材料力學性能測試試驗報告材料

1、實用文檔材料基本力學性能試驗一拉伸和彎曲實驗原理拉伸實驗原理拉伸試驗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 則樣品中的應力為F(7 =A其中A為樣品橫截面的面積。應變定義為A/£ =一L其中41是試樣拉伸變形的長度。典型的金屬拉伸實驗曲線見圖2所示。文案大全實用文檔彈性階段(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仆介材料又恢復并增強了S強化方段圖3

2、金屬拉伸的四個階段典型的金屬拉伸曲線分為四個階段，分別如圖 3(a)-(d)所示。直線部分的 斜率E就是楊氏模量、us點是屈服點。金屬拉伸達到屈服點后，開始出現(xiàn)頸縮 現(xiàn)象，接著產(chǎn)生強化后最終斷裂。彎曲實驗原理可采用三點彎曲或四點彎曲方式對試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，通過實驗結(jié)果測定材料彎曲力學性能。為方便分析，樣品的橫截面一般為圓形或矩形。三點彎曲的示意圖如圖4所示。文案大全實用文檔圖4三點彎曲試驗示意圖據(jù)材料力學，彈性范圍內(nèi)三點彎曲情況下C點的總撓度和力F之間的關系是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

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試驗力1支輒間距離mm圖5矩形截面試樣的三點彎曲試驗對試樣施加相當于crpbO.OI。（或（rrbO.01）的10%以下的預彎應力F。并記 錄此力和跨中點處的撓度，然后對試樣連續(xù)施加彎曲力，直至相應于（rpb0.01（或 （rrbO.01）的50%。記錄彎曲力的增量DF和相應撓度的增量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。也可用自動方法連續(xù)

4、記錄彎曲力一一撓度曲線至超過相應的（7 pb0.01（或（7文案大全實用文檔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 彎曲力增量和相應的撓度增量，見圖6所示。然后利用式 計算彎曲彈性模量。 6圖解法測定為曲彈件模比二、試樣要求1 .拉伸實驗對厚、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。試樣厚度一般應為原軋制厚度，但在特殊情況下也允

5、許采用四面機加 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），亦可采用定標距試樣。試樣各部分允許機加工偏差及側(cè)邊加工粗糙度應符合圖10和表1的規(guī)定。圖10金屬拉伸標準板材試樣fI文案大全實用文檔表1金屬拉伸標準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)實驗樣品評定(1)出現(xiàn)下列情況之一者，試驗結(jié)果無效。a.試樣斷在機

6、械刻劃的標記上或標距外，造成性能不合格。b.操作不當。c.試驗記錄有誤或設備發(fā)生故障影響試驗結(jié)果。(2)實驗后試樣出現(xiàn)兩個或兩個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)，應在試驗記錄和報告中注明。2 .彎曲實驗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在跨距的兩端和中間處分別測量其高度和寬度。計算彎曲彈性模量時，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。計算彎曲應力時，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%勺試樣不應用于試驗。3)實驗樣品評定(1)彎曲實驗后，按有關標準規(guī)定檢查試樣彎曲外表面，進行結(jié)果評定。文案大全實用文檔(2)檢查試樣彎曲外表面，測試規(guī)范進行評定，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 .拉伸試驗鋼板尺寸：寬度b=31.26mm厚度h=1.16mm 標距L=260mm拉力機記錄的是不同載荷FT的形變八L的大小，根據(jù)公式FAJa=£=AL250(7計算出每一時刻的應力-應變數(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鋼板拉伸應力-應變 曲線 £ /%圖1是一定負荷范圍內(nèi)不銹鋼板的拉伸應力-應變曲線。根據(jù)變化趨勢，將 曲線分為三個階段：0At位移在增大，而負荷幾乎等于0,是試樣由松弛而夾 緊的階段，真正的拉伸形變過程自 A點開始。A毆，隨著拉應力的增加，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，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，試樣處于彈塑性階段。試想 如果

9、繼續(xù)增加負荷，鋼材將發(fā)生屈服及至應變強化(圖中未體現(xiàn))。楊氏模量的計算：根據(jù)彈性階段應力與應變呈線性關系=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，見圖中所標，則文案大全實用文檔E= (136.7846-52.3784 ) / (1.0118-0.6326 ) X 100 = 22259MPa= 22.26GPa2 .彎曲試驗鋼板尺寸：寬度b=26.63mm厚度h=1.03mm 跨距L=240mm無卸載試驗根據(jù)試驗機記錄的荷載-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，隨著加載負荷的增大，鋼板彎曲變形程度也逐漸增大，在外加負 荷增大到50N左右時，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(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。文案大全實用文檔四.誤差分析本實驗可能存在的誤差有：1 .火持試樣時，由于目測不

11、可能使試樣正好處于與夾具垂直的方向，拉應力方 向與試樣中軸線方向偏離。2 .彎曲試驗中，應把試樣放在支座上，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際尺寸的差 別，導致理論結(jié)果計算的誤差。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，以及試驗溫度 等。5 .所使用力學試驗機的量程。若試樣拉斷時只需要很小的力，而拉力機的最大入 口力卻很大，測量的精確性將大大下降。兩者需匹配。五.思考題三點彎曲與四點彎曲的區(qū)別？三點彎曲強度：將試樣放在一定距離的兩支座上，在兩支座中心點上加試驗 力，直至折斷時的最大彎曲應力。3 FL(T b3=一-22 bh2四點彎曲強度：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 的兩點上加試驗力，直到折斷時的最大彎曲應力。3 F(L-l)(T b4=一-22 bh2式中：(rb3三點彎曲強度，MPa； (rb4 四點彎曲強度，MPa；F試樣斷裂時白最大試驗力，N; L試樣支座間的距離，mm；文案大全實用文檔l 壓頭間的距離， mm；由公式可以看出，三點彎曲實際上是四點彎曲的一個特例，當壓頭間距1=0時，(Tb4=(rb3,四點變?yōu)槿c。對于同一試樣，四點彎曲強度等于三點彎曲 強度，