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1、实验一 金属材料的拉伸和压缩实验一、实验目的1、测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限 s、强度极限 b、断后伸长率 、断面收缩率 。2、测定铸铁材料拉伸和压缩时的强度极限 bt和 bc。3、观察比较低碳钢和铸铁的破坏过程和破坏特征。4、熟悉微控电子万能材料试验机和游标卡尺的使用。二、实验设备和试样1、设备：微控电子万能材料试验机，游标卡尺2、试样：拉伸试样：采用圆形长比例试样 标距 L=100mm，直径 d=10mm压缩试样：采用圆柱形试样 高度 h=30mm，直径 d=15mm三、实验步骤拉伸实验1、试样准备在试样标距段的两端及中间截面处沿两相互垂直方向测量直径各一次，并对每个截面求直径的算术平均
2、值。选用三个截面中平均直径的最小值计算截面面积。将标距段长度用划线机做出标记，并沿标距长度每隔 10mm 划标记线，以便于观察断口的位置和测量变形。2、实验机准备估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。 打开试验机钥匙开关；打开计算机主机及显示屏。打开控制主程序，联机。3、装夹试样将试样轻夹于上、下夹头，使试样沿轴向方向。松开上夹头，拧紧下夹头，在微机控制界面中选中试验力清零。拧紧上夹头，将试样夹好。4、录入试验参数单击“试样录入” ，录入试样材料、形状、编号、参数及试验方法等，并保存；选择已录入的“试验编号” ，选择（试验）曲线。单击参数设置，设置横梁移动速度、横梁移动方向、初始试验力、断裂
3、百分比及计算结果选项。变形清零，位移清零。5、进行实验单击“实验开始”开启试验机，当试验力达到断裂百分比自动停止试验，并计算结果。6、结束实验试样断裂后，停车，取出试样，量测试样的断后标距和断后面积。量测时将试样断后的两段紧密对接在一起，尽量保持两段的轴线位于同一直线内，若断面形成缝隙，则此缝隙也应计入断后标距。断后标距的量测方法与断面的位置有关，若断面距最近标距端点的距离大于 L0/3，则直接测量两标距端点间的距离作为断后标距 L1。若断面距最近标距端点的距离小于或等于 L0/3，则采用移位法测量断后标距 L1。移位法如图所示，在长段上，自断面 O 取基本等于短段 OA 的格数（格数取为 0
4、.5 的整数倍）得 B 点。若所余格数为偶数，则自 B 点取所余格数的一半得 C 点，断后标距长度12LA若所余格数为奇数，则自 B 点取所余格数减 1 的一半得 C 点，再自 B 点取所余格数加 1 的一半，得 C1 点，断后标距长度 11LAB断后面积应在试样颈缩截面测量，在颈缩截面沿两相互垂直的方向测量直径各一次，取其算术平均值计算断后面积 A1。压缩实验1、试样准备在试样中部截面测量两互相垂直方向的直径，并取其算术平均值计算横截面面积 A0。2、实验机准备估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。 打开试验机钥匙开关；打开计算机主机及显示屏。打开控制主程序，联机。3、装夹试样将试样准确的
5、放置在实验机承压平台的中心位置。4、录入试样参数单击“试样录入” ，录入试样材料、形状、编号、参数及试验方法等，并保存；选择已录入的“试验编号” ，选择（试验）曲线。单击“参数设置” ，设置横梁移动速度、横梁移动方向、初始试验力、断裂百分比及计算结果选项。变形清零，位移清零。5、进行实验单击实验开始开启试验机，当试验力达到断裂百分比自动停止试验，并计算结果。6、结束工作试验结束，取出试样。退出试验主程序，关闭计算机。断开试验机电源。四、数据处理1、原始数据原始直径 d（mm）材料试样截面（） 截面（） 截面（）原始标距L（mm）低碳钢拉伸铸铁拉伸铸铁压缩2、实验结果（表 1）材料试样 屈服载荷
6、 Fs（kN） 破坏载荷Fb（KN）断后直径 d1（mm） 断后标距L1（mm）低碳钢拉伸铸铁拉伸铸铁压缩（表 2） 材料试样 屈服极限s（MPa）强度极限b（MPa） 断后伸长率 断面收缩率 低碳钢拉伸铸铁拉伸铸铁压缩其中：sFAbFA1%L1%五、注意事项1、实验前，要仔细阅读实验机操作规程，实验时严格按操作规程进行操作。2、屈服前加载速度保持慢速。屈服过后适当加快横梁移动速度。3、实验中如果出现异常，应马上停机。实验二 金属材料的扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢材料扭转时的屈服极限 s、剪切强度极限 b。2、测定铸铁材料扭转时的剪切强度极限 b。3、观察和比较低碳钢和铸铁的破坏特征。二
7、、实验设备和试样1、设备：微控扭转材料试验机2、试样： L=100mm，d=10mm 的圆形标准试样 三、实验步骤1、试样准备在试样标距段的两端及中间截面处，沿两相互垂直方向测量直径各一次，并计算各截面直径的算术平均值。选用三个截面中平均直径的最小值计算试样截面的扭转截面系数。2、实验机准备估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。 打开试验机开关；打开计算机主机及显示屏。打开控制主程序，联机。3、装夹试样将试样轻夹于两夹头上。松开主动夹头，拧紧被动夹头。在控制程序的试验界面中选“扭矩清零” 。拧紧两夹头，将试样夹好。4、录入试验参数选择“参数录入” ，单击“增加” ，录入试验组编号、形状、日期
8、等数据后保存。选中相应试验编号的文件夹，单击“增加” ，录入试样序号、尺寸后保存。选择试验曲线和试验方向。5、进行实验单击实验开始开启试验机，当试验力达到断裂百分比自动停止试验，并计算结果。6、结束工作试验结束后，取出试样。退出试验主程序，关闭计算机。断开试验机电源。四、数据处理1、原始数据原始直径 d（mm）材料试样截面（） 截面（） 截面（）低碳钢铸铁2、实验结果试样 屈服扭矩Ms（kNm）破坏扭矩Mb（kNm）真实剪切屈服极限ts(MPa)剪切强度极限 b(MPa)真实剪切强度极限tb(MPa)低碳钢铸铁其中，对铸铁材料只需计算剪切强度极限对低碳钢应计算真实剪切屈服极限和真实剪切强度极限
9、，表达式可近似写为五、注意事项1、实验前，要仔细阅读实验机操作规程，实验时严格按操作规程进行操作。2、屈服前加载速度保持慢速。屈服过后适当加快试验速度。3、实验中如果出现异常，应马上停机。bpW34stspMbt实验三 金属材料 E、 的测定一、实验目的1、测定低碳钢材料的弹性模量 E 和泊松比 。2、熟悉应变力综合测试仪的使用。3、熟悉液压式万能材料试验机的操作方法。二、实验设备和试样1、设备：液压式万能材料实验机，应变力综合测试仪2、试样：贴有应变计的矩形截面试样 A=604mm2三、实验原理和方案测定弹性模量和泊松比通常采用线弹性范围内的拉伸实验，此时 tlE, 实验采用矩形试样，在试样
10、表面（正、反两面）各贴一枚直角应变花，如图所示。将四枚应变计接入应变力综合测试仪，接线方式为单臂工作半桥连接、共用温度补偿计，当试样受到轴向载荷时，利用这四枚应变计可以测出试样上的轴向应变 l 和横向应变 t。实验采用分级加载，载荷增量为 5kN，初载荷取为满量程的 15%，共加 8 级载荷。为避免可能的弯曲变形的影响，取正、反两面的应变计读数的平均值作为计算弹性模量和泊松比的依据，数据处理采用拟合法。弹性模量 2lilkE只有当拟合直线的斜率变度系数 V2%时，所得弹性模量 E 有效。12210k%其中 2222 22li iliili li ikkk泊松比 2tiltllilktitk当该
11、拟合直线的斜率变度系数 V2%时，所得泊松比有效。变度系数的表达式可仿照前式得到。R2 (R4)R1 (R3)hb四、实验步骤1、打开应变仪电源，预热 40 分钟。2、打开实验机电源。根据最大载荷的大小选择合适的测力度盘和摆锤。3、消除液压式万能材料实验机平台的自重试样加在上夹头，打开油泵，开送油阀使工作平台上升一段距离（1-2cm） ；调整摆杆处于铅垂位置；调整示力度盘指针对零。4、调整实验机下夹头至合适的位置，将试样夹好。5、按单臂工作半桥方式将应变计导线与应变仪连接。6、修正应变仪灵敏系数在测量界面下，按功能换挡键“SHIFT” ，再按“K（S）/测量”键；按数字键（或增减键）对当前 K
12、 值进行修改；按“K（A）/巡检”键，仪器所有测点的 K 值被修改为与当前测点相同。按“K（S）/测量”键返回测量界面7、调整应变仪各工作通道调平衡按“SHIFT”键，再按“总清/清零”键，则各通道自动调零。8、请教师检查上述步骤的完成情况。然后开动实验机逐级加载至终值，并逐级记录各应变计的读数。9、卸载为零，关闭实验机和应变仪，将实验机和应变仪恢复原样。五、数据处理应变载荷 1() 3() li() 2() 4() ti() i(MPa)F0F1F2F3F4F5F6F7F8均值 lt结果EVV六、注意事项1、本实验是在线弹性范围内加载，切忌载荷超过比例极限。加载速度要慢，尤其在最初加载时要控
13、制加载速度，避免突然加载的情况发生。2、实验开始后，应避免挪动应变仪和触碰测量导线，以免应变读数发生变化。实验四 金属材料的弯曲实验一、实验目的1、测量弯曲变形时的正应力分布，并与理论值比较以验证弯曲正应力公式。2、熟悉应变力综合测试仪的使用。二、实验设备1、材料力学综合实验架2、应变力综合测试仪三、实验原理和方案本实验采用承受对称载荷的低碳钢矩形截面梁（如图） 。梁的中段为纯弯曲，在中间截面上等距粘贴五枚应变计。将五枚应变计接入静态电阻应变仪，接线方式为单臂工作半桥连接、共用温度补偿计。当梁承受载荷时，可测得各应变计的读数，然后根据胡克定律计算出各点的应力。实验采用增量法，载荷 F 的增量为
14、 1kN，共加 4 级载荷。数据处理采用增量法E四、实验步骤1、打开仪器电源；预热 40 分钟。2、将测力传感器与应变力综合测试仪连接。3、选择测力输出单位按“测力标定” 键，表头显示 L；用数字 1(t)、2(kN) 、3(kg)、4(N) 选择单位，相应指示灯亮；按“NEXT”键保存设置。按“K（S）/测量”键，回到测量界面。4、测力输出初始清零按“SHIFT”，再按“测力标定”键，对传感器初始值清零。5、按单臂工作半桥方式将应变计导线与应变仪连接。6、修正应变仪灵敏系数在测量界面下，按功能换挡键“SHIFT” ，再按“K（S）/测量”键；按数字键（或增减键）对当前 K 值进行修改；按“K
15、（A）/巡检”键，仪器所有测点的 K 值被修改为与当前测点相同；按“K（S）/测量”键返回测量界面。7、调整应变仪各工作通道调平衡按“SHIFT”键，再按“总清/清零”键，则各通道自动调零。8、请教师检查上述步骤的完成情况。然后逐级加载至终值，并逐级记录各应变计的读数。620320 F/2F/21234520409、试验结束后，卸载，拆除应变计测量导线，将仪器恢复原样。五、数据处理测点 1 测点 2 测点 3 测点 4 测点 5应变()载荷 1 1 2 2 3 3 4 4 5 501kN2kN3kN4kN实验值i(MPa)理论值i(MPa)相对误差e六、注意事项实验开始后，应避免挪动应变仪和触碰测量导线，以免应变读数发生变化。实验五 弯扭组合变形的主应力测定一、实验目的1、测定平面应力状态下一点的主应力大小和主方向。2、学习电阻应变花的应用。3、熟悉应变力综合测试仪的使用。二、实验设备1、材料力学综合实验架2、应变力综合测试仪三、实验原理和方案平面应力状态可以用两个主应力和
