国家级实验教学示范中心年度 04-30
东南大学土木工程学院一行到 05-23
2017年力学土建学科国家级实 05-18
我院获全国高等院校结构BIM 01-09
我院博士后吴文兵获中国博士 01-04
我院开展2016年度科学道德与 12-26
我院举行研究生联合培养基地 12-22
华北水利水电大学水利学院一 12-20
我院获第五届中南地区大学生 12-13
河海大学殷宗泽及长江科学研 12-13
 
首页 > 教学资源 > 教学文件
请输入关键字查询
材料力学试验指导书 | 教学文件
打印内容文档

目  录

 

试验内容

试验一、拉伸试验

实验二、压缩试验

实验三、弹性模量E的测定试验

 

 

 

 

 

 

 

 

试验内容

实验一:拉伸试验

一、内容和目的:

1、测定低碳钢的屈服极限 、强度极限 、延伸率 和截面收缩率 ;测定铸铁的强度极限 。

2、观察上述两种材料的拉伸破坏现象,并分析原因绘制 曲线。

二、设备和器材

1、万能试验机。

2、游标卡尺。

3、低碳钢和铸铁试件:

圆形截面试件长度 与直径 的关系:

      和  

矩形截面试件长度 与截面积 的关系:

      或 

   —初始长度, —初始直径, —初始截面面积。

试件形状如图5:

 

三、实验原理

塑性材料和脆性材料在拉伸试验中,显示出来的力学性能有显著的不同。

塑性材料如低碳钢在拉伸试验的 位伸图中,明显地会出现四个阶段:第一阶段, 图中为一斜直线——称为弹性阶段, 与P成正比例关系。通常说弹性范围内指的就是这一阶段。第二阶段, 图中出现平台或波动——屈服阶段。规定这一段首次下降的最小荷载 与初始截面积之比:

称为屈服强度。第三阶段,钢材内部组织发生变化,抵抗变形能力又重新提高,称为强化阶段。第四阶段, 图中,表现从最高点下降,同时试件在某一处出现相对明显缩小部分——颈缩阶段,最后,出现断裂。

其它塑性材料在进行拉伸试验时,大体上也经历这四阶段。但只是有些材料四个阶段不明显。(如图6)

脆性材料则变形很小,没有四个阶段, 是一条较短曲线。自试验开始,在很小变形下就出现断裂(如图7)。故只有最大荷载 ,也就是说只有强度极限:

 

 

衡量材料塑性大小的两个指标为延伸率 和收缩率 :

 

 

式中: 、 ——试验前的标距和截面面积;

   、 ——试验后的标距和截面面积;

其中 的取法:

a)若断口在初标距长度中部三分之一区段内时,则量取试验段变形后总长度为 。

b)若断口不在初标距长度中部三分之一区段内时,采用断口移中的办法,以计算试件拉断后的标距长度 。采用此方法时,试验前将原标距长度 分为10个等分格。断裂后在试件较长的右段上,从邻近断口的一个刻度线d起,向右取 格,标记为a,作为 的起点,再看a点到最右点 有几格,然后由a向左取相同格数得标记b。令 为c到b之长, 为b到a之长。于是

 

c)当断口接近试件两端,而与其头部的距离等于或小于直径的两倍时,需重作试验。

四、方法和步骤

1、在低碳钢试件标距( )内用打点机每格10mm打点。

2、在标距中央和两端三处各测量一次直径的平均值,取其中最小者作为 ,同时测标距 。

3、估计最大荷载 , 在测力度盘的40~80%范围内。调整测力指针对准零点,并检查好自描绘装置。

4、按照操作规程,安装好试件,作好描图准备,开支机器进行检验。

5、在试验过程中,注意观察试件变形、各阶段的变化和测力指针走动情况有无异常。

i)对低碳钢、测力指针停止转动后出现的恒定荷载或第一次回转最小值是屈服荷载 ,注意记录和观察是否出现滑移线。

ii)在强化阶段某一处停止加载,然后卸载,再重新加载。观察冷作现象。

iii)注意颈缩现象,并记录最大荷载 ,铸铁试验只记录最大荷载 。

6、测量低碳钢断裂的标距长度 ,并在颈缩断裂处,沿互相垂直的两个方向各测一次直径,取其平均值作为 。

 

实验一、拉伸实验报告

 

(一)实验目的

(二)实验数据记录

1、低碳钢

(1)试件数据:

初始标距                      断裂后标距

初始直径                      断裂后最小直径

初始截面面积                  断口处面积

(2)试验结构:                    

(3)绘制 拉伸图

(4)断口描固定资产:

(5)低碳钢的变形特点及破坏特征分析:

  1)从 拉伸图分析,可分为四阶段,各阶段的变形特点:

 

 

  2)破坏时,断口特征?并说明破坏的种类及原因:

  3)冷作现象:(屈服强度,抗拉强度及变形性能如何变化?) 

2、铸铁试验:

(1)试件数据:

    试验前直径        ;断裂后直径

    初始标距          ;断裂后标距

(2)试验结果:

  1)屈服荷 载 无;

  2)极限荷载             抗拉强度

  3)伸长率

  4)截面收缩率

(3)铸铁受拉变形及破坏特征、原因分析:

  1)变形特征:(绘制拉伸曲线)

  2)破坏特征及原因

  3)低碳钢与铸铁拉伸性能比较后的认识:


实验二  压缩试验

 

一、内容和目的

1、测量压缩时低碳钢 铸铁 。

2、观察上述两种材料压缩变形和破坏形式,分析破坏的原因。

二、设备和器材

1、试验机

2、千分卡尺

3、低碳钢和铸铁试件

金属材料试件须用圆柱形,高度大于直径,一般取 要求两端面平行且垂直轴承线,要有一定光洁度,适当抹上润滑油,试验台上最好加球面垫板。

三、实验原理及数据记录

低碳钢压缩时,屈服阶段较短,当加载至测力度盘指针停顿或稍后退时记下屈服荷载 ,则屈服极限: ;当试件被压成鼓形是,试停止。

铸铁试件加载到最大荷载 时就突然破裂,则屈服极限: ;此时断裂面接近45斜面,破坏主要由剪应力引起。    

四 、实验方法和步骤

测量试件直径

选择试验机加载范围

1、按照操作规程,安装好试件,进行试验。

2、注意缓慢加载,低碳钢测出屈服点荷载持仃止试验,铸铁测得最大荷载后停止试验。 

 

实验二  压缩试验报告

 

(一)实验目的

 

(二)实验记录

 

试件

   低碳钢试件

铸铁试件

高 度h(mm)

 

 

试件直径 (mm)

 

 

截面面积 (mm)

 

 

1、低碳钢压缩试验记录

1)屈服荷载              屈服强度

2)极限荷载:无

3)破坏形状描实:

4)应力应变图:

4、铸铁压缩试验记录:

1)屈服荷载:无

2)极限荷载:P               抗压强度:

3)破坏形状描实。

4)应力应变图:

三、试验结果分析:

1、对比低碳钢及铸铁受压强度特点及变形特点:

 

 

2、根据低碳钢及铸铁受压破坏形状及特征,分析其破坏原因。

3、通过低碳钢及铸铁的拉伸性能,压缩性能综合比较,简述两种型材料(韧性和脆性材料)性能及用途差别:

实验三  弹性模量E的测定试验

 

一、内容和目的

1、初步了解电测静应力试验的基本原理和方法。

2、测量钢材的弹性模量E及泊松比 。

3、验证虎克定律。

二、设备和器材

1、万能试验机

2、电阻应变仪

3、游标卡尺

4、板试件(如图11)

三、原理及装置

在测定 、 时,为了消除附加弯曲,在粘贴电阻片时,可按图11所示,试件两面都贴上,便可消除附加弯曲的影响。

在试件中段两侧中线上,沿纵向和横向各贴上电阻应变片,共四片,称为工作片。补偿应变片 采用同规格的应变片贴在材料与试件相同的另一不受力物块上,并放在试件附近。

试验时,每一次将一片工作片和一片补偿片接在电桥相邻的桥臂上。按线方法如图12所示。

(1)把 、 接入应变仪,如图12(a),可测得 ,同理可另测出 。

(2) 应分别与 采用同规格电阻应变片。

分别测出 和 纵向就变,取平均得 。同样对 ,测出横向的应变,取平均值得 。

 

式中B——试件宽度;t——试件厚度;

       =荷载增重; ——对应 的纵向应变增量。

 

四、实验步骤

1、对拉压设备进行试车,打开电阻应变仪电源,使仪器预热。

2、装好试件,将待测电阻片、补偿片的引线接到应变仪相应测点上。

3、将仪器灵敏系数盘上的 值调到与应变片的K值相同。

4、全面检查无误后,将应变仪的转换开关扭到各测点上分别进行调平衡。

5、试验开始,用慢速载到初载 记下应变仪初读数,然后再缓慢级 为止。重复试验3遍。    

实验三  弹模E测定试验报告

 

一、实验目的

 

(一)加载方案及实验步骤简述 

(二)实验数据记录

1)试件时试件宽B=        (mm)

        试件t=          (mm)

试验数据记录: 

试验记录

荷载N

纵向片εx

横向片εy

1

2

3

 

 

 

读数

读数

读数

读数

读数

读数

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

平均

Δεx=

Δεx=

Δεx=

Δεy=

Δεy=

Δεy=

(三)试验结果:                            

弹性模量计算:E= (取三次试验平均值)

1)松比计算: (取三次试验平均值)

 

2)虎克定律验证

广西大学首页 | 土木建筑工程学院 | 土木建筑工程实验教学中心
  版权所有@2011-2012 广西大学土木工程建筑学院,网站内容严禁抄袭复制
地址:中国广西南宁市大学路100号 邮编:530004 design by 五彩网络 360网站安全检测平台