1、實(shí)驗(yàn)一 低碳鋼和鑄鐵拉伸時(shí)力學(xué)性能的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察分析低碳鋼的拉伸過(guò)程，了解其力學(xué)性能；繪制拉伸曲線F-L，由此了解試樣在拉伸過(guò)程中變形隨載荷的變化規(guī)律以及有關(guān)物理現(xiàn)象；2.測(cè)定低碳鋼材料在拉伸過(guò)程中的幾個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)：、；3.了解萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，能正確獨(dú)立操作使用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.SHT5305拉伸試驗(yàn)機(jī)。2.xY記錄儀。3.游標(biāo)卡尺。三、拉伸試樣4、 實(shí)驗(yàn)原理和方法首先將試件安裝于試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)，之后勻速緩慢加載，試樣依次經(jīng)過(guò)彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮四個(gè)階段，其中前三個(gè)階段是均勻變形的。1. 彈性階段 是指拉伸圖上的OA段，沒(méi)有任何殘留變形。在彈性階段，存在一比例極限點(diǎn)A

2、，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為比例極限，此部分載荷與變形是成比例，。2. 屈服階段 對(duì)應(yīng)拉伸圖上的BC段。金屬材料的屈服是宏觀塑性變形開(kāi)始的一種標(biāo)志，是位錯(cuò)增值和運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，是由切應(yīng)力引起的。在低碳鋼的拉伸曲線上，當(dāng)載荷增加到一定數(shù)值時(shí)出現(xiàn)了鋸齒現(xiàn)象。屈服階段中一個(gè)重要的力學(xué)性能就是屈服點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)力為3. 強(qiáng)化階段 對(duì)應(yīng)于拉伸圖中的CD段。變形強(qiáng)化標(biāo)志著材料抵抗繼續(xù)變形的能力在增強(qiáng)。這也表明材料要繼續(xù)變形，就要不斷增加載荷。D點(diǎn)是拉伸曲線的最高點(diǎn)，載荷為Fb，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是材料的強(qiáng)度極限或抗拉極限，記為4.頸縮階段 對(duì)應(yīng)于拉伸圖的DE段。載荷達(dá)到最大值后，塑性變形開(kāi)始局部進(jìn)行。這是因?yàn)樵谧畲筝d荷點(diǎn)以后，形

3、變強(qiáng)化跟不上變形的發(fā)展，由于材料本身缺陷的存在，于是均勻變形轉(zhuǎn)化為集中變形，導(dǎo)致形成頸縮。材料的塑性性能通常用試樣斷后殘留的變形來(lái)衡量。軸向拉伸的塑性性能通常用伸長(zhǎng)率和斷面收縮率來(lái)表示，計(jì)算公式為式中，l0、A0分別表示試樣的原始標(biāo)距和原始面積；l1、A1分別表示試樣標(biāo)距的斷后長(zhǎng)度和斷口面積。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.取實(shí)驗(yàn)材料，并用游標(biāo)卡尺量取其直徑（量三次取平均值），記為d0;2.量取試樣標(biāo)記范圍的長(zhǎng)度（量三次取平均值），記為l0;3.將試樣架在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上夾緊；4.通過(guò)電腦控制給試樣加載，并觀察材料的變形過(guò)程，同時(shí)電腦將自動(dòng)繪制出拉伸曲線；5.待材料拉斷為止，取下試樣測(cè)量拉伸后試驗(yàn)的直徑和長(zhǎng)度（均

4、測(cè)量三次），分別記作d1，l1。六、數(shù)據(jù)記錄及處理1.拉伸試樣拉伸前后的直徑和長(zhǎng)度2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果七、思考題1低碳鋼和灰鑄鐵在常溫靜載拉伸時(shí)的力學(xué)性能和破壞形式有何異同？答、低碳鋼是塑性材料，在拉伸破壞時(shí)會(huì)有明顯的屈服、強(qiáng)化和頸縮階段，斷裂后有較大的塑性變形?；诣T鐵是脆性材料，沒(méi)有屈服、頸縮階段，斷裂變形很小。2 測(cè)定材料的力學(xué)性能有何實(shí)用價(jià)值？答、材料的力學(xué)性能反映了材料在外力作用下表現(xiàn)出的變形、破壞等方面的特性，是構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的依據(jù)。3 你認(rèn)為產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果誤差的因素有哪些？應(yīng)如何避免或減小其影響？答、產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果誤差的因素：加載速率、夾頭的滑動(dòng)、試樣尺寸測(cè)量誤差。減小影響的

5、方法：緩慢加載，夾頭夾緊，加預(yù)載荷，多測(cè)量幾次試樣的尺寸，取平均值。實(shí)驗(yàn)二 材料切變模量G的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定碳鋼的剪切彈性模量G。二、設(shè)備和儀器 1游標(biāo)卡尺，百分表，鋼板尺 2XH180型G值測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)三、試驗(yàn)原理試樣直徑d=10mm，標(biāo)距L=230mm，表臂130mm，力臂200mm。砝碼四個(gè)，每個(gè)重F=1.96N(200克)。在彈性范圍內(nèi)進(jìn)行圓截面試樣扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，扭矩T與扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角中之間的關(guān)系符合扭轉(zhuǎn)變形的胡克定律，式中：為截面的極慣性矩。當(dāng)試樣長(zhǎng)度L和極慣性矩IP均為已知時(shí)，只要測(cè)得扭矩增量T和相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角增量，可由式計(jì)算得到材料的切變模量。試樣受扭后，加力桿繞試樣軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使右端產(chǎn)

6、生鉛垂位移B(單位為mm)，該位移由安裝在B端的百分表測(cè)量。當(dāng)鉛垂位移很小時(shí)，加力桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角(亦即試樣扭轉(zhuǎn)角) 也很小，應(yīng)有tan()=Bb，式中b為百分表觸頭到式樣端面圓心的距離，加力桿的轉(zhuǎn)角即為圓截面試樣兩端面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角(單位為弧度)。四、試驗(yàn)步驟1試驗(yàn)前用手指輕輕敲擊砝碼盤(pán)，觀察百分表是否靈活擺動(dòng)，以檢查裝卡是否正確。2記錄百分表初末讀數(shù)或?qū)俜直碚{(diào)零。3逐級(jí)加載，每級(jí)增加一個(gè)砝碼后記錄百分表初末讀數(shù)，共加載四次，由于頂絲有微小滑動(dòng)，每個(gè)砝碼多次加卸記錄其引起的位移不一樣，然后卸載，重復(fù)上述步驟，共測(cè)量三次。五、注意事項(xiàng)1.砝碼要輕拿輕放，不要沖擊加載。不要在加力臂或砝碼盤(pán)上用手施加過(guò)大力氣。2.不要拆卸或轉(zhuǎn)動(dòng)百分表，保證表?xiàng)U與剛性臂間穩(wěn)定、良好的接觸。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理七、思考題1實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)加了砝碼而百分表指針不動(dòng)的現(xiàn)象，這是為什么？應(yīng)采取什么措施？答、加載砝碼時(shí)百分表指針不動(dòng)的原因：百分表可能出現(xiàn)故障，百分表觸頭沒(méi)接觸轉(zhuǎn)角臂，轉(zhuǎn)角臂與試樣聯(lián)接松動(dòng)。應(yīng)采取的措施：檢查百分表；百分表觸頭接觸轉(zhuǎn)角臂，并且預(yù)壓一圈；轉(zhuǎn)角臂與試樣聯(lián)接牢固，不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2 用等增量法加載測(cè)剪切彈性模量G與一次直接加載到允許的最大載荷測(cè)得的G值有何不同？答、逐級(jí)加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級(jí)