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低碳钢拉伸图:
(二)铸铁试件
最小平均直径d二10.16mm
最小直径d=10.15mm
截而面积A=81.03mm2
截面面积Al80.91mm2
计算长度Li~100mm
1
最大载荷Ph-14.4KN
强度极限oPh/A=177・7_MPa
问题讨论:
1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?
答:
拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.
材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长
度存在某种特殊比例关系除外).
2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.
试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;
低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。
铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。
・
教师签字:
日期:
二、压缩实验报告标准答案
实验原理:
实验数据记录及处理:
例:
(一)试验记录及计算结果
材料
低碳钢
铸铁
试件尺寸
直径d=7^™长度L=20mm
面积A二176.63mm2
直径d=75mm
长度L=20mm
试件形状草图
s>
丿
丿
(
3
7
屈服载荷屈服应力
P.二49KN
os=277.4MPa
最大载荷抗压强度
Pb二153KN
ob二866.2MP(t
1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.
铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成4$~50P夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪
切破坏。
2、低碳钢与铸铁在压缩吋力学性质有何不同?
结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料?
昏低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,随荷载增加发生塑性形变;
铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。
压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切
破坏。
通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;
抗拉与抗压相近。
铸铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。
故在工程结构中塑性材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。
H期:
三、拉压弹性模量E测定试验报告
实验仪器:
(-)碳钢试件尺寸
计算长度L=100mm
直径d=10一mm截面面积A=_78.5mm2
(二)引伸仪测量记录:
读数
载荷P(KN)
左表
右表
读数A】
(格)
读数差AA】(格)
读数a2
读数差AA2(格)
2
4
6
8
5
10
12
14
(三)数据处理结果
平均(AAJ二平均(AAJ二
左右两表读数差平均值:
(AA)=(W+(里2)=
平均伸长增量(AL)=mm
碳钢弹性模量E=^P-L=MPa
(AL-A)
1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?
为什么?
家弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。
2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?
为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?
逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同,釆用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态,以保证实验结果的可靠性。
四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案
实验仪器:
(一)试验数据及计算结果
试件尺寸
直径mm
标距长度L。
力臂长度L
测臂长度R
碳钢
190mm
150mm
扭矩AM”
相对扭转角
AA/JL()32AA/«
Lo
t\(plp7rd4A(p
(二)结果比较(11=0.3)
理论计算
实验值
误差%
E
G理==GPa
2(1+//)
G实二GPa
问题讨论:
1、试验过程中,有时候在加祛码时,百分表指针不动,这是为什么?
应采取什么措施?
检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。
2、测G时为什么必须要限定外加扭矩大小?
所测材料的G必须是材料处于弹性状态下所测取得,故必须控制外加扭矩大小。
五、扭转破坏实验报告标准答案
(一)试验数据记录
尺寸
试件材料
直径d(mm)
计算长度L(mm)
100
抗扭截面模量mm3
Wp=«
0.2d3
16
200
屈服扭矩肌
35£
N•m
破坏扭矩Mb
80・5N•m
46.5\•m
(-)性能计算
1、碳钢:
扭转屈服极限:
Ts=—=177.3MPa
扭转强度极限施給402.4琢
2、铸铁:
扭转强度极限:
H=|=232.5MPa
1、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?
分析其原因.
为拉应力破坏。
2、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系?
爭有关系。
扭转方向改变后,最大拉应力方向随之改变,而铸铁破坏是拉应力破坏,
所以铸铁断口和扭转方向有关。
日期:
六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案
例:
1、原始数据记录:
弹性模量E
载荷P
距中性层
213GPa
4000N
Y]=10mm
Y2=15mm
b=20mmL=620mm
h=40mma=150mm
灵敏系数;
2.272、梁布片图:
3、记录及计算结果
载荷
4000N
测
£
2
3
平均值
4、结果比较:
应力(MPa)
理论值
穴'
刊%课差
b理
01
°
-28・13
。
28.13
1
-42.40
05
42.40
6
-56.25
7
56.25
5、作出截面应力分布图:
(理论分布)
-56.25MPa
蚩
56.25MPa
实验时未考虑梁的自重,是否会引起测量结果误差?
施加的荷载和测试应变成线性关系。
实验时,在加外载荷前,首先进行了测量电路的平衡(或记录初读数),然后加载进行测量,所测的数(或差值)是外载荷引起的,与梁自重无关。
教师签字:
七、弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案
(-)原始数据记录
材料E值
泊松比
试件计算长度
Li
力臂长度
l2
(N)
试件内径
d
试件外径
D
70G匕
0.33
300mm
200mm
36mm
40mm
(二)弯扭组合试验台装置图
P▼
(三)实验数据记录表格
测点A或(C)
E0°
45"
欠数
—・
二
三
平均
—-
—•
初始值
150N
114
-1
-111
250N
190
-2
-184
350N
265
-257
450N
342
-3
-331
测点B或(D)
-45。
oc
45*
—■
165
201
-31
274
336
-52
383
469
-74
493
604
~95
(四)数据处理
求出A、B(或C'
、D'
)点主应力大小及方向.利用公式:
氏=12°
A点或(C点)
1一“L2
载荷计算瀛、
备注
03、
6.08/-5.77
10.08/-9.56
14.16/-13.32
18.29/-17.14
MPa
tg2a
35.52
38.61
39.15
39.58
200。
—£
45。
一£
-45°
B点或(D点)
载荷计算皤兼、
15.78/-1.78
26.22/-3.03
36.64/-4・36
47.17/-5.59
-0.73
-0.72
-ft72
1、画岀指定A、B点的应力状态图.答:
2、要测取弯曲正应力及扭转剪应力,应如何连接电桥电路?
测取弯曲正应力
测取扭转剪应力
H期:
八、压杆稳定实验报告标准答案
试件宽度b
试件厚度t
试件长度L
K
E0
20mm
2mm
396mm
213GPa
2.35z/N
一4卩乙
(二)实验数据记录表格:
无支撑Per
(最大)
1/2支撑
E(最大)
-400/A8
-1750^2
竖向位移讥g
e
(第1次)
(第2次)
(第3次)
0.01
-24
0.02
-78
0.04
-170
0.06
-273
0.08
-354
0.10
-384
0.12
-393
0.14
-400
(三)数据结果处理
⑴绘制P-§
曲线,由此曲线及公式p=£
竺二勺确定%三168・5N
⑵由连续加载测试结果确定无支撑5及二分之一点支撑人值.无支撑时:
P.=J68.5N;
二分之一点支撑时:
P”理=743.0片
实验值与理论值比较:
压杆稳定实验和压缩实验有什么不同?
不同点有:
2、
3、
4、
5、
目的并同:
压杆稳定实验测临界力,压缩实验测破坏过程中的机械性能。
试件尺寸不同:
压杆试件为大柔度杆,压缩试件为短粗件。
约束不同:
压杆试件约束可变,压缩试件两端有摩擦力。
实验现象不同:
压杆稳定实验试件出现侧向弯曲,压缩实验没有。
承载力不同^材料和截面尺寸相同的试件,压缩实验测得的承载力远大于压杆稳实实验测得的。
6.
实验后试件的结果不同:
压杆稳定试件受力在弹性段,卸载后试件可以反复使用,而压缩件已经破坏掉了,不能重复使用。
日期:
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