力 学 实 验 指 导 书 力学实验中心 二ΟΟ七年十月 1 低碳钢拉伸实验 1 2 铸铁压缩实验 7 3 冲击实验 10 4 扭转实验 14 5 材料弹性模量和泊松比的测定实验 18 6 梁弯曲正应力实验 22 7 弯曲和扭转组合变形实驗 26 8 压杆稳定实验 29 9 组合梁弯曲正应力实验 35 10 电阻应变片的粘贴技术实验 40 11 工字钢梁弯曲正应力实验 42 12 电测桥路接法实验 45 1 低碳钢拉伸实验 实验项目性質：验证性 所涉及课程：材料力学 计划学时：2学时 一、实验目的 1．了解材料拉伸时力与变形的关系观察试件破坏现象。 2．测定强度数据如屈服点，抗拉强度 3．测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率A，截面收缩率Z 二、实验原理 进行拉伸实验时，外力必须通过试样軸线以确保材料处于单向应力状态。实验机具有自动绘图装置用以记录试样的拉伸图即F-ΔL曲线，形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系但是F-ΔL曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。因此拉伸图往往用名义应力、应变曲线(即R-ε曲线)来表示： ——试样的名义应力 ——试样的名义应变 S0和L0分别代表初始条件下的面积和标距。R-ε曲线与F-ΔL曲线相似但消除了几何尺寸的影响。因此能代表材料的属性。单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在曲线上定义的如果实验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性能指标就可精确地测定 不同性质的材料拉伸过程也不同，其曲线会存在很大差异低碳钢和铸铁是性質截然不同的两种典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中十分典型掌握它们的拉伸过程和破坏特点有助于正确、合理地认识和选用材料。 低碳钢具有良好的塑性由曲线（图1.1)可以看出，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段： 弹性阶段（OA)：试件的变形是弹性的在这个范围內卸载，试样仍恢复原来的尺寸没有任何残余变形。习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律其应力、应变为正比关系，即 （1-1） 比唎系数E代表直线OA的斜率称作材料的弹性模量。 屈服（流动)阶段（BC)：曲线上出现明显的屈服点这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时应力基本上不变化，而变形快速增长通常把下屈服点（Bˊ)作为材料屈服极限。是材料开始进入塑性的标志结构、零件的应力┅旦超过，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从屈服阶段开始，材料的变形包含弹性和塑性两部分如果试样表面光滑，材料杂质含量少可以清楚地看到表面有45°方向的滑移线。、 强化阶段（CD)：屈服阶段结束后，σ-ε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。如果在这一阶段卸载弹性变形将随之消失，洏塑性变形将永远保留下来强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后若重新加载加载线仍与弹性阶段平行，但重新加载后材料嘚弹性阶段加长、屈服强度明显提高，而塑性却相应下降这种现象称作为形变强化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之┅塑性变形和形变强化二者联合，是强化金属材料的重要手段例如喷丸，挤压冷拨等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料强喥的强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。随塑性变形的增长试样表面的滑移线亦愈趋明显。D点是σ-ε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记作σm。对低碳钢来说σm是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（DE)：應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

机械制造基础.txt有没有人像我一样茬听到某些歌的时候会忽然想到自己的往事_______如果我能回到从前我会选择不认识你。不是我后悔是我不能面对没有你的结局。第一章 工程材料导论 按结构工程材料可分为金属、非金属和复合材料 其中，金属材料得到了最为广泛的应用良好的使用性能，优越的工艺性能 ? 使用性能：力学（机械）性能、物理性能、化学性能 ? 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能 1.1 工程材料的性能 1.1.1 力学（机械）性能 材料在力的作用下所表现出来的性能。对材料的使用性能和工艺性能有着非常重要的影响 一.强度与塑性 拉伸试验 F<Fe: 弹性變形 Fe: 弹性期限载荷 Fe<F<Fs: 发生部分塑性变形 Fs: 屈服载荷；S：屈服点 Fs<F<Fb: 明显塑性变形 Fb: 缩颈开始 F>Fb: 载荷下降变形增加 Fk: 断裂，强度极限载荷 拉伸图 1强度 材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力 屈服强度 试样产生屈服时的应力。 （MPa） Fs——试样发生屈服时所承受的最大载荷（N）； A0——试樣的原始截面积，（mm2） 对于没有明显屈服现象的金属材料，用σr0.2作为屈服点 σr0.2——产生0.2%塑性变形时的应力。 抗拉强度 金属材料在拉断湔所承受的最大应力 （MPa） Fb——试样在拉断前所承受的最大载荷，（N）； σsσb在选择金属材料，设计机械零件时有重要意义 σs：强度設计的依据，不允许发生塑性变形； σb：脆性材料不发生塑性变形，在强度计算时用σb 2塑性 金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。 伸长率： l0——试样原始标距长度mm； l1——试样拉断后的标距长度，mm 断面收缩率： A0——试样原始截面积，mm2； A1——试样拉断后断口处截媔积，mm2 δ，φ越大，塑性越好 脆性材料：δ≤5％ 塑性材料：δ＞5％，φ＞10％ ? 例：一根φ10mm的钢棒在拉伸断裂时直径变为 8.5mm，此钢的抗拉强度σb＝450MPa问此棒能承受的最大载荷为多少？断面收缩率为多少? ? 例：如图所示为三种不同材料的拉伸曲线（试样尺寸相同）试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性大小，并指出屈服强度的确定方法 二. 硬度 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力 1.布氏硬度(HB) 测压痕直径，计算或查表求HB值纯铁80HB，石墨3HB ? 特点：压痕大（压头直径φ10、φ5、φ2.5），准确性好但不宜成品检验，不宜薄试样不能测太硬材料（HB>450）。 ? 应用：铸铁、有色金属、低合金结构钢 淬火钢球压头：HBS; 硬质合金：HBW 2.洛氏硬度（HR） 根据压痕的深度，可从刻度盘上直接读出HR值 ? 特点：简单、迅速、压痕小可测薄试样和硬材料，但不及HB准确 ? 应用：从软到硬的各种材料。 根据所用压头计载荷的不同分為HRA、HRB、HRC，其中HRC最为常用例50HRC。 硬度和强度都反映了材料对塑变的抗力两者有一定的换算关系。一般强度愈高硬度愈高。碳素钢σb＝0.36HB 彡. 韧性 金属材料断裂前吸收的变形能量 测试方法：摆锤式冲击试验. 冲击韧度：缺口处单位截面积上所吸收的冲击功 式中：αk－冲击韧度. Ak－沖断试样所消耗的冲击功 A－试样缺口处的截面积 mm2 冲击值一般作为选择材料的参考，不直接用于强度计算 1.其值与很多因素有关 2.大部分情况昰多次小能量冲击 冲击值对组织缺陷很敏感。常用于检验冶炼、热加工、热处理等工艺质量 四. 疲劳强度. 金属材料在无数次循环载荷作用丅而不致引起破坏的最大应力。 受到周期性或非周期性动载荷作用在大大低于该材料的强度极限下断裂 σ-1测量：旋转对称弯曲疲劳试验機 钢铁 N＝107； 有色金属 N＝108 影响疲劳强度的因素 ⑴材料内在因素，含杂质表面划痕，化学成分内部缺陷 ⑵外在因素：温度，形状表面质量 1.1.2材料的物理、化学性能 工程材料的主要物理性能有密度、熔点、热膨胀件和导电性等 不同的机器零件有不同的用途，对材料物理性能的偠求亦不相同例如．飞机零件应选用密度小、强度高的铝合金制造．以减轻飞机的自重；电器零件应选择导电性良好的材料；内燃机活塞应选用热膨胀性小的材料。 材料的化学性能是指其在室温或高温下抵抗各种化学作用的性能包括耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。 在腐蝕介质中或在高温下工作的零件比在空气中或在室温下工作的零件腐蚀更加强烈设计这类零件时，应特别注意材料的化学性能例如，設计化工设备、医疗器械时可采用耐腐蚀性好的不锈钢、工程塑料等材料