内容发布更新时间 : 2024/12/24 8:53:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验设备：

1、实验记录及计算结果 (1)试件尺寸

(2) 实验数据及计算结果 低碳钢实验

屈服点载荷： Fs= （T）= （N） 最大载荷 ： Fb= （T）= （N） 屈服极限 ：

?s?Fs= （MPa）A0 强度极限：?b?Fb= （MPa）A0?100%=

延伸率：

??L'?LLA0?A' 截面收缩率： ???100%=

A0 铸铁实验

最大载荷： Fb= （T）= （N） 强度极限：?b?Fb= （MPa）A02. 绘制F-ΔL曲线及断口形状(定性画出，但不能失真) 3. 必要的文字说明

实验日期；试验温度及试验参照执行的标准等。 八、分析与思考题

⑴比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性能。 ⑵拉伸时低碳钢的屈服高、低点如何确定？ ⑶低碳钢拉断时的应力是否就是强度极限？

(4)低碳钢拉伸时分为几个阶段?各是什么?各阶段有何特征?

3.2 材料的压缩实验

有些工程材料在拉伸和压缩时所表现的力学性质并不相同，因此，有必要通过压缩试验来测定材料受压缩时的力学性能和破坏现象，并且多用于测定脆性材料，如铸铁、混凝土、砖、石等材料的力学性能。 一、实验目的

(1)测定低碳钢的压缩屈服极限σS和铸铁的抗压强度极限σb。 (2)观察比较低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。 二、实验设备

(1)万能试验机。 (2)游标卡尺。 三、实验原理

低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形，如图2-5所示。试件受压时，两端面与试验机上、下支承垫间的摩擦力约束试件的横向变形，影响试件的强度。随着比值h0 /d0的增加，端面摩擦力对试件中部的影响将会减弱，抗压强度降低。但h0 /d0比值也不能过大，否则将引起失稳，因此，抗压能力与试件高度h0和直径d0的比值h0 /d0有关。由此可见，压缩试件只有在相同的试验条件下，才能对不同材料的压缩性能进行比较。金属材料压缩试验所用试件，通常规定为1≤d/h≤3。

低碳钢为塑性材料，受压后试件高度不断缩短，横截面面积增加，承载力随之增大，试件形成桶状如图（a）所示，直至压成饼状而不致断裂，因此不能测得其压缩强度极限，只能测得屈服极限。

图3-5 材料压缩破坏图

铸铁为脆性材料，当试件受压后变形不大时即破裂[上图(b)]故仅能测得强度极限。 一、 实验方法及步骤 低碳钢试件

(1)用游标卡尺测量出试件的直径和高度，并做好记录。

(2)将试件安装于试验机上、下支承垫之间(图2-5)，并注意使试件直立端正，保持球形支承垫的润滑、灵活。

(3)装好自动绘图装置，选择压缩曲线纵横坐标比例尺。

(4)打开进油阀、缓慢加载。注意观察测力指针的转动情况和绘图纸上的压缩图，当过比例极限荷载Fa后，开始出现变形增长较快的一小段，测力指针转动减慢，出现短时停顿或倒退现象，这时表示达到屈服荷载Fs，如图2-7(a)所示。此后，图形沿曲线断续上升，这是因为塑性变形迅速地增长，试件截面面积也随之增大，增大的面积能承受更大的荷载。因此，确定Fa时要特别小心地观察、判读。有时由于指针速度的减慢不十分明显，故常要借助绘出的F-ΔL曲线来判断Fb到达的时刻。

图3-6 低碳钢和铸铁的压缩曲线

铸铁试件

(1)试验机，试件准备同前。 (2)安装试件同前。

(3)加载。铸铁试件无屈服阶段，故只能测得其破坏荷载，如图2-7(b)所示。破坏主要是剪应力引起的，记录此时的最大荷载Fb。 (4)取下试件进行观察比较。

五、实验结果处理 根据记录数据，计算出：

低碳钢压缩屈服极限：?s?Fs （MPa）A0铸铁的抗压强度：?b?Fb （MPa）A0式中 A0——为试验前试件的横截面面积。 六、实验报告

材料力学实验报告 实验名称： 实验目的： 实验设备：

实验记录及计算结果： (1)试件尺寸

(2) 实验数据和计算结果 七、分析与思考题

⑴分析铸铁试件压缩时沿轴线约成45°角的破坏原因。

⑵试分别比较低碳钢和铸铁在压缩过程中的异同点及力学性质。

⑶压缩时为什么必须将试件对准中心位置，如没有对中会产生什么影响？

3.3 材料的扭转实验

研究不同材料的扭转力学性能，对于承受扭转载荷的构件，具有重要的实际意义。 一、 实验目的

(1)测定低碳钢的剪切屈服极限τs，剪切强度极限τb。 (2)测定铸铁的剪切强度极限τb。

(3)比较低碳钢和铸铁试件受扭时的变形规律及其破坏特征。 二、实验设备及试件 ⑴NJ——100B型或K——50型扭转试验机。 ⑵游标卡尺。

⑶试件：按国标规定，扭转试件一般为圆截面如图3-8所示。推荐采用直径为10mm，标距L为100 mm的圆形试件。

三、实验原理 圆轴扭转时，试件表面为纯剪应力状态。试件的断裂方式为分析材料的破坏原因和抗断能力提供了直接有效的依据。

材料扭转过程可用试件的变形(扭转角ψ)和载荷(扭矩T)的关系，即T-ψ曲线来描述。图3-9为两种曲型材料的扭转曲线。

从T-ψ曲线可见，低碳钢扭转在开始变形的直线段内，扭矩T与转角ψ之间成正比关系，为弹性阶段。横截面上的剪应力成线性分布，最大剪应力发生在横截面周边处，在圆心为零，如图所示。随着T的增大，试件将产生明显的屈服阶段，横截面边缘处的剪应力首先到达剪切屈服极限τs，剪应力的分布不再是线性的，而是发生屈服形成环形塑性区。随着扭转变形的增加，塑性区不断向圆心扩展，直至全截面几乎都是塑性区为止，即全面(理想)屈服。

图3-8 低碳钢、铸铁试件扭转前后比较

图3-9 低碳钢和铸铁的扭转曲线

试件屈服过程中，在T-ψ曲线上出现屈服平台，扭矩度盘的指针基本不动或轻微摆动，则指针摆动回退的最小值即为屈服扭矩Ts。

由T-ψ曲线可见，过屈服阶段后，材料的强化使扭矩又有缓慢的上长。而变形非常显著，试件的纵向画线逐渐变成了螺旋线。直至到达C点、试件断裂为止。此时，由扭矩度盘读出C点的最大扭矩值Tb。

铸铁试件受扭转时，变形很少即发生断裂。其T-ψ曲线如图2-10(b)所示，比较明显地偏离了直线，呈非线性。试件断裂时的扭矩读数就是最大扭矩Tb。 四、实验步骤

低碳钢扭转试验

1． 试件尺寸测量试件直径d。 2． 试验机准备

选择合适的扭矩度盘，使测力指针对准零点(主从动针也应重合)。

3． 装夹试件及绘图仪的准备

为了观察低碳钢试件的变形状态及断后的扭转变形圈数，事先在试件的标矩长度内，沿试件轴线用粉笔划一直线。然后把试件一端装入测力矩夹头，另一端装入加载夹头，先夹紧测力矩夹头，再夹紧加载夹头。再把绘图器上的笔夹上装上笔，选择好合适的比例，并使之处于工作状态。

4． 进行实验

缓慢加载。观察Mn-ψ曲线，当扭矩度盘上指针停止不动或摆动(回退)的最低刻度值即为屈服扭矩Ts，读出并记录Ts。过了屈服后可增大加载速度，材料进一步强化，直到试件断裂，由从动针读出并记录最大扭矩Tb。 铸铁扭转实验

试验步骤与低碳钢试验相似，但应注意观察铸铁扭转曲线与低碳钢扭转曲线的不同点，即试件从开始受扭到试件破坏，近似一直线。由于铸铁试件扭转变形较小时即断裂，因此，当使用K-50型扭转试验机作试验时可用手摇加载；使用NJ-100B型扭转试验机时应将扭转速度控制在0°～36°/min范围内，试件断裂后由从动针读出并记录最大扭矩Tb。

低碳钢和铸铁试验完毕后，取下断裂后的试件，根据断口特征，结合理论课知识分析比较试件的断口，从而达到验证和巩固理论的目的。 五、注意事项

参阅§1-2扭转试验机操作使用时的注意事项。 六、实验结果

1、低碳钢扭转屈服极限τs，扭转强度极限τb的计算。

由图剪应力分布情况，若认为这时整个圆截面均为塑性区，则屈服载荷Ms与剪切屈服