差，是由拉应力引起的破坏。②低碳钢压缩成鼓形。山于