材料力学实验指导书(1)(2)

（1）测量试样的尺寸。 （2）调整横梁位置。

（3）打开实验软件，进行试样录入、参数设置。

（4）将试件夹持在上下夹具内，将力、位移清零；然后加紧夹具，调整初载0.05mm/min。 （5）点“实验开始”，直至试样被拉断为止，试验结束。 （6）进入“数据管理”，进行查询、打印，并记录Fb。

五、实验设备和仪器

1.WDW3100微控电子万能实验机。 2.游标卡尺（0.02mm）。 六、实验数据的记录与计算

1.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标

表1－1 试件原始尺寸 直径（mm） 材标距L0 料 （mm） 低碳钢 铸铁

表1-2 测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标试验的数据记录与计算

试 样 尺 寸 实验前： 标 距 l? mm 直 径 d? mm 实验后： 标 距 l1? mm 最小直径 d1? mm 拉断后的试样草图 实 验 数 据 屈服载荷 Fs? kN 最大载荷 Fb? kN 屈服应力 ?s?Fs/A? MPa 抗拉强度 ?b?Fb/A? MPa 伸 长 率 ???l1?l?/l?100%? 断面收缩率 ???A?A1?/A?100%? 试 样 的 拉 伸 图 横截面1 横截面2 横截面3 最小横截面面积A0（1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （mm2） 5

2.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标

表1-2 测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标试验的数据记录与计算

试 样 尺 寸 实验前： 直 径 d? mm 拉断后的试样草图 实 验 数 据 最大载荷 Fb? kN 抗拉强度 ?b?Fb/A? MPa 试 样 的 拉 伸 图 3.拉伸试验结果的计算精确度

（1）强度性能指标（屈服应力?s和抗拉强度?b）的计算精度要求为0.5MPa，即：凡＜

0.25 MPa的数值舍去，≥0.25MPa而＜0.75MPa的数值化为0.5MPa，≥0.75MPa的数值者则进为1MPa。

（2）塑性性能指标（伸长率?和断面收缩率?）的计算精度要求为0.5%，即：凡＜0.25%的数值舍去，≥0.25%而＜0.75%的数值化为0.5%，≥0.75%的数值则进为1%。 七、注意事项

1.实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操作规程，严禁开“快速”档加载。开动万能试验机后，操作者不得离开工作岗位，实验中如发生故障应立即停机。

2.引伸仪系精密仪器，使用时须谨慎小心，不要用手触动指针和杠杆。安装时不能卡得太松，以防实验中脱落摔坏；也不能卡得太紧，以防刀刃损伤造成测量误差。

3.加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。 八、思考题

1.低碳钢和灰铸铁在常温静载拉伸时的力学性能和破坏形式有何异同？ 2.测定材料的力学性能有何实用价值？

3.你认为产生试验结果误差的因素有哪些？应如何避免或减小其影响？

6

实验二 压缩试验

一、实验目的

1.测定低碳钢压缩时的强度性能指标：屈服应力?s。 2.测定灰铸铁压缩时的强度性能指标：抗压强度?bc。

3.绘制低碳钢和灰铸铁的压缩图，比较低碳钢与灰铸铁在压缩时的变形特点和破坏形式。 二、实验试样

按照国家标准GB7314—87《金属压缩试验方法》，金属压缩试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆柱体试样、正方形柱体试样和板状试样三种。其中最常用的是圆柱体试样和正方形柱体试样，如图2-1所示。根据试验的目的，对试样的标距l作如下规定：

l??1~2? d的试样仅适用于测定?bc；

l??2.5~3.5? d（或b）的试样适用于测定?pc、?sc和?bc； l??5~8? d（或b）的试样适用于测定?pc0.01和Ec。

其中d（或b）?10~20mm。

bld

图2-1 压缩试样

lb

（a） （b）

（a）圆柱体试样；（b）正方形柱体试样

三、实验原理与方法

1.测定低碳钢压缩时的强度性能指标

低碳钢在压缩过程中，当应力小于屈服应力时，其变形情况与拉伸时基本相同。当达到屈服应力后，试样产生塑性变形，随着压力的继续增加，试样的横截面面积不断变大直至被压扁。故只能测其屈服载荷Fs，屈服应力为

?s?式中：A为试样的原始横载面面积。

Fs A 7

2.测定灰铸铁压缩时的强度性能指标

灰铸铁在压缩过程中，当试样的变形很小时即发生破坏，故只能测其破坏时的最大载荷Fbc，抗压强度为

σbc?FbcA

四、实验设备和仪器

1.WDW3100微控电子万能实验机。 2.游标卡尺（0.02mm）。

五、实验步骤

（1）依次合上主机、控制器、计算机系统的电源，一般要求预热15分钟。

（2）检查试样两端面的光洁度和平行度，并涂上润滑油。用游标卡尺在试样的中间截面相互垂直的方向上各测量一次直径，取其平均值作为计算直径。

（3）调整横梁位置，以便放置试件。

（4）检查球形承垫与承垫是否符合要求。将试样放进万能试验机的上、下承垫之间，并检查对中情况。

（5）打开实验软件，联机，进行试样录入、参数设置。调整初载0.05mm/min。

（6）点击“实验开始”，缓慢加载，直至被压缩产生明显的鼓状变形或灰铸铁试件被压坏时，点击试验结束。

（7）进入“数据管理”，进行查询、打印，并分别记录低碳钢试件的屈服荷载Fs、灰铸铁的最大荷载Fb。并注意观察试件的变形现象。

六、实验数据的记录与计算

表1-4 测定低碳钢和灰铸铁压缩时的强度性能指标试验的数据记录与计算

材料 低碳钢 灰铸铁 试样直径 d/mm 实 验 数 据 屈服载荷Fs? kN 实验后的 试样草图 试样的压缩图 屈服应力?s?Fs? MPa A 最大载荷Fbc? kN 抗压强度?bc?Fbc? MPa A 七、注意事项

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1.实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操作规程，严禁开“快速”档加载。开动万能试验机后，操作者不得离开工作岗位，实验中如发生故障应立即停机。

2．低碳钢压缩实验时，要密切观察试件的变形情况，到一定程度时适时结束实验，以免发生危险。

3.加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。

八、思考题

1.比较低碳钢和灰铸铁在拉伸与压缩时所测得的?s和?b的数值有何差别？ 2.仔细观察灰铸铁的破坏形式并分析破坏原因。

实验三 纯弯曲梁的正应力实验

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