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1、材料的力学参数测试技术实验报告实实 验验 报报 告告实验名称实验名称: : 材料的力学参数测试技术材料的力学参数测试技术实验一 低碳钢拉伸实验一、实验目的和要求1. 了解电子万能试验机的工作原理，熟悉其操作规程和正确的使用方法，同时学会正确使用材料力学参数测试软件；2. 测定低碳钢拉伸试件的上屈服力、下屈服力、强度性能指标、断后伸长率、断面收缩率等参数指标 ；3. 观察低碳钢试样在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（曲线）LF了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。4测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率 A，截面收缩率 Z。5比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。材料的力学参数测
2、试技术实验报告二、实验设备电脑、万能试验机、游标卡尺、试样打点机、打印机、材料参数测试软件 ，待测试件。万能试验机：采用夹板式夹头，如图 1-1。夹头有螺纹，形状如 1-2 所示。试件被夹持部分相应也有螺纹。试验时，利用试验机的自动绘图器绘制低碳钢的拉伸图。图 1-1 夹板式夹头 图 1-2 用于圆形截面试件的夹头三、拉伸试件本次金属材料拉伸实验所用的试件形状如图 1-3 所示。图中工作段长度称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是0l为了便于装入试验机的夹头内。图 1-3 低碳钢的拉伸试件图中 L0为标距长度，用于测量拉伸变形，单位为 mm。材料的力学参数测试技术实
3、验报告四、实验原理低碳钢是应用最为广泛的结构材料，其拉伸曲线也较为特殊。当试样伸长达到某一长度时，继续拉伸试样，材料强度反而出现下降现象，并在某一不大的范围内波动，此即所谓的材料屈服现象。从图 1-4 中可以看出，对于低碳钢试件，当载荷在弹性极限范围内变化时，拉伸图上相应段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系，即符合胡克定律的弹性变形范围。当载荷增加到上屈服点时，实验力值不变或突然下降到某点，然后在小的范围内摆动，这时变形增加很快，载荷增加很慢，说明材料产生了屈服（或称流动） 。与上屈服点相应的应力叫上屈服极限，与下降后的点相应的应力叫下屈服极限，因下屈服极限比较稳定，所以材料的屈服
4、极限一般规定按下屈服极限取值。以下屈服点相对应的载荷值除以试件的原始截面积，即得到低碳钢LFeA的屈服极限，。LlReAFRLL/ee屈服阶段后，试件要承受更大的外力才能继续发生变形，若要使塑性变形加大，必须增加载荷，达到最大荷载点之前的这一段就称为强化阶段。当载荷达到最大值时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面mF收缩，即出现“颈缩”现象。此时记下最大载荷值，用除以试件的原始mFmF截面积，就得到低碳钢的强度极限，。在试件发生颈缩后，由AmRAFRmm/于截面积的减小，载荷迅速下降，然后试件断裂。材料的力学参数测试技术实验报告图 1-4 低碳钢拉伸应力应变曲线铸铁是少数脆性
5、金属材料的代表。铸铁的含碳量比高碳钢的含碳量还高。其应力应变曲线如图 1-5 所示。铸铁拉伸时只有弹性变形，卸载时应力应变曲线回到原点，但铸铁的应力应变曲线的线性很差，或者说线弹性很短。由于铸铁在断裂前没有塑性变形，自然不会存在屈服和颈缩现象。整个变形很小，几乎没有什么预兆就发生突然断裂。断裂时的载荷即为强度极限所对应的mFmR载荷。图 1-5 铸铁拉伸应力-应变曲线五、实验方法及步骤1. 试样标距确定：取一根低碳钢棒材试样，利用打点机在试样的平直段均匀打出十一个点，每两点间的距离为 10mm，则原始标距为 100mm；0L1-6 用划线机将标距 10 等分2初始直径测量：用游标卡尺测量试样的
6、初始直径，为 10.06mm；3. 开机：打开电脑后，运行材料力学参数测试软件，单击“联机”图标，将软件和万能试验机联机；4. 实验参量设置：在软件的“条件读盘”下拉菜单中进行条件设置：数据材料的力学参数测试技术实验报告文件名设为：低碳钢拉伸曲线试验；输入试样的初始标距和初始直径，分别为100mm 和 10.06mm；选择“要计算的项目”为：上屈服力，下屈服力，上屈服强度，下屈服强度，最大力，抗拉强度，断面收缩率，断后伸长率；实验速度设为 4mm/min；选择显示的坐标体系中横坐标为“位移（mm） ” ，最大值取 40mm，纵坐标为“力（kN） ” ，最大值取 40 kN；5. 装夹试样；6.
7、 开始实验：实验前要对所有实验显示进行清零，在材料力学参数测试软件中单击“开始实验” 。可以看到力在连续加载， “力位移”曲线也在屏幕上逐渐显示出来。当加载的力达到最大后，可以看到试样变形明显加快，很快试样就被拉断；7卸载并取下试样。8. 断后试样参数确定：利用游标卡尺测得的断后标距为 119.16mm。缩uL颈最小处相互垂直的两个方向上直径的测量值为 6.44mm 和 6.40mm。在软件中输入上述测量值，可得到要求计算的物理量的值。9. 打印：单击“结果”下拉菜单中的“打印” ，可得到试样的拉伸曲线以及要计算的各个物理量。10. 单击“脱机”图标，完成实验。六、实验结果处理拉伸曲线上显示：
8、上屈服力，下屈服力，最kNFH925.22ekNFL243.18e大力。kNF072.30m则上屈服强度为)/(2884/06.101000925.224/2 22 0mmNdFReH eH下屈服强度)/2304/06.101000243.184/2 22 0mmNdFReL eL抗拉强度材料的力学参数测试技术实验报告MPammNdFRm m378)/(3784/06.101000072.304/2 22 0断后伸长率%160.19%10000.10000.10016.11900LLLAu断后收缩断面的直径)(42. 6240. 644. 6mmdu断面收缩率%274.59%10006.104
9、2. 606.10%100%1002222 022 000ddd SSSZuu断后伸长率和断面收缩率在低碳钢拉伸曲线上也显示出来了。拉伸曲线如附页 1“低碳钢拉伸试验”所示。七、注意事项1）开机前和停机后，送油阀一定要置于关闭位置。加载、卸载均须缓慢进行。2）拉伸试件夹住后，不得再调整下夹头的位置。3）机器开动时，操纵者不得擅自离开。实验过程中不得触动摆锤。4）使用时，听见异声或发生任何故障应立即停止。5）试件装夹必须正确，防止偏斜和夹入部分过短的现象。8、实验讨论1.途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。2. 从低碳钢拉伸曲线图中可以看出：加载
10、初期材料表现出明显的线弹性变形，位移随着力呈线性比例增加；进入屈服阶段后，施加的力基本维持不变，而试样的位移明显增加；屈服阶段过后，随着位移的增加，力也不断增加，两者关系呈曲线，直至力达到最大值；此后，随着位移的增加，施加的力减小，直至试样被拉断。 （与低碳钢不同的是，铸铁从开始加载到最后被拉断，只有少量塑性变形，在弹性变形达到最大时突然背拉断，没有颈缩和强化的阶段。 ）材料的力学参数测试技术实验报告实验二 低碳钢和铸铁弹性模量的测定一、实验目的和要求1. 确定材料所要加载的弹性范围：对于低碳钢和铸铁试样，可根据实验一得到的金属材料拉伸 “力位移”曲线得到所需加载的弹性范围。2.掌握低碳钢和铸
11、铁弹性模量的测定方法；3. 初步掌握机械式引伸计的构造原理及操作使用方法；4比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。二、实验设备和器材万能试验机、YJY12 机械引伸计、橡皮筋、游标卡尺、打印机、材料参数测试软件、低碳钢棒材试样一根、铸铁棒材试样一根。三、实验原理在弹性范围内，金属材料服从胡克定律，其应力应变关系呈线性比例，从而“力-变形”曲线也近似呈直线。在试件上安装测量轴向伸长的引伸计，加载即可得到引伸计在标距范围内的轴向伸长量，弹性模量的计算方法详述如下：取线段上的两个点，对应的力和变形量的值分别为，；，。由轴1F2F1L2L向拉伸作用下的变形公式001 1ESLFL 002 2ESL
12、FL 软件根据计算式2 012012012012 )()(4 )()(dLLLFF SLLLFFE可计算得到弹性模量值。4、实验方法及步骤（1）铸铁弹性模量的测定一般用初始部分曲线的割线斜率来表示其弹性模量。铸铁的弹性模量较碳材料的力学参数测试技术实验报告钢小。利用游标卡尺测得铸铁棒材试样的直径为 9.96mm。具体实验操作可参照低碳钢弹性模量的实验测定方法。（2）低碳钢弹性模量的测定1. 测量试样直径：在试验段范围内，利用游标卡尺测量低碳钢棒材的直径为 10.00mm；2. 开机：打开电脑中的材料力学参数测试软件，单击“联机”图标，将软件和万能试验机联机；3. 实验参量设置：数据文件名设为：
13、低碳钢弹性模量；输入试样的原始直径为 10.00mm。选择“要计算的项目”为：弹性模量，最大力；选取用于计算的“力变形”曲线段上的两点对应的力分别为施加的最大力的 10%和 60%；选择显示的坐标横坐标为“变形（mm） ” ，最大值取 0.06mm，纵坐标为“力（kN） ” ，最大值取 20 kN；选中引伸计设定框。单击“确认” ，保存条件设置；4. 装夹试样；5. 装引伸计：装用橡皮筋将引伸计的刀口固定在试样的中间部分，固定好之后拔下引伸计上的销钉；6. 开始实验：实验前对所有实验显示进行清零，横梁速度采用 2mm/min。然后单击“开始实验” ，注意观察图形和数据显示窗口，当加载的力达到约
14、19.0kN 的时候，单击“暂停” ，保存实验文件。拨下安装引伸计的橡皮筋，同时用手托住引伸计，把它轻放在电脑桌或实验机平台上；8. 打印：单击“结果”下拉菜单中的“打印” ，先打印预览一下，没有问题后，开始打印，可得到试样在弹性范围内的“力变形”曲线以及要计算的各个物理量；9. 卸载并取下试样。五、实验结果分析及处理软件计算得到的低碳钢试样、铸铁试样的弹性模量值分别为和，施加的最大力分别为 19.191kN 和 15.472N，a1097. 15MPa1075. 05MP对应的“力变形”曲线见附页 2 和 3 所示。六、实验讨论材料的力学参数测试技术实验报告当把引伸计固定在试样上后，切记拔下
15、销钉，否则引伸计会因为刀口受到约束而随着试样的变形被拉坏。摘下引伸计后，把销钉插回原处以起到保护作用。材料的力学参数测试技术实验报告实验三 铝试样和低碳钢规定非比例延伸强度的测定一、实验目的1. 学会测试金属材料的规定非比例延伸强度的原理和方法，并对三种主要的实验方法进行比较；2. 熟悉引伸计的构造原理和使用方法；3. 测定 LY12 试样和低碳钢试样的非比例延伸强度。01. 0pR二、实验设备及材料引伸计、橡皮筋、游标卡尺、万能试验机、材料参数测试软件、电脑、 LY12 和低碳钢棒材试样一根三、实验原理用引伸计测量延伸试样延伸时，引伸计刀口部分的距离成为引伸计标距（） 。eL实验期间，任一给
16、定时刻引伸计标距（）的增量叫做延伸。延伸与引伸eL计标距（）之比的百分率叫延伸率。实验中任一给定时刻引伸计标距的非比eL例延伸与引伸计标距（）之比的百分率称为非比例延伸率。eL当非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力称为规定非比例延伸强度。图 4 规定非比例延伸强度测定材料的力学参数测试技术实验报告由于规定的百分率有不同值，所以使用的符号应附以下标说明规定的百分率。本实验测定的就是规定非比例延伸率为 0.01%时的应力，实验中常用01. 0pR的三种测试方法如下所述：（1） 逐级加力法逐级加力方法测定规定非比例延伸强度。查阅所测材料的拉伸曲线，参考其屈服力的值估算一个规定非比例延伸强度所对应的力，则取其大小的0 01. 0pF10%作为初载，取其大小的 70%80%作为估算的比例段的最大载荷。在0FmaxF和之间分四级或五级加载。级间间隔力，其中（n=40FmaxFnFFF
