材料力学实验指导书-2013.docVIP

PAGE  PAGE 6 实验1 拉伸实验 一、实验目的 1、观察拉伸过程中的各种现象(包括屈服、强化、颈缩及断裂)。 2、测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。3、测定铸铁的强度极限σb。 4、比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)机械性质的特点。 二、实验设备 1、万能材料试验机 2、游标卡尺 三、试件 为了避免试件尺寸和形状对实验结果的影响，且便于各种材料的机械性质间的互相比较，应采用国家标准GB 6228一76所规定的试件，通常采用的是低碳钢和铸铁圆棒试件，其直径d和试验段长度(标距)l满足l／d=10或5，例如：可采用d=10mm的圆棒试件。 四、实验原理 材料的力学性能指标屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率是由拉伸破坏实验来确定的。实验时，利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。 由自动绘图器绘出的拉伸图中、拉伸变形是整个试件的伸长（不只是标距部分的伸长)，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹板中的滑动等。试件开始受力时，头部在夹头内的滑动很大，故绘出的拉伸图最初—般是曲线。对于低碳钢材料，屈服阶段(B-C)常成锯齿形，上屈服点B受到变形和试件形状等的影响较大，下屈服点B则比较稳定，故工程上均以B点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P。确定屈服载荷Ps时，必须注意观察指针的转动情况，一般规定测力指示首次回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷。 试件拉伸达到最大载荷Pb以前，在标距范围内的变形是均匀的．从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩．细颈出现后，横截面面积迅速减少，继续拉伸所需的载荷也变得小了，直至E点断裂为止．最初在对试件加载时，主动针即随载荷的增加向前转动，同时它还推动另外—个指针(副针)前进。当达到最大载荷P时，主动指针开始后退，而副针则停留在载荷最大值的刻 度上，副针给出的读数即为最大载荷。铸铁试件在承受拉力变形极小时，就达到最大载荷而突然发生断裂．它没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。 五、实验步骤 低碳钢试件 1．试件 用游标卡尺分别测量试件两端及中部三个横截面I、2、3、的直径，每处在相互垂直的两个方向上各测一次，取平均值为该处直径．以三处测量结果中的最小值作为d．计算试件的横截面面积A0，取三位有效数字。为便于观察变形沿轴向的分布情况和试验后容易量出试件断裂后的计算长度L可用划线机在试件标距L。范围内每隔10mm刻划一圆周线，将标距分成10格。 2、调整试验机 根据低碳钢的强度极限61，和横截面面积A0，通过公式Ph=，再根据最大载荷Pb的大小选择合适的测力度盘，估计试件的最大载荷，选择合适的测力度盘，并配置相应的的摆锤，使其与所选用的。开动机器，使工作台上下移动调整后，转动齿杆，使测力指针对零点，并使副针与之靠拢。同时调整绘图装置，使笔尖压在记录纸上，旋转一周滚筒，要求笔尖画出的线与坐标纸的x轴相重合(或相平行)，否则重新调整记录纸并选取适当的放大比例。 3．安装试件 启动升降马达，调整工作台至适当高度，装上夹头和试件，要使试件安装牢固并且垂直。 4、检查及试车 请教师检查以上步骤完成情况，然后开动试验机。预加少量载荷(应力不超过比例极限)，然后卸载至零点，以检查试验机工作是否正常。 5．进行实验 开动试验机并缓慢匀速加载；注意观察主动针的转动、自动绘图的情况和相应的实验现象。当主动针不动或倒退时，说明材料开始屈服，记录屈服载荷Ps．试件断裂后停车，由副针读出最大载荷Pb并记录。 取下试件，将断裂试件的两段对齐并尽量挤紧，用游标卡尺测量断后的标距L。测量两段断口(颈缩)处的直径d，应在每段断口处两个互垂方向各测量一次，计算其平均值，取其中最小者计算A1。 铸铁试件 试件 用游标卡尺测量试件两端及中间这三处横截面直径，取其平均值最小者计算试件的横截面面积A。 2．调整试验机(同前)。 3．安装试件(同前)。 4．检查(同前)，勿需试车。 5．进行实验 开动试验机，并使自动绘图器工作，直至试件断裂为止；停车。记录最大载荷h。 6．结束工作 取下试件和绘好的拉伸曲线图纸，请教师检查试验记录。将试验机一切机构复原。 六、实验数据的记录和处理 l、根据屈服载荷P5及最大载荷Pb计算屈服极限σs及强度极限σb 、 式中A。为试验前试件的横截面面积。 数据记录表格： 试 件材料试件尺寸直径（mm）平均 直径横截面I横截面II横截面III12平均12平均12平均低碳钢试件标称长度：铸铁试件标称长度：实验载荷记录低碳钢屈服载荷Ps低碳钢最