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1、材料力学实验材料力学实验实验安排实验安排1.1.拉伸破坏实验,3、4周,逸夫楼3104拉伸破坏实验,3、4周,逸夫楼31042.桥路与弯曲应力实验，6、7周,逸夫楼15152.桥路与弯曲应力实验，6、7周,逸夫楼15153.偏心拉伸实验，9、11周，逸夫楼31043.偏心拉伸实验，9、11周，逸夫楼31044.弯扭组合实验，13、14周，逸夫楼15154.弯扭组合实验，13、14周，逸夫楼1515提醒： (1) 实验教材：提醒： (1) 实验教材：“材料力学实验材料力学实验”,付朝华等编写，清华大学出版社2010年出版 (2) 拉伸实验报告下次试验时交给实验老师 (3) 试验报告柜放置地点：3
2、109房间旁过道上 (4) 实验室办公室：3113，1513. 电话：62783368,62782310,付朝华等编写，清华大学出版社2010年出版 (2) 拉伸实验报告下次试验时交给实验老师 (3) 试验报告柜放置地点：3109房间旁过道上 (4) 实验室办公室：3113，1513. 电话：62783368,62782310拉伸破坏试验?实验意义实验意义?拉伸试验条件拉伸试验条件?实验目的实验目的?实验设备和试件实验设备和试件?实验要求和安排实验要求和安排?实验结果讨论实验结果讨论?实验报告要求和下次 实验预习要求实验报告要求和下次 实验预习要求结构材料最重要的性能是力学性 能。力学性能是指
3、材料在外加载荷与 环境因素联合作用下所表现的行为， 也就是材料抵抗外加载荷引起变形和 断裂的能力。 材料的力学性能也叫机械性能主 要包括：弹性，塑性和强度。 通过实验观察和研究不同材料拉 伸过程，测定材料力学性能。实验意义力学性能指标和测定方法?材料的力学性能是通过力学性能指标力学性能指标来评价的。?力学性能指标是通过实验测定的。?拉伸性能拉伸性能代表材料基本力学性能。基本力学性能。通过拉伸试验测定 的材料力学性能指标是结构静强度设计的计算依据， 是评定、选用材料的主要依据。因此，拉伸试验是最 重要、应用最广泛的实验方法。?对于某些脆性材料，常采用弯曲或压缩实验测定材料 基本力学性能。?力学性
4、能指标的测定应依据国家标准规定完成。拉伸实验基本概念1 拉伸实验条件？如何保证？1 拉伸实验条件？如何保证？2 拉伸试件要求？标距有何用，如何确定？2 拉伸试件要求？标距有何用，如何确定？3 拉伸试验可测定哪几个力学性能指标，如3 拉伸试验可测定哪几个力学性能指标，如 何测？何测？4 实验前为什么要测试件尺寸，如何测？5 为什么在试件拉断后还要测量试件尺寸， 如何测？4 实验前为什么要测试件尺寸，如何测？5 为什么在试件拉断后还要测量试件尺寸， 如何测？1观察分析不同材料拉伸过程 及实验现象，比较其力学性能 2测定材料的强度指标及塑性 指标 3认识典型材料力学性能特点 和断裂特征实验目的实验目
5、的1材料试验机3104室：WDW-100电子万能试验机 3106室：WDW-100E电子万能试验机 2. 0.02mm游标卡尺 3. 标距50mm引伸计(选用）试件试件： 低碳钢10圆试件,铝合金10圆试件， 铸铁12圆试件实验设备实验设备实验要求和安排1学习试验机结构原理和操作方 法，观看铸铁拉伸实验过程，铸铁曲 线和实验结果共享。 22-3人一组。每组完成一根金属 材料（低碳钢或铝合金）拉伸实验。 3实验后全班总结讨论。观察思考题?哪个阶段仅发生弹性变形？这个阶段力与变形一般符合 什么关系？此阶段拉伸曲线的特点。哪个阶段仅发生弹性变形？这个阶段力与变形一般符合 什么关系？此阶段拉伸曲线的特
6、点。?何时开始发生塑性变形？被测材料是否发生屈服现象？ 屈服阶段主要发生什么变形？此阶段拉伸曲线特点。何时开始发生塑性变形？被测材料是否发生屈服现象？ 屈服阶段主要发生什么变形？此阶段拉伸曲线特点。?观察强化阶段的拉伸曲线和试件直径变化过程，你认为 金属材料具有什么特性，其对材料的使用有何作用？此 阶段的变形具有什么特点？观察强化阶段的拉伸曲线和试件直径变化过程，你认为 金属材料具有什么特性，其对材料的使用有何作用？此 阶段的变形具有什么特点？?如果一个试件采用两种不同的标距测定其断后伸长率， 结果是否一致，为什么？如果一个试件采用两种不同的标距测定其断后伸长率， 结果是否一致，为什么？?观察
7、脆性材料拉伸过程和断口形貌，分析破坏原因。为 什么脆性材料不易做受拉构件？观察脆性材料拉伸过程和断口形貌，分析破坏原因。为 什么脆性材料不易做受拉构件？拉伸试验条件拉伸试验条件要求：金属材料应按国家标准GB228完成拉伸实验最新颁布的标准为GB228-2002要求：金属材料应按国家标准GB228完成拉伸实验最新颁布的标准为GB228-2002轴向加载-保证试件被测部分各点受力相等加载速度-保证静态试验条件即低速、匀速环境温度-常温为保证实验满足以上条件，需要用试验机加载，加工成标准试样五种材料拉伸试样低碳钢铝合金铸铁工程塑料复合材料拉伸试件要求拉伸试件要求圆试样短比例试件: L0=5d 长比例
8、试件: L0=10d矩形试样短比例试件: L0=5.65S0 长比例试件: L0=11.3S0S0=d2/4S0=ab比例试件要求比例试件要求（国家标准推荐用短比例）（国家标准推荐用短比例）实验前要测量试件 尺寸，按比例试件确 定标距L实验前要测量试件 尺寸，按比例试件确 定标距L0 0，在试件上 做好标距线。，在试件上 做好标距线。夹持 部分过渡 部分测量 部分强度指标强度指标: 上屈服强度下屈服强度抗拉强度上屈服强度下屈服强度抗拉强度塑性指标塑性指标: 断后伸长率 断面收缩率断后伸长率 断面收缩率材料刚度:材料刚度:弹性模量弹性模量E=/ ，力学性能指标力学性能指标PPReLRmE%100
9、00=LLLAu%10000=SSSZu0SFReL eL=0SFRm m=0SFReH eH=ReH拉伸试验装置拉伸试验装置-电子万能试验机电子万能试验机测定材料力学 性能必须采用专 用加载设备-材料 试验机。保证准 确加载、准确测 力。试验机有很多 类型，要根据测 量要求选择。基 本的力学性能测 定使用静态材料 试验机。观察思考题讨论观察思考题讨论?哪个阶段仅发生弹性变形？这个阶段力与变形一般符合 什么关系？此阶段拉伸曲线特点。哪个阶段仅发生弹性变形？这个阶段力与变形一般符合 什么关系？此阶段拉伸曲线特点。?何时开始发生塑性变形？被测材料是否发生屈服现象？ 屈服阶段主要发生什么变形？此阶段
10、拉伸曲线特点。何时开始发生塑性变形？被测材料是否发生屈服现象？ 屈服阶段主要发生什么变形？此阶段拉伸曲线特点。?观察强化阶段的拉伸曲线和试件直径变化过程，你认为 金属材料具有什么特性，其对材料的使用有何作用？此 阶段的变形具有什么特点？观察强化阶段的拉伸曲线和试件直径变化过程，你认为 金属材料具有什么特性，其对材料的使用有何作用？此 阶段的变形具有什么特点？?如果一个试件采用两种不同的标距测定其断后伸长率， 结果是否一致，为什么？如果一个试件采用两种不同的标距测定其断后伸长率， 结果是否一致，为什么？?观察脆性材料拉伸过程和断口形貌，分析破坏原因。为 什么脆性材料不易做受拉构件？观察脆性材料拉
11、伸过程和断口形貌，分析破坏原因。为 什么脆性材料不易做受拉构件？实验结果讨论实验结果讨论?不同材料拉伸过程和性能比较不同材料拉伸过程和性能比较?断口形貌分析断口形貌分析?不同加载方式下的材料力学性能不同加载方式下的材料力学性能?环境对材料力学性能的影响环境对材料力学性能的影响中、低碳钢拉伸曲线中、低碳钢拉伸曲线OABCD问题：问题：1 弹性变形、塑性变形及弹性变形、塑性变形及 应变强化特性认识应变强化特性认识2 塑性变形原因和作用2 塑性变形原因和作用3 抗拉强度与C点真应力比较4 曲线下的面积反映材料什 么性能？5 拉伸曲线修正和转换3 抗拉强度与C点真应力比较4 曲线下的面积反映材料什 么
12、性能？5 拉伸曲线修正和转换曲线分为几个阶段？每 个阶段有什么特点？曲线分为几个阶段？每 个阶段有什么特点？铝合金拉伸曲线问题： 1、拉伸曲线特 点。有没有塑性 变形？ 2、怎样测定材 料屈服强度？问题： 1、拉伸曲线特 点。有没有塑性 变形？ 2、怎样测定材 料屈服强度？金属材料拉伸曲线举例规定非比例延伸强度确定方法规定非比例延伸强度确定方法P=0.2%Rp0.2试件伸长采用引伸计法测量问题：问题：怎样测定怎样测定R Rp0.2p0.2？如引伸计原始标距50mm， 0.2%代表试件在测量标距范围 内伸长多少？如引伸计原始标距50mm， 0.2%代表试件在测量标距范围 内伸长多少？如何测定材料
13、的弹性模 量？如何测定材料的弹性模 量？脆性材料拉伸曲线脆性材料拉伸曲线问题：问题： 1 脆性材料拉伸过程特点？1 脆性材料拉伸过程特点？ 2 断口位置和断口特点？2 断口位置和断口特点？b0某金属材料拉伸曲线铸铁拉伸曲线铸铁拉伸曲线高分子材料拉伸曲线高分子材料拉伸曲线y bb问题：高分子材料特点？拉伸过程与金属材料的区别？问题：高分子材料特点？拉伸过程与金属材料的区别？高分子材料也叫高聚物，具有大分子链结构和特有的热运动。这决定了它的力学特 性高分子材料也叫高聚物，具有大分子链结构和特有的热运动。这决定了它的力学特 性低强度（几十低强度（几十MPa)、高弹性低刚度、高弹性低刚度(15GPa)
14、，粘弹性（变形与时间有关）、 重量轻、绝缘、耐腐蚀。有热塑性材料（受热软化冷却变硬再受热又软化，成型方便） 和热固性材料（一次成形，不再软化）两种。，粘弹性（变形与时间有关）、 重量轻、绝缘、耐腐蚀。有热塑性材料（受热软化冷却变硬再受热又软化，成型方便） 和热固性材料（一次成形，不再软化）两种。高分子拉伸曲线举例高分子拉伸曲线举例材料：低密度聚乙烯（试样尺寸：410）材料：低密度聚乙烯（试样尺寸：410）加载速度20mm/min,未断加载速度50mm/min加载速度 100mm/min加载速度 100mm/min加载速度 50mm/min加载速度20mm/min，未断不同速度下聚丙烯 材料的拉
15、伸曲线 （试件尺寸：4mm10mm）热固性材料拉伸曲线环氧树脂材料某种高分子材料橡胶材料拉伸曲线橡胶材料是高聚物中在室温下处于高弹态的材 料，弹性很好，适于做各种弹性物体或构件。复合材料拉伸曲线和力学特性?复合材料是以一种材料为基体，另一种材 料为增强体组合而成的材料。各种材料在 性能上互相取长补短，产生协同效应，使 复合材料的综合性能优于原组成材料而满 足各种不同的要求（如玻璃纤维/环氧树脂复合材料，玻璃纤维是增强体，环氧树脂是基体如玻璃纤维/环氧树脂复合材料，玻璃纤维是增强体，环氧树脂是基体）。?复合材料中以纤维增强材料应用最广、用 量最大。其特点是比重小、比强度和比模 量大。复合材料拉伸
16、曲线复合材料拉伸曲线90试件（加载与增强 纤维方向垂直）0试件（加载与增 强纤维方向一致）45试件（加载 与增强纤维方 向成45）思考：各向异性？与金属材料区别？增强效果？思考：各向异性？与金属材料区别？增强效果？0试件90试件45 试件增强复合材料拉伸曲线增强复合材料拉伸曲线增强材料：玻璃纤维 基体：环氧树脂 体积比增强材料：玻璃纤维 基体：环氧树脂 体积比 1：1 试件尺寸：试件尺寸：25x2.46增强材料：碳纤维，基体：环氧树脂 碳纤维含量：增强材料：碳纤维，基体：环氧树脂 碳纤维含量：60 试件尺寸： 试件尺寸：12.6x1.5抗拉强度：1300MPa抗拉强度：抗拉强度：1300MPa抗拉强度：1534MPa玻璃纤维增强复合材料玻璃纤维增强复合材料 拉伸过程（拉伸过程（1）玻璃纤维增强复合材料玻璃纤维增强复合材料 拉伸过程（拉伸过程（2）玻璃纤维增强复合材
