材料力学规定非比例伸长应力测定

1、中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定Page 1 of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸院系：工学院 实验人姓名:刘广日期：2013年03 IJ 07号专业：理论与应用力学年级：20M级参加人姓名：刘广、马鹏程、畅航、罗嘉辉、林泽鹏、刘志豪、林静容温度：18°C学号：11309018实验一：规定非比例伸长应力测定试验 一. 实验目的1、掌握测定规定非比例伸长应力的原理和方法。2、测定金属材料的耳。"二：实验仪器与设备:电子式万能试验机或其他合适

2、的试验机。 电子引伸计 游标卡尺 冷轧低碳钢记录原长50mm1件量程 100. 00mm,精度 0. 02mm1 把1根三、实验原理拉伸试验时的应力如果超出虎克定律的使用范用，则试验的P-M曲线开始偏离直线而发生转弯，变为曲线，伸长不再按开始时的比例而增加，如图6.1所示。这时试样标距的总伸 长/可分为比例伸长和非比例伸长山卩两部分，BP：A/ = A/, + dp(0. 1)相应上述伸长的应力为：叭=(0.2)式中4)为试样的初始横截面积。Page 2 of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸Page 3 of

3、 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸院系：工学院姓名:刘广学号：11309018日期：2013年03月07号Page # of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸Page # of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸相应非比例伸长的应变是:/图6.1拉伸试验非比例伸长曲线Page # of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一

4、 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸Page # of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸a/dS=xl00%（0.3）h当弓达到某一规定数值时，如弓,=0.01%,弓=0.05%和弓=0.2%,其相应的勺记为0.01、勾0 05和并称它们为非比例伸长应力。有些国家把空0.01、005和空0.2分别作为 规定比例极限、规定弹性极限和规定屈服极限。这样就把“条件比例极限”，“规定弹性极 限”和“条件屈服极限”都统一在同一概念规定非比例伸长应力之下了。测定非比例伸长应力的方法有多种。其中的逐级加载法

5、做法如下：把各级力作用下的总伸长（或总应变）减去计箕所得的比例伸长（或比例应变），得到了 非比例伸长（或非比例应变），加载直至得到的非比例伸长（或非比例应变）等于或稍大于所 规定的数值为止。根据测得的力和非比例伸长（或非比例应变）的数据，采用内插法，求出 规定非比例伸长（或非比例应变）所对应的载荷弓值。然后按式（0.2）求出空值。加载试验 时，先加预载荷人（约为预定的场值的10%）,从血至预计号值的80%Z间，分4大等级加载, 预计的号值的80%以后，分6级以上的小等级加载，如表6.1所示。院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2013年03月07号表6.1逐级加力法试验记录表载荷

6、引伸仪或应变仪读数计算的比例伸长或应变非比例伸长或应变p2耳Pf测定勺的第2种方法是图解法，做法如下：采用电子式万能试验机或用普通试验机在试件上串接应变式力传感器，再安装应变式引伸仪, 作出P-A7曲线图，然后按照以下的儿种方法，测定（7昇P-M曲线有明显弹性直线段，自弹 性直线段与伸长轴交点0起，截取相当于非比例伸长的0C段，0C=klgEp（k为伸长或位移的放 大倍数，仃为引伸计的标距），过C点作弹性直线段的平行线C4交曲线于1点，A点对应的力 坊为所测规定非比例伸长力，如图6. 2所示，然后代入式（0.2）求勺。Page 4 of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：

7、实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸工程材料力学试验课程实验报告纸院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2013年03月07号图6.2图解法测定场（2）滞后环法。如曲线无明显弹性直线段，采用滞后环法确定。试验时，对试样连续施 加至预期规定非比例伸长应力所对应的力后，将其卸除至前面所加力的10%左右。接着再施力 至少进入包迹线范用。正常情况下，将会出现一个滞后环。通过滞后环两端点作直线。(a)(b)(c)图6 3滞后环法测定Pp从曲线的真实原点0起，截取久段，OOklgEp.过C作平行于上述直线的直线，交曲线于儿 则虫点所对应的力为所测规定非比例伸长力号。A点

8、的取法见图6. 3 a, b, Co仲裁试验时， 必须使G4线位于滞后环的左侧。除了前面讲的方法之外，还有计算机控制试验机的直接测取 So.?方法和生产检验中允许使用的力夹头位移曲线确定空。2方法等。院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2013年03月07号四、试验步骤（1）测量试件尺寸，分别测量试件受拉区上中下三个部分，每个部位测量一次之后将 试件旋转九十度再测量一次；再取其平均值作为试件直径；并作好记录。（2）调整和设置电子式万能试验机的挡位、参数；并做好记录。（3）装夹试件、电子引伸计。（4）打开机器，把电脑数据清零，开始加载试验，记录测试结果。（5）试验机停止拉伸，収下试

9、件，导出实验数据并关机，收抢实验器材。（6）分析数据，计算-0 2。五、实验数据与数据分析 试件直径d:上(mm)中（mm）下（mm）半均值（mm）10. 009. 9810. 0010. 0010. 0010. 0210. 00P （载荷/kN） AZ （引伸计伸长量/mm）:电子引伸计原长l=50mm,初始载荷P=0kN（理论上）。原始数据应过于冗长，在本报告中 不附，特此说明。运用所得数据，为横坐标，载荷P为纵坐标，进行直线拟合所得图像如图：其中原始数据中P-A |图像不过原点，原因在思考题中有所叙述，我们截取载荷P为5kN的 点为起始点，经观察，収P为33kN的点为截止点进行直线线性拟

10、合，编matlab代码如院系：工学院姓名:刘广学号：11309018日期：2013年03月07号引伸计伸长量数组;y=载荷数组;p=polyfi*(xf y,1)yfit=polyval(pz x);plot(xr y,1r*1f x,yfit,fb-1);xlabel (1 Al/mni, );ylabelCP/N1);r=corrcoef(y,x)得到的直线为y=308245*x-382,其中反馈的相性相关系数=0.99990069,则线性相关，即 y=308245*x-382为上图的拟合直线表达式。根据"=其中这里的爲为对应的非比例应变w =xl00% = 0.2%时的载荷。由

11、A)卩hA7,£p=X 100% = 0.2% 得：Zp = x 人,即 % = 0.2% x/0 = 0.002 x 50mm = Q.lmm而A7 = A/p + A7e,AZf可以由直线计算出來，/为计算机记录的横坐标，现要找到二0.1mm 刘应的载荷P的值，用以下方法：计算机白动记录了两个数组，数组A为载荷的值，数组B为对应的A 1的数值，对于两个数 组中第i组数來说，非线性伸长量/) =B-竺二三,其中由直线表达式y=308245*x-382 得b =-328=308245,再比较側和的大小，两者最为接近的一组数据对应的P值即 为所求的爲。则设数组C为A(A/(f),其中A

12、(A/(0) = A7p(z)-A/p；用excel简单计算所得数组 如下表：A (载荷P/N)B ( A l/mm)C( A(A/(z) /mm)46336.273440.250757128-0.00080501746339.140630.250946939-0.00062450846344. 054690.25113678-0.000450609Page 7 of 9中山大学工学院、理论与血用力学刘广编制实验编号及题I：实验一 规定非比例伸长应力测定工程材料力学试验课程实验报告纸院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2013年03月07号46347. 839840.251231

13、67-0 00036799846352.753910.251421511-0.00019109946356.542970.251611322-1.65809E-0546358.488280.2518011630.00016694946363.300780.2518960540.00024622746365.246090.2521807850.00052464746369.136720.2522757050.00060694646373.027340. 2524655460.000784165可以看到在数组C中，数值最小的为P二46356. 54297N、A 1=0. 251611322mm的一

14、组数，此时 (/(j) = A/p(i)-A7p =-1.65809x10",故巧二46356. 54297N。则% = ?'其中人=兀xk = ;rx令2-3.14x(°01)2 = 7.85x 10_5m2,爲-46356. 54297N;所以- 戸” - 46356 54297 Pa - 590.529MPd.叫 47.85 X10-3六.课后思考题1、为什么计算机测得的数据图没有经过坐标原点？答：按照理论计算PA 1图像应该经过原点，原因在于当试件未加载荷时应变应该 为0,但是在实验实际操作过程中，试验机夹紧试件的时候试件己经处于受拉状态， 但是此时计算机不会记录其相应的伸长量(由电子引伸计记录)，所以造成最终所 得的图像未经过原点。2、在进行冷轧低碳钢线性伸长段直线拟合的时候，起始数据应该如何选择？为什么 这样选择？截止数据又应该如何选择？答：因为计算机所记录的数据未经过原点，故测得的起始数据不能用，应该舍去， 由图像可得在载荷达到5kN的时候数据己经稳定，故起始数据从5kN开始选取；截 止数据直接由观察图像得到，当图像明显不再是线性上升时停止选取数据，本实验 截止数据为载荷为33kNo工程材料力学试验课程实验报告纸院系：工