材料力學(xué)性能測試試驗(yàn)報(bào)告材料

1、實(shí)用文檔材料基本力學(xué)性能試驗(yàn)一拉伸和彎曲實(shí)驗(yàn)原理拉伸實(shí)驗(yàn)原理拉伸試驗(yàn)是夾持均勻橫截面樣品兩端，用拉伸力將試樣沿軸向拉伸，一股拉 至斷裂為止，通過記錄的力一一位移曲線測定材料的基本拉伸力學(xué)性能。對于均勻橫截面樣品的拉伸過程，如圖 1所示，圖1金屬試樣拉伸示意圖 則樣品中的應(yīng)力為F(7 =A其中A為樣品橫截面的面積。應(yīng)變定義為A/£ =一L其中41是試樣拉伸變形的長度。典型的金屬拉伸實(shí)驗(yàn)曲線見圖2所示。文案大全實(shí)用文檔彈性階段(O AB段1)比例超推(7禪勝做F艮九 輛氏模量E變影均為彈攝變影， 且_滿是HuMAUn*.- d j正：:筌)-殳(a 7仆介材料又恢復(fù)并增強(qiáng)了S強(qiáng)化方段圖3

2、金屬拉伸的四個(gè)階段典型的金屬拉伸曲線分為四個(gè)階段，分別如圖 3(a)-(d)所示。直線部分的 斜率E就是楊氏模量、us點(diǎn)是屈服點(diǎn)。金屬拉伸達(dá)到屈服點(diǎn)后，開始出現(xiàn)頸縮 現(xiàn)象，接著產(chǎn)生強(qiáng)化后最終斷裂。彎曲實(shí)驗(yàn)原理可采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果測定材料彎曲力學(xué)性能。為方便分析，樣品的橫截面一般為圓形或矩形。三點(diǎn)彎曲的示意圖如圖4所示。文案大全實(shí)用文檔圖4三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)示意圖據(jù)材料力學(xué)，彈性范圍內(nèi)三點(diǎn)彎曲情況下C點(diǎn)的總撓度和力F之間的關(guān)系是48EI其中I為試樣截面的慣性矩，E為楊氏模量。彎曲彈性模量的測定將一定形狀和尺寸的試樣放置于彎曲裝置上，施加橫向力對樣品進(jìn)

3、行彎曲,對于矩形截面的試樣，具體符號及彎曲示意如圖 5所示。符 號名 稱單位符號名 密等 位口一箕段厚度或直徑F疝mL *有心宜徑mm ,b試樣寬度mm癖彎曲角度度L甑樣性度mmF試驗(yàn)力1支輒間距離mm圖5矩形截面試樣的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)對試樣施加相當(dāng)于crpbO.OI。（或（rrbO.01）的10%以下的預(yù)彎應(yīng)力F。并記 錄此力和跨中點(diǎn)處的撓度，然后對試樣連續(xù)施加彎曲力，直至相應(yīng)于（rpb0.01（或 （rrbO.01）的50%。記錄彎曲力的增量DF和相應(yīng)撓度的增量Df，則彎曲彈性模量 為對于矩形橫截面試樣，橫截面的慣性矩I為I=bh312其中b、h分別是試樣橫截面的寬度和高度。也可用自動(dòng)方法連續(xù)

4、記錄彎曲力一一撓度曲線至超過相應(yīng)的（7 pb0.01（或（7文案大全實(shí)用文檔rb0.01）的彎曲力。宜使曲線彈性直線段與力軸的夾角不小于 40o,彈性直線段的 高度應(yīng)超過力軸量程的3/5。在曲線圖上確定最佳彈性直線段，讀取該直線段的 彎曲力增量和相應(yīng)的撓度增量，見圖6所示。然后利用式 計(jì)算彎曲彈性模量。 6圖解法測定為曲彈件模比二、試樣要求1 .拉伸實(shí)驗(yàn)對厚、薄板材，一般采用矩形試樣，其寬度根據(jù)產(chǎn)品厚度（通常為0.10-25mm）, 采用10,12.5,15,20,25和30m而種比例試樣，盡可能采用l o=5.65 （R） 0.5的短 比例試樣。試樣厚度一般應(yīng)為原軋制厚度，但在特殊情況下也允

5、許采用四面機(jī)加 工的試樣。通常試樣寬度與厚度之比不大于4:1或8:1 ,對鋁鎂材則一般可采用較 小寬度。對厚度小于0.5mm勺薄板（帶），亦可采用定標(biāo)距試樣。試樣各部分允許機(jī)加工偏差及側(cè)邊加工粗糙度應(yīng)符合圖10和表1的規(guī)定。圖10金屬拉伸標(biāo)準(zhǔn)板材試樣fI文案大全實(shí)用文檔表1金屬拉伸標(biāo)準(zhǔn)板材試樣尺寸要求電庠試料寬度如1M樣本電抄內(nèi) 蔗度。啊允若曜氐匿樣林里都分 內(nèi)屏X，最小寬 宜向的尤汴差世寬度的俄打標(biāo)距邨分內(nèi) 寬度/的兄許偏裁最大與電小究 匿如的R件差醴10P 2ft11.5±0.2025±1).50 22)實(shí)驗(yàn)樣品評定(1)出現(xiàn)下列情況之一者，試驗(yàn)結(jié)果無效。a.試樣斷在機(jī)

6、械刻劃的標(biāo)記上或標(biāo)距外，造成性能不合格。b.操作不當(dāng)。c.試驗(yàn)記錄有誤或設(shè)備發(fā)生故障影響試驗(yàn)結(jié)果。(2)實(shí)驗(yàn)后試樣出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的縮頸以及顯示出肉眼可見的冶金缺陷(例如分層、氣泡、夾渣、縮孔等)，應(yīng)在試驗(yàn)記錄和報(bào)告中注明。2 .彎曲實(shí)驗(yàn)1)試樣尺寸要求表2薄板式杠尺寸要末常板試樣橫戢面一尺寸1后LlLj?1 . 產(chǎn)品寬度>iylOX/i0.防以5>0x5 1.5zso*160*-a ig d is】，5Y5hO-' l 加一一 " |& 52)試樣制備和尺寸測量矩形橫截面試樣應(yīng)在跨距的兩端和中間處分別測量其高度和寬度。計(jì)算彎曲彈性模量時(shí)，取用三處高度測

7、量值的算術(shù)平均值和三處寬度測量值的算術(shù)平均 值。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)，取用中間處測量的高度和寬度。對于薄板試樣，高度測量 值超過其平均值2%勺試樣不應(yīng)用于試驗(yàn)。3)實(shí)驗(yàn)樣品評定(1)彎曲實(shí)驗(yàn)后，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢查試樣彎曲外表面，進(jìn)行結(jié)果評定。文案大全實(shí)用文檔(2)檢查試樣彎曲外表面，測試規(guī)范進(jìn)行評定，若無裂紋、裂縫或裂斷，則評 定試樣合格，測試有效。三.結(jié)果與分析1 .拉伸試驗(yàn)鋼板尺寸：寬度b=31.26mm厚度h=1.16mm 標(biāo)距L=260mm拉力機(jī)記錄的是不同載荷FT的形變八L的大小，根據(jù)公式FAJa=£=AL250(7計(jì)算出每一時(shí)刻的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，作圖如下：20015010050

8、(1.0118,136.7846)(0.6326, 52.3784)0.00.51.01.52.02.53.0圖1鋼板拉伸應(yīng)力-應(yīng)變 曲線 £ /%圖1是一定負(fù)荷范圍內(nèi)不銹鋼板的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。根據(jù)變化趨勢，將 曲線分為三個(gè)階段：0At位移在增大，而負(fù)荷幾乎等于0,是試樣由松弛而夾 緊的階段，真正的拉伸形變過程自 A點(diǎn)開始。A毆，隨著拉應(yīng)力的增加，形變也 逐漸增大，形變與外力大小呈正比，符合 Hookt律，試樣處于彈性變形階段。BC 段，繼續(xù)施加較小的外力就可以產(chǎn)生較大的形變，此時(shí)，鋼材除彈性變形外，還 發(fā)生了塑性形變，其中塑性變形在卸載后不再恢復(fù)，試樣處于彈塑性階段。試想 如果

9、繼續(xù)增加負(fù)荷，鋼材將發(fā)生屈服及至應(yīng)變強(qiáng)化(圖中未體現(xiàn))。楊氏模量的計(jì)算：根據(jù)彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系=E e 知，直線段的斜率即為鋼材的彈性模量，在A毆直線上取兩點(diǎn)，見圖中所標(biāo)，則文案大全實(shí)用文檔E= (136.7846-52.3784 ) / (1.0118-0.6326 ) X 100 = 22259MPa= 22.26GPa2 .彎曲試驗(yàn)鋼板尺寸：寬度b=26.63mm厚度h=1.03mm 跨距L=240mm無卸載試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)機(jī)記錄的荷載-位移數(shù)值，作彎曲力-撓度曲線圖如下：彎曲模量的計(jì)算: 根據(jù)公式以及 I=1/12bh 3,求得 Eb=1079GPa其中， F/Af=斜率=(31

10、.1535-12.1779 ) /(3.3717-1.2828)*1000=9084Nm(2)有卸載的情況同一鋼板在加載又卸載的過程中，彎曲力-撓度曲線變化見圖3。圖3說明，隨著加載負(fù)荷的增大，鋼板彎曲變形程度也逐漸增大，在外加負(fù) 荷增大到50N左右時(shí)，停止加力，并逐漸卸載，所得曲線與原曲線并不重合，表 現(xiàn)出一定的滯回特性，說明所施加的最大應(yīng)力已經(jīng)大于鋼材的彈性極限，鋼材的變形包括彈性和塑性兩部分，其中的塑性變形在卸載后不再恢復(fù)(從圖上看是 1.46mm戔余形變)。滯回曲線所包含的面積反映了鋼板吸收耗散能量的大小。文案大全實(shí)用文檔四.誤差分析本實(shí)驗(yàn)可能存在的誤差有：1 .火持試樣時(shí)，由于目測不

11、可能使試樣正好處于與夾具垂直的方向，拉應(yīng)力方 向與試樣中軸線方向偏離。2 .彎曲試驗(yàn)中，應(yīng)把試樣放在支座上，使兩端露出部分的長度相等。3 .試樣尺寸人為測量過程可能引入的讀數(shù)誤差，即試樣測量尺寸與實(shí)際尺寸的差 別，導(dǎo)致理論結(jié)果計(jì)算的誤差。4 .試樣本身是否具有代表性，有無缺陷，試樣的形狀，拉伸速率，以及試驗(yàn)溫度 等。5 .所使用力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的量程。若試樣拉斷時(shí)只需要很小的力，而拉力機(jī)的最大入 口力卻很大，測量的精確性將大大下降。兩者需匹配。五.思考題三點(diǎn)彎曲與四點(diǎn)彎曲的區(qū)別？三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度：將試樣放在一定距離的兩支座上，在兩支座中心點(diǎn)上加試驗(yàn) 力，直至折斷時(shí)的最大彎曲應(yīng)力。3 FL(T b3=一-22 bh2四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度：將試樣放在一定距離的兩支座上，往兩支座中心左右等距離 的兩點(diǎn)上加試驗(yàn)力，直到折斷時(shí)的最大彎曲應(yīng)力。3 F(L-l)(T b4=一-22 bh2式中：(rb3三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，MPa； (rb4 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，MPa；F試樣斷裂時(shí)白最大試驗(yàn)力，N; L試樣支座間的距離，mm；文案大全實(shí)用文檔l 壓頭間的距離， mm；由公式可以看出，三點(diǎn)彎曲實(shí)際上是四點(diǎn)彎曲的一個(gè)特例，當(dāng)壓頭間距1=0時(shí)，(Tb4=(rb3,四點(diǎn)變?yōu)槿c(diǎn)。對于同一試樣，四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度等于三點(diǎn)彎曲 強(qiáng)度，