材料力学拉伸实验心得体会

1、材料力学拉伸实验心得体会 材料力学学习体会 摘要：本文对我在学习材料力学中的心得体会作了总结 关键词：力学性能，生活，体会 引言： 材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。这学期，从第一章的绪论到附录一的平面图形的几何性质，使我更深入的了解了材料力学，学会了如何应用材料力学解决生活总的实际问题,以及对材料力学有了更深刻的体会。 一：综述 在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在 实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法

2、对材料进行实验比较。 包括两大部分：一部分是材料的力学性能，而且也是固体力学其他分支的计算中必不 可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类： 线弹性问题。在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程 都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形，然后将这些变形叠加，从而

3、得到最终结果。 几何非线性问题。若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡， 而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。 物理非线性问题。在这类问题中，材料内的变形和内力之间不满足线性关系，即材 料不服从胡克定律。在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂恩盖塞定理或采用单位载荷法等。 二：生活中的材料力学 生活中机械常用的连接件，如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形，在设计时 应主要考虑其剪切应力。汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的形变属于扭转变形。 火车

4、轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形，如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形 在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口，其原理就用到了材料力学的应力集中，使里面的食品便于撕开 三：心得体会提起材料力学，那是一件头疼的事。也许你不能想象4个小时没做出一道题是一种什么感觉。 提起材料力学，那是一件有趣的事。因为你能够通过错误发现思维竟有如此多的漏洞。材料力学，那是人类社会几百年来的结晶。它很好的将神秘的理论力学与实际工程 联结在一起。可以这样说，没有材料力学的发展，就没有当今的人类社会。 同样，学习材料

5、力学也是一个过程，是一个从理论到实践的过程。理论力学过于强调字 母与计算的效果，而忽略了实际的需要。材料力学则恰到好处地填补了这个漏洞。 材料力学在生活中的应用十分广泛。大到机械中的各种机器，建筑中的各个结构，小到生活中的塑料食品包装，很小的日用品各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作，所以材料力学就显得尤为重要。 在解决材料力学问题的过程中，每一个环节都很重要。比如初始的审题，模型的理想化，计算方法及计算结果、答案分析、得出结论等等。无论在哪个环节出现问题，都会导致错误结论的产生。对于现在来说，这也许只是丢点分数，但是当以后我们步入到工程实际中，这些错误将是致命的。且

6、不说计算错误，就是少保留一位小数而使得国家上万元的投资付诸东流的事例也是存在的。所以，学习材料力学一定要培养认真仔细的习惯，马虎不得。只有养成这样良好的习惯，将来才能更好的为人民、为国家服务。 今后我们步入社会，也许从事的专业与机械无关。但是我们在学习材料力学的过程中所培养出来的素质是其他学科不能给予的，即能够在把握整体的同时关系局部，能够将所有的事物有条理的串接在一起，能够在任何时刻都清晰冷静的找出问题关键并付之妥善的解决方法，能够从各种现象中看出本质，能够灵活地将理论中的东西贯穿于实际工作中。所以，学习材料力学并不仅仅是学习几个枯燥的公式和几种材料的性质，而是学习一种方法，一种看待事物分析

7、问题的方法。这才是它给予我们真正有价值的东西！ 实验一 钢筋和铸铁拉伸试验 本试验依据中华人民 _国家标准金属拉伸试验方法GB22887进行。工程材料的重要力学性能指标如屈服点（?s，或?su、?sl）、规定非比例伸长应力?p0.2、强度极限?b、弹性模量E、泊桑比?、延伸率?和断面收缩率?等，都是通过试验获得的。这些力学性能指标在整个材料力学的强度计算中几乎都要用到，而且工程设计中所选用的材料力学性能指标，大都是以拉伸试验为主要依据的。本次试验选用建筑钢筋和铸铁分别进行拉伸试验，以便认识塑性材料和脆性材料的力学性能和它们之间的差异。 一、 试验目的 （1） 测定钢筋的屈服极限?s，强度极限?

8、b，延伸率?5和?10。 （2） 测定铸铁的?b和?10。 （3） 观察钢筋、铸铁在拉伸过程中所出现的变形现象，分析力、位移曲线，即P?l图的特性。 （4） 观察断口特征，分析破坏原因。 （5） 观察分析钢筋经过冷拉拔后拉伸试验曲线的特点。 二、 仪器设备与工具 （1） 电子万能试验机（包括计算机、打印机），或其他类型的万能试验机、拉力试验机。 （2） 卡尺、电子引伸计等。 三、 试件制备与安装 试验的结果表明，试件的尺寸和形状对试验的结果有影响。因此，在进行材料的拉伸试验时，所用的试件必须按有关的规定制作。这样，试验所得的结果才具有可比性。国家标准金属拉伸试验试样GB639786对圆形、矩形

9、、管形和弧形等各种拉伸试件的制备作了统一的规定。其中比例试件须满足以下关系： l0?kA0（31） 式中l0为试件标距，用于测量拉伸变形；A0为标距部分的横截面积；k为系数，通常取5.65或11.3。当试件为圆截面时，则： l0? kd0 （32） 2 对应于k?5.65或k?11.3，l0分别等于5d0和10d0，前者称为短试件，后者称为长试件。 国标规定如下： 其中R18及R0108圆形比例试样形状尺寸见图31和表31，R916及铸造试样，形 60 状和尺寸图与图31（b）相同，其中R16试样的尺寸为d0?10mm，l0?5d0或10d0，l?l0?d0。 （a） （b） 图31 拉伸试件

10、 表31 注：试样头部形状与尺寸，分为单、双肩和螺纹形状，可根据试验机夹具、试样材质，自行设计选用。单台试样头部直径一般为（1.52.0）d0。 如棒材直径大于25mm，可采用全截面或取制尽可能大的圆形试样。 61 如试样装卡时能正确对正中心，则棒材试样头部不须加工即可，否则应进行粗车。 对不经机加工的试样，根据要求亦可采用其他比例标距，如l0为4d0、8d0或其他定标距。 管材纵、横向圆形比例试样，亦可根据管材壁厚或有关标准，从R18中选用。 试件的安装有多种形式，它与试件制作时两个端头的形式相适配，如螺纹接法，带肩套筒接法，楔块夹紧法等。本次试验采用楔块夹紧法，见图32。 1夹头；2楔块；

11、3试件 图32 试件夹紧装置 2 1 四、 试验原理及方法 1 钢筋拉伸试验 钢筋是建筑工程中广泛使用的材料，测定其拉伸时的力学性能如屈服极限?s（?su、?sl）、强度极限?b、延伸率?5或?10是工程设计、工程施工质量监测检验必不可少的。钢筋有许多品种，其中级钢筋强度等级代号为R235，是用碳 素结构钢Q235热轧而成的光圆钢筋，属于低碳钢 （含碳量小于0.25%为低碳钢，在0.25%0.60%的 为中碳钢，大于0.60%的为高碳钢）。级钢筋的 拉伸曲线图即载荷P与变形?l?l?l0的关系图如 图33所示。（1）弹性阶段。 在弹性阶段，即图33中的OA段，变形?l很小。在比例极限范围内，载

12、荷P与变形?l成线性关系，即 ?l? l0 P （33）EA0 从图中可看出，钢筋拉伸过程可分为以下4个阶段：图33 钢筋拉伸 A0为试件的横截面积。式中E为拉伸弹性模量，未经加工的钢筋可用公称直径计算A0（公 称横截面积）或用质量法求出A0? （2）屈服阶段。 62 m 。 ?l 在弹性阶段之后，P?l曲线出现锯齿状，见图33的AB段，变形?l在增加，而载荷P却在波动或保持不变，这个阶段就是钢筋材料的屈服阶段。对于表面磨光的试件，在屈服时可以看到试件表面出现与轴线大致成45?倾角的条纹。由此可见，屈服是由剪应力引起的。45?斜截面上剪应力最大，它使试件沿该面产生滑移，从而产生屈服阶段的P?l

13、曲线。图34展示了屈服阶段的几种情形，以及Psu、Psl、Ps的识别方法。 图34 屈服阶段的P?l曲线 根据图34，在P?l曲线上确定屈服阶段首次下降之前的最大力Psu，不计初始瞬时效应的多个波动中的最小力Psl，或恒定不变的力Ps，然后按下式计算屈服点、上屈服点和下屈服点。 ?s?su? Ps （34） A0 Psu （35）A0 Psl （36） A0 ?sl? 在这里顺便指出，对于无明显屈服现象的金属材料，应按国家标准GB22887，测定其规定非比例伸长应力?p0.2，或规定残余伸长应力?r0.2。 （3） 强化阶段。 屈服阶段过后，试件恢复承载能力，需要增大载荷才能使试件的变形增大，

14、见图33中的BC段，这一阶段被称为强化阶段。 （4） 颈缩阶段。 载荷在达到最大值Pb后，试件某一局部地方横截面积明显缩小，出现“颈缩”现象。 63 这时的载荷在迅速下降，接着试件被拉断，以试件初始横截面积A0去除Pb，得强度极限： ?b? Pb （37） A0 把图33的纵横坐标P和?l分别除以A0和l0，便得出?曲线如图35所示。 在试件发生颈缩的时候，虽然荷载P在下降，但 试件颈缩处的横截面积以更快的速度在缩小，所以真 正应力?t?P/A仍然在上升，直至试件拉断为止。或 者说，颈缩时横截面积A减少的速度大于应力?t上升 的速度，导致P?t?A下降。 计算断后伸长率的公式为： 图35 应力

15、应变曲线 ? l1?l0 ?100% （38） l0 式中l0是标距原长度，l1是拉断的试件在紧密对接后直接量出的或经断口移中后量出的标距长度。 短、长比例的试件拉断后伸长率分别以?5和?10表示。定标距试样拉断后的伸长率应附以该标距数值的角注，例如：l0?100mm或200mm，则分别以符号?100或?200表示。 由于断口附近的塑性变形大，所以直接量测l1时所得的结果与断口所在的位置有关。如断口发生在标距端点上，或端点以外，或机械刻划标记上，则试验无效，应重做。若1 断口距标距的一端的距离l36，做法如下： （a） O1 （b） A OBC 图36 断口移中法示意 在拉断后的长段试件上，从

16、断口起，取基本等于短段的格数得B点，如长段所余格 64 材料力学小论文 题目：专业：班级：姓名：学号：日期： 材料力学之收获与体会机械设计制造及其自动化 机制1104班梁杰斌年 6月12日 1109331xx013 通过几个月对材料力学性能的学习，对本课程学习内容作出以下总结： 一、材料的拉伸性能： 拉伸试验设备 拉伸试验虽然是简单的、但却是最重要的应用最广泛的力学性能试验方法。 拉伸试验可以测定材料的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标。这些性能指标统称为拉伸性能。它是材料的基本力学性能。根据拉伸性能可以预测材料的其他力学性能。 二、弹性变形与塑性变形： 弹性材料实用图

17、塑性材料实用图 任何构件在服役过程中都要承受一定的应力，但又不能产生塑性变形。对于某些零构件，例如精密机床的构件，即使是微小的弹性变形也不允许，否则就会降低零件的加工精度。零构件的刚度决定于两个因素：构件的几何和材料的刚度。表征材料的力学性能指标是弹性模量。当应力超过极限，金属就开始塑性变形。塑性是材料的一种非常重要的力学性能。正是因为金属有塑性，才能利用不同的加工方法将其制成各种几何形状的零件。在加工过程中，应当提高材料的塑性，降低塑性变形应力弹性极限和屈服强度。在服役过程中，应当提高材料的弹性极限和屈服强度，使零构件能承受更大的应力，同时也要有相当的塑性以防止脆性断裂。 本章联系金属的微观

18、结构讨论了弹性性能、弹性不完善性、塑性变形、应变硬化及有关的力学性指标和测定方法以及它们在工程中的实用意义。 三、其它静加载下的力学性能： 扭曲实验仪器 机械和工程的很多零件是在扭曲、弯矩或轴向压力作用下服役的。因此，需要测定材料在扭转、弯曲和轴向压缩加载下的力学性能，作为零件设计，材料选用和制订热处理工艺的根据。若不考虑零件服役时的力学状态，采用不恰当的力学性能指标来评价材料，很有可能造成材料选用不合理，热处理工艺不当，以致零件的早期失效。在工程中往往还应用一些低塑性、以至脆性材料，如高碳工具钢、铸造合金和结构陶瓷等，制作工具和零件。这些材料当拉伸试验时， 由于应力状态的柔度因数较小只能测得强度性能，而塑性性能不能精确的测定；或者，两种材料的塑性相差甚微，无法测定孰优孰劣。因此，也有必要在软应力的状态下，如扭转和压缩，测定这类材料的力学性能，对材料的性能或韧行