實(shí)驗(yàn)一 金屬拉實(shí)伸驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 金屬拉實(shí)伸驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 1觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸試驗(yàn)中的各種現(xiàn)象。2測繪低碳鋼和鑄鐵試件的載荷變形曲線（F-l曲線）。3測定低碳鋼的拉伸屈服點(diǎn)s、抗拉強(qiáng)度b、伸長率、斷面收縮率和鑄鐵的抗拉強(qiáng)度b。4觀察低碳鋼在拉伸強(qiáng)化階段的卸載規(guī)律及冷作硬化現(xiàn)象。5比較低碳鋼（塑性材料）和鑄鐵（脆性材料）的拉伸力學(xué)性能。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器電子萬能試驗(yàn)機(jī)，電子式引申計(jì)，游標(biāo)卡尺，鋼板尺，兩腳扎規(guī)。三 實(shí)驗(yàn)原理與方法金屬材料的屈服點(diǎn)S，抗拉強(qiáng)度b，伸長率和斷面收縮率是由拉伸試驗(yàn)測定的。試驗(yàn)采用的圓截面短比例試樣按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T6397-1986）制成，如圖1-1所示。這樣可以避免試樣尺寸和形狀

2、的影響而產(chǎn)生的誤差，便于各種材料的力學(xué)性能相互比較。圖中：d0為試樣直徑，l0為試樣標(biāo)距，（l0=5d0）。國家標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了其他形狀截面的試樣，可適應(yīng)于從不同的型材和構(gòu)件上制備試樣。圖1-1金屬拉伸試驗(yàn)應(yīng)遵照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T228-1987)在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。在試驗(yàn)過程中，與電子萬能試驗(yàn)機(jī)聯(lián)機(jī)的微型電子計(jì)算機(jī)的顯示屏上實(shí)時繪出試樣的拉伸曲線（也稱為F-l曲線），低碳鋼試樣的拉伸曲線（圖3-2 a）分為四個階段彈性、屈服、強(qiáng)化、局部變形階段。如果在強(qiáng)化階段卸載，F(xiàn)-l曲線會從卸載點(diǎn)開始向下繪出平行于初始加載彈性階段直線的一條斜直線，表明它服從彈性規(guī)律。如若重新加載，F(xiàn)-l曲線將沿次斜直

3、線重新回到卸載，點(diǎn)，并從卸載點(diǎn)接續(xù)原強(qiáng)化階段曲線繼續(xù)向前繪制。次種經(jīng)冷拉伸使彈性階段加長、彈性極限提高，塑性下降的現(xiàn)象，工程中稱為冷作硬化現(xiàn)象。鑄鐵試樣的拉伸曲線（圖3-2 b）比較簡單，即沒有明顯的直線段，也沒有屈服階段，變形很小時試樣就突然斷裂，斷口與截面重合，斷口形貌粗糙?？估瓘?qiáng)度b很低，無明顯塑性變形。與電子萬能試驗(yàn)機(jī)聯(lián)機(jī)的微型電子計(jì)算機(jī)自動給出低碳鋼試樣的屈服載荷FS、最大載荷Fb和鑄鐵試樣的最大載荷Fb。取下試樣測量試樣斷后最小直徑d1和斷后標(biāo)距L1，由下述公式（a）可計(jì)算低碳鋼的拉伸屈服點(diǎn)S、抗拉強(qiáng)度b、伸長率和端面收縮率；鑄鐵的抗拉強(qiáng)度b。S=， b=，×100，&#

4、215;100 （a）如若實(shí)驗(yàn)前將試樣的初始直徑d0，初始標(biāo)距長度l0等數(shù)據(jù)輸入微型機(jī)算機(jī)，微型機(jī)算機(jī)可繪出應(yīng)力應(yīng)變（）曲線，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給出該材料的屈服點(diǎn)S和抗拉強(qiáng)度b。四 實(shí)驗(yàn)步驟1 分別測量兩種試樣的初始直徑d0，和初始標(biāo)距長度l0：在試樣標(biāo)距段的兩端和中間三處測量試樣直徑，每處直徑取兩個相互垂直方向的平均值，做好記錄。三處直徑的最小值取作試樣的初始直徑d0。用扎規(guī)和鋼板尺測量低碳鋼試樣的初始標(biāo)距長度l02 熟悉電子萬能試驗(yàn)機(jī)的操作方法，運(yùn)行測試應(yīng)用程序CSS44000，并開啟控制器電源。3 在試驗(yàn)機(jī)上裝卡低碳鋼試樣：先用上夾頭卡緊試樣一端，然后提升試驗(yàn)機(jī)活動橫梁，使試樣下端緩慢插入下

5、夾頭的V型卡板中，鎖緊下夾頭。4 在試樣的實(shí)驗(yàn)段上安裝引伸計(jì)，注意安裝后須輕輕拔出引伸計(jì)定位銷釘。5 在微型電子機(jī)算機(jī)測試應(yīng)用程序界面中執(zhí)行以下操作：（1） 設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件，主要有試驗(yàn)形式（如拉伸）、載荷、變形量程、加載速度、試樣編號、尺寸、材料等。設(shè)置完畢，可自定義文件名并確定工作目錄后存盤；（2） 單擊界面左側(cè)“試驗(yàn)”按鈕，開始試驗(yàn)；（3） 當(dāng)載荷變形（F-l）曲線進(jìn)入強(qiáng)化階段后，單擊界面左側(cè)“上升”按鈕，進(jìn)行卸載。當(dāng)載荷卸至1kN左右時再單擊界面左側(cè)“下降”按鈕，重新加載。并注意觀察低碳鋼的的卸載規(guī)律和冷作硬化現(xiàn)象。6 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，注意觀察試樣的變形情況和“頸縮”現(xiàn)象，試樣斷裂后立即單擊應(yīng)用

6、程序界面左側(cè)“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”按鈕。7 插好引伸計(jì)銷釘后拆卸引伸計(jì)。然后取下試樣，測量端面最小直徑d1，斷后標(biāo)距長度L1。8 將鑄鐵試樣裝卡在試驗(yàn)機(jī)的卡板中（與低碳鋼試樣測量、裝卡方法相同）。重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟45，進(jìn)行鑄鐵試樣拉伸實(shí)驗(yàn)。9 在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，打印曲線。10 經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)并整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。五 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1 為避免損傷試驗(yàn)機(jī)的卡板與夾頭，同時防止鑄鐵試樣脆斷飛出傷及操作者，應(yīng)注意裝卡試樣時，橫梁移動速度要慢，使試樣下端緩慢插入夾頭的V型卡板中，不要頂撞卡板頂部；試樣下端不要裝卡過長，以免頂撞夾頭內(nèi)部裝配卡板用的平臺。2 為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行， 試驗(yàn)時要讀

7、取正確的試驗(yàn)條件，嚴(yán)禁隨意改動計(jì)算機(jī)的軟件配置。3 裝卡、拆卸引伸計(jì)時，要注意插好定位銷釘，實(shí)驗(yàn)時要注意拔出定位銷釘，以免損壞引伸計(jì)。六 思考題1 根據(jù)低碳鋼和鑄鐵的拉伸曲線比較兩種材料的力學(xué)性能。 2 為什么試驗(yàn)時加載速度要緩慢？3 為什么拉伸試驗(yàn)必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣或定標(biāo)距試樣？4 什么是卸載規(guī)律和冷作硬化現(xiàn)象？試舉例說明冷作硬化現(xiàn)象的工程應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)二 金屬壓縮試驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 1測定低碳鋼的壓縮屈服點(diǎn)s和鑄鐵的抗壓強(qiáng)度b。4觀察鑄鐵試樣的破壞斷口，分析破壞原因。5分析比較低碳鋼、鑄鐵兩種材料拉伸和壓縮力學(xué)性能的異同。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器WE60液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)，游標(biāo)卡尺。三 實(shí)驗(yàn)原理

8、和方法金屬材料的壓縮屈服點(diǎn)s和鑄鐵的抗壓強(qiáng)度b。按試驗(yàn)規(guī)范(GB/T7314-1987)要求，壓縮試樣應(yīng)制成短圓柱形（參看圖21）。分析和實(shí)驗(yàn)均表明，壓縮試驗(yàn)時，試樣的上、下端面與試驗(yàn)機(jī)支承墊之間會產(chǎn)生很大的摩擦力，這些摩擦力將阻礙試樣上部和下部產(chǎn)生橫向變形，致使測量得到的抗壓強(qiáng)度偏高。 圖2-1因而應(yīng)采取措施（磨光或加潤滑劑）減少上述摩擦力。注意到試樣的高度也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)試樣高度h0增加時，摩擦力對試樣中段的影響減少，對測試結(jié)果影響較小。此外，如若試樣高度直徑比（h0/d0）較大，極易發(fā)生壓彎現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度測量值也不會準(zhǔn)確。所以壓縮試樣的 高度與直徑的比值（h0/d0）一般規(guī)定為1h0

9、/d03。此外，還須設(shè)法消除壓縮載荷偏心的影響。進(jìn)行低碳鋼壓縮試驗(yàn)時，為測取材料的壓縮屈服點(diǎn)s，應(yīng)緩慢加載使試驗(yàn)機(jī)測力指針勻速轉(zhuǎn)動，同時仔細(xì)觀察測力指針的短暫停頓或擺動現(xiàn)象，此階段的最小載荷即為屈服載荷F。材料屈服之后開始強(qiáng)化，由于壓縮變形是試樣的橫截面積不斷增大，盡管載荷不斷增大，但是，直至將試樣壓成餅形也不會發(fā)生斷裂破壞，因此無法測量低碳鋼的抗壓強(qiáng)度，壓縮試驗(yàn)載荷-變形曲線。 鑄鐵壓縮試驗(yàn)時，隨著載荷的增加，破壞前試樣也會產(chǎn)生較大的變形，直至被壓成“微鼓形”之后才發(fā)生斷裂破壞，破壞的最大載荷即為斷裂載荷Fb。破壞斷口與試樣加載軸線約成45角，因此，可知上述破壞試由最大切應(yīng)力引起的。仔細(xì)觀察

10、試樣斷口的表面，可以清晰地看到材料受剪切錯動的痕跡。四 實(shí)驗(yàn)步驟1 測量試樣尺寸：用游標(biāo)卡尺測量試樣高度h0，測量試樣兩端及中部三處截面的直徑，每處直徑為相互垂直方向的平均值，取三處直徑中的最小值為初始直徑d0，并用其計(jì)算截面初始面積A0。2 根據(jù)材料的抗壓強(qiáng)度和截面面積估算最大載荷，選擇試驗(yàn)機(jī)測力度盤，并配掛相應(yīng)的重錘。開啟試驗(yàn)機(jī)油泵，旋開送油閥將活動平臺抬升到適當(dāng)位置，關(guān)閉送油閥。調(diào)整測力度盤的測力指針到“零”點(diǎn)，并使從動指針與測力指針靠攏、并齊。3 把低碳鋼試樣放置在試驗(yàn)機(jī)球形支乘座的中心位置上，試樣上下一般都要放置堅(jiān)硬平整的墊塊，用以保護(hù)試驗(yàn)機(jī)壓頭及支乘座，并可調(diào)整試驗(yàn)區(qū)間的高度，減少

11、空行程。4 緩慢勻速加載，仔細(xì)觀察度盤測力指針的短暫停頓或擺動，擺動的最低示值即為屈服載荷FS。材料屈服之后繼續(xù)加載，直到將試樣壓成“餅形”后停機(jī)，觀察試樣的變形。5 鑄鐵壓縮試驗(yàn)的步驟與低碳鋼壓縮相同。但鑄鐵破壞是脆斷，為防止試樣壓斷時可能由碎屑崩出，試驗(yàn)前應(yīng)在試樣周圍加設(shè)有機(jī)玻璃防護(hù)罩。鑄鐵壓縮試驗(yàn)只能測得試樣的斷裂載荷Fb。注意觀察試樣斷裂后的變形和斷口的表面形貌。6 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)，由式S=FS/A0計(jì)算低碳鋼的壓縮屈服點(diǎn)，由式b =Fb/A0計(jì)算鑄鐵的抗壓強(qiáng)度，其中A0為試樣截面原始面積。7 經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)并整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。五 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)鑄鐵壓縮試驗(yàn)加載

12、前要設(shè)置好試驗(yàn)機(jī)的有機(jī)玻璃防護(hù)罩，以免金屬碎屑飛出發(fā)生危險(xiǎn)。六 思考題 1比較鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度并分析脆性材料的力學(xué)性能特點(diǎn)。2 為什么無法測取低碳鋼的抗壓強(qiáng)度？3 由低碳鋼和鑄鐵的拉伸、壓縮試驗(yàn)結(jié)果，比較塑性材料與脆性材料的力學(xué)性質(zhì)。4為什么鑄鐵試樣壓縮時沿著與加載軸線約成450的斜截面破壞？實(shí)驗(yàn)三 材料彈性模量E和泊松比µ測定試驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 測定常用材料（鋼材40Cr,青銅H62）的彈性模量E和泊松比µ。2 驗(yàn)證單向拉伸胡克定律.3學(xué)習(xí)掌握電測法的基本原理和電阻應(yīng)變儀的操作。4 學(xué)習(xí)用最用小二乘法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器WE60液壓式萬能材料試驗(yàn)

13、機(jī)，靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀，板試件實(shí)驗(yàn)裝置一套，游標(biāo)卡尺。三 實(shí)驗(yàn)原理和方法材料在比例極限范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系，即=E式中，比例系數(shù)E稱為材料的彈性模量，顯然可由下式計(jì)算E （a）設(shè)試件的初始面積為A0，在軸向拉力F作用下，橫截面上的正應(yīng)力為把上式代入（a）式中可得 （b）只要測得試件所受的載荷F和與之對應(yīng)的應(yīng)變，就可由式（b）計(jì)算出彈性模量E。受拉試件軸向伸長，必然引起軸向縮短。設(shè)軸向應(yīng)變?yōu)?，橫向應(yīng)變?yōu)?。試驗(yàn)表明，在彈性范圍內(nèi)，兩者之比為一常數(shù)。該常數(shù)稱為橫向變形系數(shù)或泊松比，用µ表示，即 （c）軸向應(yīng)變?yōu)楹蜋M向應(yīng)變?yōu)?的測試方法，可在板試件中央前后的兩面沿著試件軸線方向貼應(yīng)

14、變片R和R，沿著試件橫向貼應(yīng)變片R和R，補(bǔ)償塊上貼有4枚規(guī)格相同的溫度補(bǔ)償片。為了消除試件處曲率和加載可能存在偏心引起的彎曲影響，采用全橋接線法，圖3-8分別是測量軸向應(yīng)變?yōu)楹蜋M向應(yīng)變?yōu)?的測量電橋。根據(jù)應(yīng)變電測基礎(chǔ)，試件的軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變是每臺應(yīng)變儀應(yīng)變值讀數(shù)的一半，即 試驗(yàn)時，為了驗(yàn)正胡克定律，采用等量逐級加載法，分別測量在相同載荷增量F作用下的軸向應(yīng)變增量和橫向應(yīng)變增量/。若各級應(yīng)變增量大致相同，這就驗(yàn)證了胡克定律。四 實(shí)驗(yàn)步驟1 測量試件尺寸。在試件工作段的上、中、下三個部位測量橫截面面積，取它們的平均值作為試件的初始橫截面積A0。2 擬訂實(shí)驗(yàn)方案。1）確定試樣允許達(dá)到的最大應(yīng)力值（

15、取材料屈服點(diǎn)S的7080）及所需的最大載荷值。 2）根據(jù)最大載荷選取試驗(yàn)機(jī)度盤，并確定初載荷（一般取試驗(yàn)機(jī)所用度盤量程的10）。3）根據(jù)初載荷和最大載荷值以及其間至少應(yīng)有8級加載的原則，確定每級載荷的大小。3 準(zhǔn)備工作。把試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，調(diào)整試驗(yàn)機(jī)零點(diǎn)。將貼好的電阻應(yīng)變片接到兩臺應(yīng)變儀上。 4 試運(yùn)行。開動試驗(yàn)機(jī)，加載至接近最終載荷值，然后卸載至處載荷以下（勿卸盡）。觀察試驗(yàn)機(jī)和應(yīng)變儀是否處于正常工作狀態(tài)。5 正式實(shí)驗(yàn)。加載至初載荷，記下載荷值以及兩個應(yīng)變儀的讀數(shù)r、/r。以后每增加一級載荷，記錄一次載荷值及相應(yīng)的應(yīng)變儀讀數(shù)r、/r，直至最終載荷值。以上過程重復(fù)三遍。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處

16、理1 用方格紙做出彈性階段的-和-/曲線，將每個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)都點(diǎn)在圖上，然后擬合成直線，并注意原點(diǎn)位置的修正。2 采用平均法和最小二乘法的數(shù)值分析方法，確定E和µ的數(shù)值。1） 平均法 2） 最小二乘法 3) 按規(guī)定格式寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告中的各類表格、曲線、裝置簡圖和原始數(shù)據(jù)應(yīng)齊全。五 思考題1 彈性模量E的意義及用途。2 試件上所加初載荷的大小對測定彈性模量E值有無影響？3 如何驗(yàn)證胡克定律。實(shí)驗(yàn)四 金屬扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 觀察低碳鋼和鑄鐵的扭矩-扭轉(zhuǎn)角曲線（T-曲線）及變形現(xiàn)象和破壞形式。2 測定低碳鋼的剪切屈服極限s和剪切強(qiáng)度極限b。3 測定鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限b。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀

17、器扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)，游標(biāo)卡尺等。三 實(shí)驗(yàn)原理和方法遵照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10128-1988）扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可采用圓截面試樣，試樣形狀如圖4-1所示。試樣中段是測試段，兩端的夾持部分銑削為平面，以防止試驗(yàn)時試樣在卡頭中打滑。圖4-1圓截面試樣在扭轉(zhuǎn)時，橫截面邊緣上任一點(diǎn)處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。由于純剪切應(yīng)力狀態(tài)是屬于二向應(yīng)力狀態(tài)，兩個主應(yīng)力的絕對值相等，大小等于橫截面上該點(diǎn)處的剪應(yīng)力，1與軸線成45°角。試樣扭轉(zhuǎn)時橫截面上有最大剪應(yīng)力，而45°斜截面上有最大拉應(yīng)力，由此可以分析低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的破壞原因。由于低碳鋼的抗剪強(qiáng)度低于抗拉強(qiáng)度，試樣橫截面上的最大剪應(yīng)力引起沿橫截面剪斷破壞；而鑄

18、鐵抗拉強(qiáng)度低于抗剪強(qiáng)度，試樣由與軸線成45°的斜截面上的1引起拉斷破壞。在低碳鋼試件受扭過程中，試驗(yàn)機(jī)自動繪制出T-曲線，T-曲線也叫扭矩圖，如圖4-2所示。圖中起始直線段OA表示試件在這個階段中的Tp與成正比，截面上的剪應(yīng)力是線性分布，如圖4-3（a）所示。此時截面周邊上的剪應(yīng)力達(dá)到了材料的剪切屈服極限s。由于這時截面內(nèi)部的剪應(yīng)力小于s，故試件仍具承載能力，T-曲線呈繼續(xù)上升的趨勢。扭矩超過Tp后，截面上的剪應(yīng)力分布不再是線性的，如圖4-3（b）所示。在截面上出現(xiàn)了一個環(huán)壯塑性區(qū)，并隨著T的增長，塑性區(qū)逐步向中心擴(kuò)展，T-曲線稍微上升，直至B點(diǎn)趨于平坦，截面上各點(diǎn)材料完全達(dá)到屈服，

19、扭矩度盤上的指針幾乎不動或擺動的最小值即為屈服扭矩Ts，如圖4-3（c）所示。圖 4-2根據(jù)靜力平衡條件，可以求得s與Ts的關(guān)系為將式中dA用環(huán)壯面積元素2d表示，則有故剪切屈服極限為 （a）式中，是實(shí)心試件的抗扭截面模量。圖 4-3繼續(xù)給試件加載，試件再繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強(qiáng)化。從圖3-11看出，當(dāng)扭矩超過Ts后，增加很塊，而T增加很小，BC近似一條不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。在C點(diǎn)時，試件被剪斷，由測力度盤上的副指針可讀出最大扭矩Tb。與式（）相似，可得剪切強(qiáng)度極限為 (b)但是，為了試驗(yàn)結(jié)果相互之間的可比性，根據(jù)國標(biāo)（GB/T10128-1988）規(guī)定，低碳鋼扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)和抗扭強(qiáng)度采用下式計(jì)算，

20、 （c）鑄鐵材料的T-曲線，從開始受扭直到破壞，近似為一直線，故近似地按彈性應(yīng)力公式計(jì)算 （d） 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 試件準(zhǔn)備。測量試件直徑d：取三個截面，每個截面沿相互垂直的方向測兩次后取其平均值。同時在低碳鋼試件表面上畫一條縱向線和兩條圓周線，以便觀察扭轉(zhuǎn)變形。2 試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備。根據(jù)剪切強(qiáng)度極限b估計(jì)最大扭矩Tb，并選擇合適的測力度盤。3 加載實(shí)驗(yàn)。打開自動繪圖裝置的開關(guān)，啟動驅(qū)動夾頭對試件施加扭矩（彈性階段、屈服階段加載速度要緩慢）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。注意觀察扭矩值和記錄曲線。當(dāng)試件進(jìn)入強(qiáng)化階段后，可適當(dāng)提高加載速度。4 試件被扭斷后停機(jī)，取下試件，注意觀察試件破壞斷口形貌。5 儀器設(shè)備恢復(fù)原壯，情理現(xiàn)

21、場，檢查實(shí)驗(yàn)記錄是否齊全，并請實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師簽字。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1 計(jì)算低碳鋼材料的扭轉(zhuǎn)屈服極限和強(qiáng)度極限：屈服極限 ， 強(qiáng)度極限 2 計(jì)算鑄鐵的強(qiáng)度極限： 3 畫出兩種材料的扭轉(zhuǎn)曲線及斷口草圖，說明其特征并分析破壞原因。4 按規(guī)定格式寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)低碳鋼試件在彈性階段、屈服階段加載速度要緩慢，進(jìn)入強(qiáng)化階段后可適當(dāng)提高加載速度。鑄鐵試件應(yīng)始終采用緩慢加載。七 思考題1 為什么低碳鋼試件扭轉(zhuǎn)破壞斷面與橫截面重合，而鑄鐵試件是與試件軸線成45°螺旋斷裂面？2 根據(jù)低碳鋼和鑄鐵拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo)和斷口形貌，分析總結(jié)兩類材料的抗拉、抗壓、抗剪能力。實(shí)驗(yàn)五 彎曲正應(yīng)

22、力電測實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉電測法的基本原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。2.測量矩形截面梁在純彎曲時橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律。3.比較正應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)測量值與理論計(jì)算值的差別。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.多用電測實(shí)驗(yàn)臺。2.YJ-25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3.游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)原理及方法實(shí)驗(yàn)裝置如圖5-1所示，矩形截面梁采用低碳鋼制成。在梁承發(fā)生純彎曲變形梁段的側(cè)面上，沿與軸線平行的不同高度的線段、（線位于中性層上，線位于梁的上表面，線位于梁的下表面，和、和各距線等距，其距離分別用和表示）上粘貼有五個應(yīng)變片作為工作片，另外在梁的右支點(diǎn)以外粘貼有一個應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片。將五個工作片和溫度補(bǔ)償片的引線

23、以半橋形式分別接入電阻應(yīng)變儀后面板上的五個通道中，組成五個電橋（其中工作片的引線接在每個電橋的和端，溫度補(bǔ)償片接在電橋的和端）。當(dāng)梁在載荷作用下發(fā)生彎曲變形時，工作片的電阻值將隨著梁的變形而發(fā)生變化，通過電阻應(yīng)變儀可以分別測量出各對應(yīng)位置的應(yīng)變值。根據(jù)胡克定律，可計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力值式中，為梁材料的彈性模量。梁在純彎曲變形時，橫截面上的正應(yīng)力理論計(jì)算公式為式中：為橫截面上的彎矩；為梁的橫截面對中性軸的慣性矩；為中性軸到欲求應(yīng)力點(diǎn)的距離。圖5-1 四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測量矩形截面梁的各個尺寸，預(yù)熱電阻應(yīng)變儀和載荷顯示儀。2.將各種儀器連接好，各應(yīng)變片按半橋接法接到電阻應(yīng)變儀的所選通道上。3.逐一調(diào)節(jié)各

24、通道的電橋平衡。4.搖動多用電測實(shí)驗(yàn)臺的加載機(jī)構(gòu)，采用等量逐級加載（可?。吭黾右患壿d荷，分別讀出各電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值。5.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。6.整理儀器，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 五、注意事項(xiàng)1.加載時要緩慢，防止沖擊。2.讀取應(yīng)變值時，應(yīng)保持載荷穩(wěn)定。3.各引線的接線柱必須擰緊，測量過程中不要觸動引線，以免引起測量誤差。實(shí)驗(yàn)六 彎扭組合變形的主應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的基本理論和方法。2.測量在彎扭組合變形下薄壁圓筒表面指定點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向。3.測量在彎扭組合變形下薄壁圓筒表面指定點(diǎn)與彎矩、扭矩和剪力分別對應(yīng)的應(yīng)力。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)裝置。2.YJ-25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3.游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)原理及方法實(shí)驗(yàn)裝置如圖6-1所示，圓筒的外徑，內(nèi)徑，材料為鋁合金。通過轉(zhuǎn)動加載手輪進(jìn)行加載，采用等量逐級加載，載荷大小由數(shù)字顯示儀顯示，根據(jù)載荷大小可計(jì)算出指定橫截面上的彎矩、剪力和扭矩。圖6-1 薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)裝置圖6-2 b點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1.測量主應(yīng)力選擇橫截面上的、兩點(diǎn)進(jìn)行測量，點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如圖6-2所示，根據(jù)理論分析可知，正應(yīng)力為式中