试验一拉伸试验-聊城大学工程训练中心.doc

《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 200…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；打开钥匙开)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。 4.清零及实验条件设定： （1）录入试样：单击主菜单上〖试样〗，选择试验材料、试验方法、试样形状，输入试验编号、试件原始尺寸。 (2)实验参数设定：单击主菜单上〖参数设置〗，设定初始试验力值、横梁移动速度（1～3mm/min）与移动方向（向下）、试验结束条件等参数。 (3)清零：单击主菜单上的〖位移清零〗、〖变形清零〗、〖试验力清零〗，进行清零。 5.进行实验：选定曲线显示类型为“负荷－位移曲线”（不接引伸计）或“负荷－变形曲线”（接引伸计），单击主菜单上的〖试验