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1、材料力学实验,测E测G,电测,拉压,扭转,材料力学实验,拉伸、压缩实验 扭转实验 电测纯弯曲正应力综合实验 材料常数E、测定实验,测E测G,电测,拉压,扭转,实验一、拉伸、压缩实验,一、低碳钢拉伸试验,二、低碳钢拉伸试验,三、铸铁压缩试验,总目录,一、低碳钢拉伸实验,1、实验目的,观察、比较低碳钢(Q235钢)和铸铁的拉伸过程及破坏现象,测定其主要的力学性能指标,并比较其机械性能。,2、实验设备,1电子万能试验机 2游标卡尺 3刻线机,低碳钢:,含碳量在0.25%以下的碳素钢。,试件:,圆截面标准试件:,l=10d 或 l=5d,试验条件:,常温、,静载,3、实验概述,拉伸速度: 5mm/mi
2、n,试验设备,电子试验机,刻线机,液压试验机,游标卡尺,引伸仪,试验原理:,安装试件,开始加载,F,l,低碳钢Q235拉伸时的拉伸图,颈缩现象,杯锥状,低碳钢拉伸破坏断口,4、实验结果分析,弹性极限或比例极限:,屈服极限,。,测定三类指标,(1) 强度指标,强度极限,()弹性指标:,弹性模量;,()塑性指标,延伸率:,工程中,称为塑性材料;,为脆性材料;,断后标距的确定方法,将断裂的试件紧对到一起,用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度即得l1。,断面收缩率:,试件直径的确定方法,初始直径d0,用游标卡尺测量试件中间等直段两端及中间这三个横截面处的直径,并在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次
3、并取平均值,用三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d0 。,断后直径d1,将断裂的试件的断口紧对在一起,在断口(细颈)断面两个相互垂直的方向上量取并取最小值作为断后直径d1。,返回目录,二、铸铁拉伸时的力学性能(灰口铸铁),拉伸速度: 0.2mm/min,铸 铁,低碳钢,铸铁拉伸破坏特点,应力应变曲线为一段微弯曲线;,无明显的直线部分,,无屈服、,无颈缩现象;,在较小的应力下被拉断;,拉断前的变形小,,(1),(2),延伸率很小,,是典型的脆性材料;,脆性材料只有唯一的强度指标,(3)强度极限,试件拉断时所能承受的最大应力;,(4) 测定指标,强度极限,强度极限,返回目录,三、铸铁压缩实验,
4、1、实验目的,1观察和比较低碳钢(Q235钢)和铸铁压缩时的变形和破坏现象。 2测定压缩时低碳钢的屈服极限s和铸铁的强度极限b。,2、实验设备,1电子万能试验机 2游标卡尺,试件:,短圆柱:,以免被压弯;,3、实验概述,实验设备:,放置试件,实验结果:,、压缩强度极限,压缩强度极限,()拉伸强度极限,、无明显的直线部分、,无屈服、无颈缩;,明显增大;,、断面:,由最大切应力引起破坏。,压缩破坏特点,、屈服阶段以前,,低碳钢的压缩曲线,拉压曲线大致重合,,拉压时的弹性模量,,屈服极限,大致相同;,故塑性材料的拉压强度相等。,说明:,、屈服阶段以后:,低碳钢试件越压越扁,,横截面不断增大,,抗压能
5、力继续提高,,得不到压缩时的强度极限,指标可由拉伸实验得到,返回目录,实验二、扭转实验,总目录,一、低碳钢扭转试验,二、铸铁扭转试验,1、实验目的,通过实验了解扭转的变形特点和塑性材料与脆性材料断口的区别,并测定低碳钢的扭转屈服极限s、扭转强度极限b和铸铁的扭转强度极限b。,2、实验设备,1WNJ1000扭转试验机 2低碳钢试件、铸铁试件,3、实验概述,试件,实验设备,WNJ1000扭转实验机,实验步骤,1、试件的准备:在试件的轴线方向用油漆画一条直线以便观察受扭时的变形情况。 2、选择合适的加载速率。 3、加载并观察扭转变形(油漆直线的变化情况)。直到断裂,并观察断口形状。,实验结果,(b)
6、铸铁,( a ) 低碳钢,低碳钢破坏断面,铸铁破坏断面,实验三、电测纯弯曲正应力综合实验,总目录,1、实验目的,验证梁发生纯弯曲变形条件下,横截面正应力线性分布规律的正确性。,2、实验设备,1矩形截面梁弯曲实验装置 2电阻应变仪,3、实验概述,弯曲装置示意图,弯曲应力分布图,实验设备,CLDS-2000型材料力学多功能实验台,正应力测试梁,电测法的基本原理:,电阻应变测量(简称电测法)原理是用电阻应变片作为传感元件,将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。,电阻片的构造,电阻片的工作原理,金属丝的电阻应变效应 电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物
7、理学原理工作的。由物理学可知,导线电阻 的表达式:,我们将电阻应变片粘贴在受载构件上,当受到拉伸时金属丝将被伸长电阻值随之增加,同理受到压缩时电阻值将减小,可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知,当变形在一定范内,线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即:,应变仪电桥的工作原理,采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示:,当在小应变、等桥臂(R1= R2= R3 = R4 )、相同的灵敏系数时,上式简化成下式:,若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连,当构件变形时,桥臂上的阻值分别变为: R1+R1 、R2+R2、 R3+R3、 R4+R4。此时BD点的输出电压为:,可以证
8、明输出电压与桥臂阻值的关系:,几种常用的组桥方式:,1. 单臂测量:桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为:,2.半桥测量:桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为:,3. 对臂测量:桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为:,4.全桥测量:桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为:,温度补偿片(桥测量或称单点测量),引起电阻片的阻值改变的因素:1.机械变形;2.温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性,通过温度补偿片来消除。即单臂(桥)测量。,4,3,半桥测量,在AB,BC两个臂上分别接上工作片,温度影响将互相抵消。,4,3
9、,对臂测量,在AB,CD两个臂上接工作片,BC,DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场,温度影响相互抵消。,全桥测量,电桥的四个臂上接工作片,都参与机械变形,同处一个温度场,温度影响相互抵消。,实验步骤,1测量梁的横截面尺寸b、h。 2按指定的、长度架设梁,并仔细调整使之平稳。 3将各点电阻片导线接在应变仪的预调平衡箱上,按半桥线路连接,然后,开启电源,预热仪器,并将灵敏系数K钮旋旋到所需刻度(或相应的标定数)。,4按给定的载荷加载实验。从P0Pn,每次载荷下记录各点的读数。纯弯曲情况实验23次。 5整理数据,经教师检查通过后,结束实验,整理仪器用具。,实验四、测E、测G实验,一、弹性模
10、量E 的测定,二、剪切弹性模量G的测定,总目录,1、实验目的,1学会用引伸仪(主要是千分表)测定材料的拉伸弹性模量E; 2验证虎克定律; 3学会使用扭转仪,学会用逐级加载法测定材料的剪切模量G。,2、实验设备,引伸仪、测E实验台、测G仪、游标卡尺、卷尺,测E,测G,测E,测G,千分表是通过齿轮或杠杆将一般的直线位移(直线运动)转换成指针的旋转运动,然后在刻度盘上进行读数的长度测量仪器。,读取方法 指示值短针的指示值长针的指示值,注意:指示值一定要从正对面读取,3、实验概述,(1)弹性模量E,材料在比例极限内服从虎克定律,其荷载与变形的关系为:,若已知荷载P及试件尺寸,只要测得试件伸长L即可得出
11、弹性模量E,(2)剪切模量G,采用“增量法“逐级加载,4、实验步骤,1) 测量试件直径,在标距范围内取三处,每处互相垂直测得的两直径的平均值为该处直径,再取三个平均直径的再平均作为计算直径。 2) 调节千分表至“0”; 3)分五次加载,每加一次,记录下百分表的读数; 4) 计算增量P作用下,试件所产生的变形增量,5) 计算变形增量的平均值,代入公式即得材料的弹性模量E;,测E,测G,1)测量试件直径,方法同上; 2)准确测量标距。测量时,注意固定杆的固定刀口在其杆宽的中间位置; 3)测量百分表的触头距试件轴线之距离b; 4)分五次加载,每加一次,记录下百分表的读数; 5)分析实验数据,并代入公式(2)求出剪切弹性模量G;,加砝码时要缓慢轻放。 实验完毕,应及时卸掉砝码。,