《材料力学》课程
实验指导书
赵艳荣 编
聊城大学汽车与交通工程学院
2006年1月
目 录
实验一 拉伸实验…………………………………………………1
实验二 压缩实验…………………………………………………10
实验三 纯弯曲梁的正应力实验…………………………………14
实验四 弯扭组合应力测定实验…………………………………24
实验一 拉伸实验
拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一.由本实验所测得的结果,可以说明材料在静拉伸下的一些性能,诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律,材料的弹性,塑性,强度等重要机械性能,这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据.
一,实验目的和要求
1.了解电子万能试验机的工作原理,熟悉其操作规程和正确的使用方法.
2.测定低碳钢的屈服极限,强度极限,延伸率,截面收缩率和铸铁的强度极限.
3.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象,绘制拉伸曲线(曲线).
4.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况.
二,实验设备和工具
1.WDW3200型微机控制电子万能试验机
2.刻线机
3.游标卡尺
三,拉伸试件
金属材料拉伸实验常用的试件形状如图1-1(a)所示.图中工作段长度称为标距,试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定,两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内.
为了使实验测得的结果可以互相比较,试件须按现行国家标准GB6397-86做成标准试件,即或.
对于一般板的材料拉伸实验,也应按国家标准做成矩形截面试件,如图1-1(b)所示.其截面面积和试件标距关系为或,为标距段内的截面积.
四,实验原理
材料力学性能,和,由拉伸破坏实验来测定.试验机备有各种形式的夹头,一般采用楔形夹板夹头(图1—2).圆形和矩形截面试件所用的夹板分别如图1—3(a),(b)所示,夹板表面制成凸纹,以夹牢试件.

实验时计算机自动绘出低碳钢的拉伸曲线(如图1-4)和铸铁的拉伸曲线(如图1-5).
对于低碳钢试件,从图1-4中可以看出,当载荷增加到点时,拉伸图上段是直线,表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系,即符合胡克定律的弹性变形范围.当载荷增加到点时,实验力值不变或突然下降到点,然后在小的范围内摆动,这时变形增加很快,载荷增加很慢,说明材料产生了屈服(或称流动).与点相应的应力叫上屈服极限,与相应的应力叫下屈服极限,因下屈服极限比较稳定,所以材料的屈服极限一般规定按下屈服极限取值.以点相对应的载荷值除以试件的原始截面积,即得到低碳钢的屈服极限,.屈服阶段后,试件要承受更大的外力才能继续发生变形,若要使塑性变形加大,必须增加载荷,如图形中CD段,这一段称为强化阶段.当载荷达到最大值(点)时,试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内,此段发生截面收缩,即出现"颈缩"现象.此时记下最大载荷值,用除以试件的原始截面积,就得到低碳钢的强度极限,.在试件发生颈缩后,由于截面积的减小,载荷迅速下降,到点试件断裂.
对于铸铁试件(图1-5)在变形极小时,就达到最大载荷而突然发生断裂,这时没有直线部分,也没有屈服和颈缩现象,只有强化阶段.因此,只要测出最大载荷即可,可用公式计算铸铁的强度极限.

图1-4 图1-5
五,实验方法与步骤
(一)微机控制操作步骤
1.试件的准备:在试件中段取标距或(一般取10mm),在标距两端做好标记.对低碳钢试件,用刻线机在标距长度内每隔10mm画一圆周线,将标距10等分或5等分,为断口位置的补偿作准备.用游标卡尺在标距线附近及中间各取一截面,每个截面沿互相垂直的两个方向各测一次直径取平均值,取这三处截面直径的最小值d0作为计算试件横截面面积A0的依据.
2.试验机的准备:首先了解电子万能试验机的基本构造原理,学习试验机的操作规程.
(1)旋开钥匙开关,启动试验机.第一步:连接好试验机电源线及各通讯线缆;第二步:打开空气开关;第三步:打开钥匙开关.
(2)连接试验机与计算机.打开计算机显示器与主机,运行实验程序,进入实验主界面,单击主菜单上"联机",连接试验机与计算机.
3.安装试件:根据试件形状和尺寸选择合适的夹头,先将试件安装在下夹头上,移动横梁调整夹头间距,将试件另一端装入上夹头夹紧.缓慢加载,观察微机实验主界面上实验力的情况,以检查试件是否已夹牢,如有打滑则需重新安装.

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