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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料物理性能学实验无机材料物理性能实验指导书XX年元月前言本实验教学内容是材料物理性能课程的一部分。成份、结构、性能是材料的基本属性，物理性能更是诸多材料得以应用的应用基础。本实验设置旨在通过实践教学使学生对无机材料物理性能(力学、热学、电学、磁学)的测试方法有一定了解。1课程基本要求掌握各个实验项目的原理、计算公式和影响测试结果的因素；按照四人一组的分组完成各个项目的实验；回答材料物理性能指导书中各实验项目的思考题，完成实验预习；根据材料物理性能实验报告要求独立处理实验数据，编写实
2、验报告。2对前置课的要求在完成材料物理性能相应理论教学后，既开展相应单元的实验教学，从而起到补充和巩固理论教学的作用。其它说明：材料物理性能的实验非常多，当限于现有的实验条件，仅能每一类物理性能开出一个实验。实验一水泥胶砂抗压、扛折强度测试材料抵抗机械作用的能力是材料最重要的性质之一。不论是金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料或复合材料，当它们用作机械部件、结构材料等用途时，一般都要测定其力学性能。材料力学性能试验的内容较多，包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳、摩擦、硬度等。材料机械强度指材料受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷。一般用抗弯(抗折)强度、抗拉(抗张)强度、抗压强
3、度、抗冲击强度等指标来表示。1目的意义意义水泥的强度在使用中具有重要的意义。水泥强度是指水泥试体在单位面积上所承受的外力，它是水泥的主要性能指标。水泥是混凝土的重要胶结材料，水泥强度是水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。检验水泥各龄期强度，可以确定其强度等级，根据水泥强度等级又可以设计水泥混凝土的标号。水泥强度检验主要是抗折与抗压强度检验。目的学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强度等级；分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。2实验原理抗折材料的抗折强度一般采用简支梁法进行测定。对于均质弹性体，将其试样放在两支点上，然后在两支点间的试样上施加集中载荷时，试样将变形或断裂(如图1-1
4、所示)。由材料力学简支梁的受力分析可得抗折强度的计算公式：PL?M3PLRf?bh2W2bh26图1-1小梁试体抗折受力分析式中R抗折强度，MPa；M在破坏荷重P处产生的最大弯矩；W截面矩量，断面为矩形时W=bh2/6；P作用于试体的破坏荷重，kN；L抗折夹具两支承圆柱的中心距离，m；b试样宽度，m；h试样高度，m。在水泥胶砂试体抗折强度测试中，两支承圆柱的中心距离L=；试样宽度b=；试样高度h=。将这些值代人式(1-1)得3PLRf?22bh应当注意的是，水泥胶砂试体是由晶体、胶体、未完全水化的颗粒、游离水和气孔等组成的不均质结构体。而且在硬化过程的不同龄期，试体内晶体、胶体、未完全水化的颗
5、粒等所占的比率不同，导致试体的强度也不相同。因此，水泥胶砂试体不是均质弹性体，而是“弹粘塑性体”，用式(1-1)计算出的强度不完全代表水泥胶砂试体的真实抗折强度值，但这种近似值已能满足工程测试的要求。材料的抗折强度一般采用电动抗折试验机进行测定，其测力原理如图1-2，实物照片如图1-3。在这种情况下，力矩M与各量的关系为：所以P?L2QBL1AM1=PLlM3=SA平衡状态时M1=M2M3=M4M2=SL2M4=QB即P=SL2/L1即S=BQ/A由于仪器设定为：力臂L1=1长度单位，A=1长度单位，L2=5长度单位，Q=10kg，所以P?L2Q5?10B?B?50BL1A1?1Rf=50B=
6、117B(1-2)图1-2电动抗折实验机测力原理示意图图1-3电动抗折实验机实物抗压检验抗压强度一般都采用轴心受压的形式。按定义，其计算公式为：RC?PF(1-3)式中R抗压强度，MPa；F受压面积，m2；P作用于试体的破坏荷重，kN。水泥胶砂抗压强度测试一般用各种万能材料实验机，图1-4是WE-300万能材料实验机(压机)实物照片。图1-4万能材料实验机3实验器材表3-1-1每实验小组需要实验器材列表品名规格数量说明胶砂搅拌1(全班)用于搅拌混匀水泥胶砂机ISO679-1989(E)1(全班)振实台应安装在高度约为400mm的混凝振实台土基座上。需防外部振动影响振动效果时，可在整个混凝土基座
7、上放一层厚约5mm天然橡胶弹性衬垫。40160mm1试模(抗折)40由三个水平的模槽组成，如图1-5(a)所示。100100mm3试模(抗压)100如图1-5(b)所示播料器和各1用于控制料层厚度和刮平胶砂金属刮平尺电动抗折1(全班)如图1-3，抗折夹具的加荷与支撑圆柱直实验机径均为(10)mm，两个支撑圆柱中心距为(100)mm。万能材料1(全班)如图1-4所示，在较大的45量程范围实验机内使用时记录的荷载应有1精度，并具有按(2400200)Ns-1速率的加荷能力。4实验步骤试体成型将试模擦净，四周模板与底板接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆。内壁均匀刷一薄层机油。胶砂的质量配合比应为1
8、份水泥、3份标准砂和份水(水灰比为)。一锅胶砂成3条抗折测试试体，3个抗压测试试体。实验一材料的拉伸试验1.实验名称及类别材料的拉伸试验；验证性。2.实验内容及目的测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度?s、抗拉强度?b、伸长率?和断面收缩率?。测定铸铁在常温、静载条件下的抗拉强度?b。掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。3.实验材料及设备低碳钢、铸铁、游标卡尺、万能试验机。4.试样的制备按照国家标准GB639786金属拉伸试验试样，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形
9、截面试样和矩形截面试样。如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l称为试样的标距，按试样的标距l与横截面面积A之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取l?10d或l?5d，矩形截面比例试样通常取l?或l?，其中，前者称为长比例试样，后者称为短比例试样。定标距试样的l与A之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB639786。图1拉伸试样圆
10、形截面试样；矩形截面试样5.实验原理低碳钢进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。屈服，即?s?Fs，是材料开始进入塑性的A标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即?
11、b?Fb。对低碳钢来说抗拉强度是A材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后伸长率?和断面收缩率?来表示。即?l1?l?100%lA?A1?100%A?其中l试样的原始标距；l1将拉断的试样对接起来后两标点之间的距离。A试样的原始横截面面积；A1拉断后的试样在断口处的最小横截面面积。低碳钢颈缩部分的变形在总变形中占很大比重。测试断后伸长率
12、时，颈缩局部及其影响区的塑性变形都应包含在标距l之内，这就要求断口位置应在标距的中央附近，若断口落在标距之外则试验无效。工程上通常认为，材料的断后伸长率?5%属于韧断，?材料物理性能学实验)数d33测试仪，DZ2671A耐压测试仪，自制极化装置，温度控制仪。六、实验中注意事项：为保证实验结果可靠性，实验样品数量应不少于3个。样品极化过程中，注意不要触摸耐电压测试仪的高电压输出输入端和样品极化装置以防触电。测试样品的两端电极应规整，并有一定距离，以防在极化过程中电极间高压放电导致试样的击穿。环境条件如温度湿度气压，以及样品表面不清洁等都会对实验结果产生一定影响。测量时要保持电极和样品的清洁，保证电极和样品充分接触没有空隙存在，电极形状规整。实验七、材料绝缘强度实验测定一、类别：验证性实验二、实验目的：掌握绝缘材料耐压测试的意义与实验方法。三、实验内容：1.Al2O3、BaTiO3等绝缘材料的耐电压测试。2.分析比较不用绝缘材料的耐压特性。四、要求：1.掌握绝缘材料耐压性能的原理与实验方法。2.了解耐压性能绝测试过程，熟悉缘强度计算方法。五、主要仪器设备：耐压强度测试仪，游标卡尺。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
