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1、试验一弹性模量和泊松比的测定实验弹性模量和泊松比的测定实验大纲1.通过材料弹性模量和泊松比的测定实验，使学生掌握测定材料变形的基本方法，学会 拟定实验加载方案，验证虎克定律。2.电测材料的弹性模量和泊松比，使学生学会用电阻应变计和电阻应变仪测量材料的变 形。主要设备：材料试验机或多功能电测实验装置；主要耗材：低碳钢拉伸弹性模量试样， 每次实验1根。拉伸弹性模量（E）及泊松比（）的测定指导书、实验目的1、用电测法测量低碳钢的弹性模量E和泊松比2、在弹性范围内验证虎克定律二、实验设备1、电子式万能材料试验机2、XL 2101c程控静态电阻应变仪3、游标卡尺三、实验原理和方法测定材料的弹性模量E,通
2、常采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克 定律，其关系式为：由此可得式中：E:弹性模量P：载荷S0：试样的截面积 ： 应变A P和A e分别为载荷和应变的增量 由公式（1-2即可算出弹性模量E。实验方法如图1-1所示，采用矩形截面的拉伸试件，在试件上沿轴向和垂直于轴向的两 面各贴两片电阻应变计，可以用半桥或全桥方式进行实验。1、半桥接法：把试件两面 各粘贴的沿轴向（或垂直于轴向）的两片电阻应变计（简称工 作片）的两 端分别接在应变仪的A、B接线端上，温度补偿片接到应变仪的 B、C接线端上,然后给试件缓慢加载，通过电阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变,轴值（或横向应变值r横）。再将
3、实际测得的值代入（1-2式中，即可求得弹性模量E之值。2、全桥接法：把两片轴向（或两片垂直于轴向）的工作片和两片温度补偿片按图1-1中（a）（或（b）的接法接入应变仪的A、B、C、D接线柱中，然后给试件缓慢加载，通过电阻 应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变值.轴（或垂直于轴向横），将所测得的e值代入（1-2） 式中，即可求得弹性模量E之值。在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般采用等增量加载法，逐级加载，分别测得各 相同载荷增量4P作用下产生的应变增量 r ,并求出 r的平均值，这样由（1-2式可以写成相飞（1-3式中，A白为实验中轴向应变增量的平均值。这就是等量加载法测E的计算公式。图1-9
4、测定民用的贴片及接线方案等量加载法可以验证力与变形间的线性关系。若各级载荷的增量4P均相等，相应的由应变仪读出的应变增量 &也应大致相等，这就验证了虎克定律。测定泊松比 值。受拉试件的轴向伸长，必然引起横向收缩。在弹性范围内，横向线应变e横和轴向应变&轴的比值为一常数， 其比值的绝对值即为材料的泊 松比，通常用 表示。(1-4四、实验步骤1、测量试件的尺寸，将试件两面沿纵向和横向各贴一片电阻应变计的试件安装在电子拉伸试验机实验装置上。2、根据采用半桥或 全桥的测试方式，相应地把要测的电阻应变计和温度补偿片接在智 能静态应变仪接线柱上。3、打开静态应变仪电源，预热 20分钟，设定好参数。4、实验
5、采用试验机自动加载，先对试件预加初载荷100N左右，用以消除连接间隙等初始因素的影响，然后记下应变仪初始读数，当作相对零位，然后分级递增相等的载荷P = 20N，分5级进行实验加载，从荷载开始，依次按120N、140N、160N、180N、200N进 行加载，记录下每级加载后应变仪上相应的读数。实验至少进行两次，取线性较好的一组作为本次实验的数据。五、实验结果处理根据实验数据，分别算出算术平均值，再由式 （1-5和式（1-6）算出相应的弹性模量和 泊松比值。表格轴向应 变载荷120 N140 N160 N180 N200 Nrr0100Nr横向应 变载荷120 N140 N160 N180 N
6、200 Nrr0100Nr实验二圆柱状金属拉伸试样硬化现象一、实验目的通过对预变形的试件进行正向加载，使学生加深理解包中格效应。二、实验原理很多金属材料因为有高的强度和韧性而被大量应用于承载结构，例如输送石油或天然气的管道。结构的尺寸及使用效率跟其材料的强度直接相关，一般都按材料强度进行工程构件 设计。在工程实际中，屈服强度是描述金属材料力学性能的重要参数。然而，屈服强度会随 着加载历史的不同而有所变化。许多金属材料经过某一个方向加载变形后，卸载，再加载， 变形与原方向相同，但其屈服强度有增加现象，这就是包中格效应。包中格效应是金属材料 所具有的普遍现象，了解包中格效应对于产品的生产工艺和设计
7、有重要指导意义。三、实验仪器和材料1、电子式万能材料试验机2、圆柱状标准拉伸试样2根3、游标卡尺为了容易进行轴向拉伸及压缩实验，把试件加工成如图图2-1试件标距长度为100 mm的标准拉伸试样，直径大约为10mm , 图1试件形状及尺寸1所示的形状（mm）四、实验方法和步骤将试样打标距，测量截面尺寸。首先将一根试件在轴向拉伸作用下获得情况下的载荷一伸长曲线。获得相应的力学性能 指标，屈服强度、抗拉强度。然后装上第二根试样，根据第一根试样加载情况选择在均匀塑 性变形阶段（即强化阶段）的某一载荷（利用总预变形量预变形量分别为0.5% 1.2蝴种情况计算，由第一根的载荷一伸长曲线获得），对第二根和第
8、三根试样加载，然后卸载，再加载， 观察其屈服现象并记录应力-应变曲线。五、实验报告1 .试件的应力应变-曲线；2 .分析试件在没有预变形和有不同预变形后的屈服强度的变化；六、问题讨论讨论减小或消除包中格效应的方法。实验表格2-1截面1截面2截面3试样1直 径12直 径12直 径12T 均T 均T 均试样2试样3直 径直 径直 径T 均T 均T 均屈服强度试样1试样2试样3实验三材料切变模量G的测定材料的切变模量 G,是计算构件扭转变形的基本参数，测定切变模量的方法有很多种，我们主要介绍 电测法测定切边模量 G 一、实验目的 1、了解电阻应变测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G的方法2、 测定
9、试件材料的剪切弹性模量3、 理解剪切弹性模量的定义和变形方式二、实验设备1、 XL 2101c程控静态电阻应变仪 静态电阻应变仪一台2、 电子扭转试验机 三、实验原理和方法依照国标GB10128-88的规定，材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范围内剪应力，与剪应变之比称剪切弹性模量或切边模量，以 G表示即上式中的 和 均由实验测定，其方法如下：1、 的测定在圆柱形试样白前后表面 A、C两点处分别贴应变片TWp式中：Wp为圆管的抗扭截面系数2、 的测定2 r 4 450,薄臂圆筒上任选择全桥接线使得应变仪产生的读数应变均由扭转切应力引起则有意一点均为纯剪切应力状态如图45。145。3，1_
10、 _E 2G 2一可得根据广义虎克定律45。1()由此，r由GWp r实验采用等量逐级加载法，设各级扭矩增量为Ti ,应变仪读数增量为ri ,从每级加载GiWP ri采用同样的方法测试材料的剪切模量n次，则1 nG Gin i四、实验步骤1、 组桥接线2、 采用分级加载法，先预加 100Nm的初载荷检查装置和应变仪是否正常工作。3、 将应变仪调零，然后以 M 100Nm进行分级加载，直至 Pmax 500Nm.一 ,一 4、 分别记录h和ri ,进行数据处理，整理实验报告。实验四 金属材料布氏硬度实验五 金属材料洛氏、维氏硬度实验一、【实验目的】1了解布氏、洛氏、维氏硬度测定的基本原理及应用范
11、围。2 .了解布氏、洛氏硬度机的主要结构，初步掌握操作方法。3 .根据不同金属材料的零件性能特点，选定测定硬度的方法。二、【实验设备及试样】设备：HBRV-187.理布洛维硬度计试样:45# 50X 1220# 15X 13T10 20X 1265Mn 30X 1040cr 16X 14灰口铸铁10X 1581）载物台放置试样的地方；2）升降丝杆一一使载物台能上升或下降；3）手轮一一使丝杆产生上下移动；4）压头一一压头由淬火后的钢球制成，钢球的直径有 2.5, 5, 20mm三种;5）指示灯一一用于表示加载荷过程；6）加荷按钮一一用于施加载荷；7）压紧螺钉一一用于固定时间定位器；8）时间定位器
12、一一用于控制加载时间9）载荷祛码用祛码可组成187.5 250、750、1000、3000kgf的载荷。三、布氏硬度试验（一）试验原理用一定直径的淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面，并在规定载荷下 保持一定的时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕，单位压痕表面积A上所 承受的平均压力即定义为布氏硬度值，用 HB表示，（图省略）HBPDh2PDD D2 d2式中P一施加的载荷，单位为kgf ；D压头直径，单位为mm；d 压痕直径，单位为mm上式表明，当压力和压头直径一定时，压痕直径越大，则布氏硬度越低， 即材料的变形抗力越小；反之，布氏硬度值越高，材料的变形抗力越高。试验 时，如果压头直径、载
13、荷根据试样选择故已知，只要测出压痕的直径便可以求 出材料的布氏硬度值。（二）试样技术条件1 .试样表面应平整光洁，不得有氧化皮或油污及明显的加工痕迹。2 .试样厚度应大于压入深度的8倍。3 .在试样制备过程中，应尽量避免试样受热及冷加工对硬度测试的影响。4 .布氏硬度试验时，压痕中心到试样边缘的距离不应小于压痕直径的2.5倍，相邻的压痕中心距离不应小于压痕直径的 3倍。【试验规范】表1.1布氏硬度试验规范金属类布氏硬试件厚压头直载荷K载荷保注别度(HB)度(mm)径 D(mm)P(kgf)持时间（S）6103000钢1406357503010铁32.5187.566-361030001306-3575030106101000铜、黄有色金36 1306-352501030铜、青铜、铝、属及其合金610250
