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1、工程力学实验指导书及实验报告李洋 编专 业： 班级学号： 姓 名： 沈阳理工大学应用技术学院 学年度第 学期目录实验一 拉伸实验1实验二 扭转实验4学生实验须知1实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。2按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。3进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。4保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。5实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。6实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪
2、器损坏者，将按学校有关规定进行处理。7实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据；8实验结束后，将仪器、工具清理摆正。不得将实验室的工具、仪器、材料等物品携带出实验室。9实验完毕，实验数据经教师认可后方能离开实验室。10实验报告要求字迹端正、绘图清晰、表格简明、实验结果正确。实验一 拉伸实验一 实验目的1 测定低碳钢拉伸过程中的上屈服强度ReH、下屈服强度ReL、抗拉强度Rm；2 测定铸铁在拉伸过程中的抗拉强度Rm；3 计算低碳钢和铸铁拉伸后的断后伸长率和断面收缩率；4 观察低碳钢和铸铁两种不同材料的拉伸过程，分析比较差异；二 实验设备1 电子万能试验机图1电子万能试验机2 游标卡
3、尺图2 游标卡尺三 试样图3试样四 实验原理原理一：在材料拉伸的过程中，得到的曲线是力与位移关系曲线，低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显的分成四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。弹性阶段，材料的应力与应变呈线性关系。屈服阶段，曲线出现锯齿状，在小范围内波动，表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。国标GB/T 2282002定义上屈服强度ReH为试样发生屈服而力首次发生下降的最高应力。上屈服极限数值与试样的形状、加载速度等因素有关，一般是不稳定的。下屈服强度ReL为在屈服期间不计初始瞬时效应时的最低应力。下屈服极限则有比较稳定的数值，能够反应材料的性能。通常把下屈服极限称为屈服极
4、限或屈服点。屈服阶段的开始是材料进入塑性的标志。强化阶段，曲线开始上升，材料恢复了抵抗承载能力，但应力应变不再符合虎克定律，此阶段塑性变形是沿轴向均匀分布的。强化阶段中的最高点所对应的应力是材料所能承受的最大应力，称为强度极限或抗拉强度。它是衡量材料强度的另一重要指标。在强化阶段中，试样的横向尺寸有明显的缩小。缩颈阶段，载荷达到最大点以后材料的塑性变形开始在局部进行，局部截面急剧收缩，承载面积迅速减小，试样承受的载荷很快下降直至断裂，断裂后试样的弹性变形消失，塑性变形则永远保留在破断的试样上。原理二：铸铁拉伸时的应力-应变关系是一段微弯曲线，没有明显的直线部分。它在较小的拉应力下就被拉断，没有
5、屈服和缩颈现象，拉断前的应变很小。铸铁是典型的脆性材料。铸铁拉断时的最大应力即为其抗拉强度。因为没有屈服现象，抗拉强度是衡量铸铁的唯一指标。原理三：在弹性范围内卸载，曲线沿原路径返回，试样恢复原来尺寸，没有任何残余变形，在此范围内，材料符合虎克定律，应力应变呈线性关系，如果在强化阶段卸载，卸载路径与弹性段的直线段平行，卸载后如果重新加载，加载曲线仍与弹性段的直线段平行，比例极限明显提高，而材料的塑性性能相应下降，这个现象称作冷作硬化。五 实验结果1 试样尺寸材料名称试验前试验后标距L0mm直径d0 mm最小截面积A0mm2标距L1mm最小直径d1mm最小截面积A1mm2123平均 平均平均2
6、强度和塑性指标材 料强度指标塑性指标ReHReLRm断后伸长率A断面收缩率Z3绘制低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与位移曲线。六 思考题1 通过哪两种指标反映金属材料的塑性性能？实验二 扭转实验一 实验目的1 测定低碳钢扭转时的上屈服强度、下屈服强度、抗扭强度。 2 测定铸铁扭转时的抗扭强度。3 观察比较低碳钢和铸铁扭转过程中的变形规律，比较差异。4 了解扭转试验机的结构原理，掌握扭转试验方法。二 实验设备1 微机控制扭转试验机图1 微机控制扭转试验机2 游标卡尺图2 游标卡尺三 试样金属的扭转试样应采用标准圆试样。标距部分直径、长度的具体要求可参考国家标准GB/T101281988。图3 试样四
7、 实验原理原理一：材料的扭转过程可以用T-曲线来描述。T代表施加在试样上的扭矩，代表试样的扭角。低碳钢扭转时有明显的三个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段），直至切断试样尺寸不发生改变。弹性阶段扭矩与扭角呈线性规律变化，满足材料的剪切虎克定律。屈服阶段曲线呈锯齿形波动，由上、下屈服扭矩来表示，上屈服扭矩Tsu定义为扭转实验中首次发生下降的最大扭矩，下屈服扭矩Tsl定义为屈服阶段最小的扭矩，随着扭角的增加扭矩也随着缓慢的增加。材料进入强化阶段，随着扭矩的增加材料将产生较大的塑性变形。当扭矩达到材料的最大扭矩时，试样被切断，曲线的峰值对应纵坐标称为抗扭扭矩Tb。原理二：低碳钢的扭转屈服过程是由表面至圆心逐渐进行的，当横截面的应力全部屈服后，试样才全面进入塑性，此时截面上的应力不再是线性分布的。原理三：因为没有屈服现象，铸铁只测定抗扭扭矩。五 实验结果1 试样尺寸 材料名称试验前试验后直径d0 mm最小截面积A0mm2最小直径d1mm最小截面积A1mm2123平均 平均平均2强度指标材料名称强度指标上屈服强度下屈服强度抗扭强度3 绘制低碳钢和铸铁在扭转过程中的T-曲线。六 思考题1 试说明低碳钢和铸铁在扭转过程中的断面形式有什么不同？
