材料力学1拉伸实验

1、力学实验教学中心力学实验教学中心材料力学实验一材料力学实验一拉伸实验拉伸实验1 1、材料力学实验是材料力学理论教学中非常重要的实践性环节，这两者是不可分、材料力学实验是材料力学理论教学中非常重要的实践性环节，这两者是不可分割的。因为我们在对构件进行理论分析时，往往是把实际问题割的。因为我们在对构件进行理论分析时，往往是把实际问题抽象抽象为理想的计算为理想的计算模型，再根据科学的模型，再根据科学的假设假设，推导出一般性公式。然而，这些简化和假设是否正确，推导出一般性公式。然而，这些简化和假设是否正确，理论计算公式能否在设计中应用理论计算公式能否在设计中应用 ，必须通过实验来验证必须通过实验来验证

2、。2 2、在解决工程构件设计中的强度、刚度和稳定性等问题时，首先就要知道、在解决工程构件设计中的强度、刚度和稳定性等问题时，首先就要知道反应这些材料的反应这些材料的力学性能参数力学性能参数，而这些力学性能参数也，而这些力学性能参数也必须通过实验来测定必须通过实验来测定。3 3、在实际工程中有许多构件的、在实际工程中有许多构件的几何形状几何形状非常复杂、所受的非常复杂、所受的外力外力也非常复杂或者工也非常复杂或者工程构件的程构件的边界条件边界条件不清楚，难以用材料力学理论来求解时，在这样的情况下，就不清楚，难以用材料力学理论来求解时，在这样的情况下，就更需要用力学实验的方法来寻求解答即更需要用力

3、学实验的方法来寻求解答即实验应力分析实验应力分析。4 4、通过实验培养严肃认真的工作态度，实事求是的科学工作作风。培养独立分析、通过实验培养严肃认真的工作态度，实事求是的科学工作作风。培养独立分析问题、解决问题的能力，培养实验动手能力。问题、解决问题的能力，培养实验动手能力。 一、材料力学实验的意义：一、材料力学实验的意义：二、材料力学实验的主要内容：二、材料力学实验的主要内容：（1 1）测定材料的力学性能测定材料的力学性能 a a、为构件设计提供材料的力学性能参数；、为构件设计提供材料的力学性能参数； b b、材料材质复验；、材料材质复验； c c、评定材料的热处理工艺、焊接工艺；、评定材料

4、的热处理工艺、焊接工艺； d d、构件失效分析；、构件失效分析； e e、研究新型合金材料；复合材料。、研究新型合金材料；复合材料。（2 2）验证材料力学理论验证材料力学理论验证现有理论验证现有理论验证新建立的理论验证新建立的理论修正、发展现有理论修正、发展现有理论（3 3）实验应力分析实验应力分析 特点：只要是变形固体，不管结构形状、受力如何复杂，也不必准特点：只要是变形固体，不管结构形状、受力如何复杂，也不必准确了解边界条件，在某些特殊条件下，用实验方法甚至能比理论计算方确了解边界条件，在某些特殊条件下，用实验方法甚至能比理论计算方法更简便、更迅速、更准确地提供结果。法更简便、更迅速、更准

5、确地提供结果。验证理论有三层意义验证理论有三层意义三、实验目的：三、实验目的：1 1、测定低碳钢的弹性模量、测定低碳钢的弹性模量 、下屈服强度、下屈服强度 、抗拉强度、抗拉强度 断后伸长率断后伸长率 、断面收缩率、断面收缩率 ；sEb102 2、测定铸铁的抗拉强度、测定铸铁的抗拉强度 、断后伸长率、断后伸长率 ；b54 4、描述并分析低碳钢和铸铁试样断口特点；、描述并分析低碳钢和铸铁试样断口特点；5 5、比较这两种材料的力学性能。比较这两种材料的力学性能。3 3、观察低碳钢和铸铁拉伸过程中的变形情况；、观察低碳钢和铸铁拉伸过程中的变形情况；四、实验步骤四、实验步骤: :5 5、取下试样，观察并

6、描述试样破坏后断口特征并分析破坏原因。、取下试样，观察并描述试样破坏后断口特征并分析破坏原因。4 4、测定试样断后缩颈处最小直径、测定试样断后缩颈处最小直径 ；断后标距；断后标距 ；1d1l1 1、测定试样原始最小直径、测定试样原始最小直径 、原始标距原始标距 ；0d0l2 2、装夹试样，启动试验机，进行加载，测定低碳钢拉伸时的、装夹试样，启动试验机，进行加载，测定低碳钢拉伸时的 屈服力屈服力 及最大力及最大力 ；测定铸铁拉伸最大力；测定铸铁拉伸最大力 ；sFbFbF3 3、测定低碳钢的弹性模量、测定低碳钢的弹性模量 ；E五五、实验材料和、实验材料和试样试样: :低碳钢、铸铁拉伸采用比例标准低

7、碳钢、铸铁拉伸采用比例标准圆形圆形试样试样3.1165.510500000000AlAldldl即或同种材料的断后伸长率不仅取决于材质，而且还取决于试样的标距同种材料的断后伸长率不仅取决于材质，而且还取决于试样的标距 0l标距0d六、实验设备和仪器六、实验设备和仪器: :1 1、CMT5105CMT5105电子式万能试验机；电子式万能试验机；2 2、 SCDY-1 SCDY-1型双侧电子引伸计；型双侧电子引伸计；3 3、 0.01mm 0.01mm数字游标卡尺；数字游标卡尺；双侧电子引伸计双侧电子引伸计4 4、试样标距打点器。、试样标距打点器。七、实验原理：七、实验原理：1 1、低碳钢拉伸、低

8、碳钢拉伸: : 低碳钢是典型的塑性材料，其拉伸大致分为四个阶段即弹性阶段、屈服阶段、低碳钢是典型的塑性材料，其拉伸大致分为四个阶段即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。从下图中可以测定低碳钢拉伸弹性模量强化阶段、局部变形阶段。从下图中可以测定低碳钢拉伸弹性模量E E、下屈服载荷、下屈服载荷F FS S、以及最大载荷以及最大载荷F Fb b 。0sSFA屈服强度：0bbFA抗拉强度：11000=100%lll断后伸长率：010=100%AAA断面收缩率：OaOa为弹性模量测量段为弹性模量测量段O OFD Dl lFbFs卸载线：卸载和加载线基本重合卸载线：卸载和加载线基本重合kaec1l

9、b注意：注意：oeoe段段(oa(oa段；段；aeae段段) )；ecec段；段；cbcb段；段；bkbk段的各段含义段的各段含义d什么变形？什么变形？2 2、铸铁拉伸：、铸铁拉伸：铸铁拉伸过程比较简单，可近似认为经弹性阶段直接过渡到断裂。没有屈服现铸铁拉伸过程比较简单，可近似认为经弹性阶段直接过渡到断裂。没有屈服现象和紧缩现象，断后伸长率和断面收缩率极小，抗拉强度远低于低碳钢的抗拉象和紧缩现象，断后伸长率和断面收缩率极小，抗拉强度远低于低碳钢的抗拉强度，是典型的脆性材料。强度，是典型的脆性材料。0=bbFA抗拉强度：1500=100%lll断后伸长率：o oFl lFb八、八、实验具体实验具

10、体步骤：步骤：1 1、启动试验机和计算机，打开相应程序、启动试验机和计算机，打开相应程序2 2、装夹试样及引伸计、装夹试样及引伸计（在桌面上点击变形清零键后再点击加载键在桌面上点击变形清零键后再点击加载键）双侧电子引伸计双侧电子引伸计3 3、先点击停止键，、先点击停止键，取下引伸计取下引伸计；再点击框图，最后点击加载键。；再点击框图，最后点击加载键。2 2、取下引伸计再点击框图、取下引伸计再点击框图1 1、先点击停止、先点击停止3 3、最后点击加载、最后点击加载4 4、计算机自动绘出拉伸曲线、计算机自动绘出拉伸曲线卸载线与加载线重合卸载线与加载线重合aescdbk5 5、下屈服点测定、下屈服点

11、测定显示屈服力显示屈服力F FS S用鼠标指向锯齿波最低点，屏幕显示屈服载荷值用鼠标指向锯齿波最低点，屏幕显示屈服载荷值F FS S0SSFA屈服极限：s6 6、最大载荷测定、最大载荷测定显示最大力显示最大力F Fb b用鼠标指向曲线最高点，屏幕显示最大载荷值用鼠标指向曲线最高点，屏幕显示最大载荷值F Fb b0bbFA强度极限：d7 7、测定弹性模量、测定弹性模量nm3 3、显示、显示n n点、点、m m点点的力值和变形值的力值和变形值1 1、先点击变形图、先点击变形图0?pepLFEL DD计 算 弹 性 模 量 ：L Le e50mm50mm是引伸计的刀口间距是引伸计的刀口间距pFDpL

12、D2、鼠标箭头指在测点、鼠标箭头指在测点n或或m上上弹性模量弹性模量E E的测定的测定: :材料在线弹性范围内，其应力、应变成正比关系材料在线弹性范围内，其应力、应变成正比关系式中式中L Le e50mm50mm是引伸计的刀口间距是引伸计的刀口间距双侧电子引伸计双侧电子引伸计0pppepFLELE DDO F在变形图上测在变形图上测E E ( (实验前变形窗口清零实验前变形窗口清零）D DLnm用鼠标分别点直线用鼠标分别点直线上上n n和和m m两点，屏幕两点，屏幕上分别显示上分别显示n n点和点和m m的变形及力值。的变形及力值。pFDpLD刀口刀口8 8、测定铁拉伸最大力、测定铁拉伸最大力

13、用鼠标指向曲线的最高点，屏幕显示最大载荷值用鼠标指向曲线的最高点，屏幕显示最大载荷值力值：力值：15032N铸铁拉伸过程比较简单，可近似认为经弹性阶段直接过渡到断裂铸铁拉伸过程比较简单，可近似认为经弹性阶段直接过渡到断裂显示最大力显示最大力F Fs s0bbFA铸铁抗拉强度：九、实验原始数据：九、实验原始数据：1 1、低碳钢拉伸实验数据：、低碳钢拉伸实验数据：2 2、测量弹性模量、测量弹性模量E E实验数据：实验数据： 3 3、铸铁拉伸实验数据：、铸铁拉伸实验数据：( )bF N0d1d( )bF N( )SF N最大力最大力下屈服力下屈服力断后标距断后标距断后最小直径断后最小直径原始标距原始

14、标距原始直径原始直径0l1l两点变形差两点变形差值值n n点的变形点的变形m m点的变形点的变形两点力的差值两点力的差值n n点的力值点的力值m m点的力值点的力值PFDeLD最最大力大力断后标距断后标距原始标距原始标距断后直径断后直径原始直径原始直径0d1d0l1l十、实验计算公式：十、实验计算公式：1 1、低碳钢材料：、低碳钢材料：下屈服强度：下屈服强度：抗拉强度：抗拉强度：断后伸长率：断后伸长率：断面收缩率：断面收缩率：2 2、弹性模量：、弹性模量：3 3、铸铁材料：、铸铁材料：抗拉强度抗拉强度：断后伸长率：断后伸长率：0SSFA0bbFA10100100%lll010100%AAA0e

15、ppFLEALDD0bbFA1050100%lll（式中式中 是引伸计的刀口间距）是引伸计的刀口间距）50eLmm十一、问题讨论和分析：十一、问题讨论和分析：1 1、低碳钢拉伸试件断口特点：、低碳钢拉伸试件断口特点：2 2、铸铁拉伸试件断口特点：、铸铁拉伸试件断口特点：铸铁试样断口呈凹凸不平整颗粒状，整个断面大约于试样铸铁试样断口呈凹凸不平整颗粒状，整个断面大约于试样轴线垂直。没有颈缩现象，是典型的脆性断裂（轴线垂直。没有颈缩现象，是典型的脆性断裂（被拉断被拉断） 。低炭钢试样断口呈杯椎状，有颈缩现象。断口中部区域粗低炭钢试样断口呈杯椎状，有颈缩现象。断口中部区域粗糙呈脆性断裂（糙呈脆性断裂（被拉断被拉断），断口外围光滑，是塑性变形区），断口外围光滑，是塑性变形区域，有域，有4545度的剪切唇（度的剪切唇（被剪断被剪断）。）。拉断拉断剪短剪短1 1、书写端正、整洁；、书写端正、整洁；2 2、图表规范、可自行设计；、图表规范、可自行设计；3 3、标注正确、全面；、标注正确、全面；4 4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；5 5、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图；、仪器设备既要有文字叙述，又要有