中國礦業(yè)大學(北京)材料力學實驗報告.doc

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中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別：_________系_________專業(yè)_________班_________組_________ 實驗者名稱：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗一 金屬的拉伸實驗 一． 材料力學拉伸試驗目的及要求 1. 觀察材料拉伸時的負荷位移曲線，了解拉伸變形的幾個階段。 2. 測定低碳鋼材料的屈服強度，抗拉強度，延伸率和斷面收縮率。 3. 測定鑄鐵材料抗拉強度，延伸率，斷面收縮率。 4. 比較低碳鋼與鑄鐵拉伸時的力學性質(zhì)。 5. 了解電子萬能材料試驗機的構造及工作原理。 二、實驗原理 用拉伸力將試樣拉伸，一般拉至斷裂以便測定其力學性能。 三、實驗設備 機器型號： CSS -44100 電子萬能材料試驗機 量程：最大負荷 100KN 測量直徑的量具：千分尺 精度：0.01mm 測量長度的量具：游標卡尺 精度：0.02mm 四、實驗步驟 1.測量試樣尺寸，在試樣上作出標距標記。 2.實驗機準備。 3.安裝試樣。 4.進行試驗。 5.儲存試驗結果，并取下試樣。 6.測量斷后試樣尺寸。 7.恢復原狀。 五、試驗數(shù)據(jù)及計算結果 試驗材料 試件規(guī)格 實驗前 實驗后 截面尺寸(mm) 截面面 () 標距 (mm) 端口截面尺寸( (mm) 截面面積() 斷后長度 (mm) 測量部位 沿兩正交方向測得的數(shù)值(mm) 平均值 最小平均值 沿兩正交方向測得的數(shù)值(mm) 平均值 低碳鋼 上 1 1 2 中 1 2 2 下 1 2 鑄鐵 上 1 1 2 中 1 2 2 下 1 2 實驗材料 試樣規(guī)格 屈服強度 抗拉強度 延伸率(%) 斷面收縮率(%) 載荷(N) 強度(MPa) 載荷(N) 強度(MPa) 低碳鋼 鑄鐵 六、繪制低碳鋼拉伸時的應力應變曲線草圖。  七、繪制鑄鐵拉伸時的應力應變曲線草圖。  八、畫出低碳鋼和鑄鐵的斷口草圖，并說明其特征。  九、思考題 用同一材料制作的長、短比例試件各一根。拉伸試驗所測得的屈服強度、抗拉強度、斷面收縮率和延伸率都相同嗎？  中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別：_________系_________專業(yè)_________班_________組_________ 實驗者名稱：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗二 金屬的壓縮實驗 一、 材料力學壓縮試驗的目的及要求 1. 測定壓縮時低碳鋼的屈服強度和鑄鐵的抗壓強度。 2. 觀測低碳鋼和鑄鐵試樣壓縮時的變形和破壞特征。 二、 實驗原理 用壓縮力將試樣壓縮，一般延性材料壓至屈服，脆性材料壓至斷裂以測定其壓縮時的力學性能。 三、 實驗設備 1. 電子萬能材料試驗機。 2. 游標卡尺 3. 千分尺 四、 實驗步驟 1. 測量試樣尺寸。 2. 試驗機準備。 3. 安裝試樣。 4. 進行實驗。 5. 結束工作，回復原狀。 五、 實驗數(shù)據(jù)及計算結果 1. 實驗前數(shù)據(jù) 材料 試樣中點處原始直徑(mm) （1） （2） 平均 低碳鋼 鑄鐵 2. 實驗記錄及材料力學性能計算 材料 低碳鋼 鑄鐵 3. 試樣破壞斷面形狀圖及破壞原因分析  4. 材料 低碳鋼 鑄鐵 斷面示意圖 破壞原因簡析 六、 思考題 1. 由低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮實驗結果，比較延伸材料和脆性材料的力學性能和破壞特征。  2. 根據(jù)鑄鐵試樣的壓縮破壞的形式，分析其破壞的原因，并與其拉伸破壞做比較。 中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)_________班_________組_________ 實驗者名稱：_________ 學號_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗三 金屬的扭轉實驗 一、 實驗目的 1. 觀察比較低碳鋼和鑄鐵材料在扭轉過程中的變形現(xiàn)象及破壞形式。 2. 測定低碳鋼的抗扭屈服極限和抗扭強度極限。 3. 測定鑄鐵材料的抗扭強度極限。 二、 實驗原理 對試驗試樣施加一定的扭矩，直至試樣破壞，由此測定出此材料在扭轉時的力學性能指標。 三、 實驗設備 1. NDS-I 型電子式扭轉試驗機。 2. 游標卡尺。 四、 實驗步驟 1. 測量試樣尺寸 2. 試驗機準備 （1） 輸入試驗參數(shù) （2） 選擇試驗機量程。 3. 安裝試樣 4. 進行試驗 5. 結束工作，恢復原狀。 五、 實驗數(shù)據(jù)及計算結果 1. 試樣原始尺寸 試驗材料 標距 直徑(mm) 最小截面面積 () 截面 I 截面 II 截面 III （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 低碳鋼 鑄鐵  2. 實驗數(shù)據(jù)及計算結果 試驗材料 屈服載荷(Nm) 最大載荷(Nm) 屈服極限(MN/) 強度極限(MN/) 破壞形式 低碳鋼 鑄鐵 低碳鋼 鑄鐵 六、 思考題 1. 低碳鋼和鑄鐵材料的扭轉破壞有何不同？根據(jù)端口形式分析其破壞原因。  2. 分析比較塑性材料和脆性材料在拉伸壓縮及扭轉時的變形情況和破壞特點，并歸納這兩種材料的機械性能。 中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)：_________班：_________組：_________ 實驗者名稱：_________ 學號：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗四 純彎曲正應力分布規(guī)律實驗 一、 實驗目的 1. 用電測法測定梁純彎曲時沿其橫截面高度的正應變（正應力）的分布規(guī)律。 2. 驗證純彎曲梁的正應力計算公式。 3. 測定泊松比μ。 二、 實驗儀器與設備 1. 材料力學多功能實驗臺一臺。 2. 應力&應變綜合參數(shù)測試儀一臺。 3. 矩形截面鋼梁。 4. 溫度補償塊。 5. 長度測量尺。 三、 實驗原理及方法 四、 實驗步驟 1. 測量梁矩形截面的寬度b和高度h、載荷作用點到梁支點的距離a，并測量各應變片到中性層的距離。 2. 將拉壓傳感器接至應力&應變綜合參數(shù)測試儀中。 3. 應變片連接采用1/4橋連接方式，將待測應變片連接在A、B兩段，將B、短接，在橋路上，將A、D兩端連接補償片，短線連接即可。 4. 本次試驗的載荷范圍為0~4KN，在此范圍內(nèi)，采用分級加載方式（一般分4~6級），實驗時逐級加載，分別記錄各應變片在各級載荷作用下的應變值。 五、 試驗結果處理 1. 按實驗記錄數(shù)據(jù)求出個點的應力實驗值，并計算出各點的應力理論值。計算出它們的相對誤差。 2. 按同一比例分別畫出各點應力的實驗值和理論值沿橫截面高度的分布曲線，將兩者進行比較，則說明彎曲正應力的理論分析是可行的。 3. 計算的比值，若 ≈ μ，則說明純彎曲梁為單向應力狀態(tài)。 4. 實驗數(shù)據(jù)可參考下表： 應變片至中性層的距離 b= mm; h= mm; l= mm 應變片在各級載荷下的應變值 載荷(N) 應變值ε(μ ε) P △P 各測試點應力試驗結果 應變號 應力實驗值 應力理論值 誤差(%) 六、 思考題 1. 比較應變片（或應變片和）的應變值，可得到什么結論？ 2. 本實驗中對應變片的柵長尺寸有無要求？為什么？  中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)：_________班：_________組：_________ 實驗者名稱：_________ 學號：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗五 彎扭組合變形薄壁筒應力測量實驗 一、 實驗目的 1. 用電測法測定平面應力狀態(tài)下主應力的大小和方向，并與理論值進行比較。 2. 測定薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的彎矩和扭矩。 3. 學習電阻應變花的應用。 4. 學習各種組橋方式測量應變的方法，熟悉電測法的基本原理和操作方法。 二、 實驗設備 1. 材料力學多功能實驗臺一臺。 2. 應力&應變綜合參數(shù)測試儀一臺。 3. 薄壁圓筒試件。 4. 溫度補償塊。 5. 長度測量尺。 三、 實驗原理和方法 四、 實驗步驟 1. 根據(jù)要求，設計好本次實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。 2. 測量試件尺寸，加力臂的長度和測點距力臂的距離。 3. 將薄壁圓筒上的應變片按不同的要求接入電阻應變儀，組成不同的測量電橋。 4. 調(diào)整好所用儀器設備。 （1） 主應力的大小和方向的測定：將對稱兩點應變片按1/4橋狀態(tài)測量。 （2） 測定彎矩：根據(jù)前面介紹接成半橋方式進行測量。 （3） 測定扭矩：根據(jù)前面介紹接成半橋方式進行測量。 5. 實驗加載。要求勻速緩慢加載，根據(jù)自己設計的表格，分級加載（一般分為4~6級），并依次記錄各點的應變讀數(shù)。每次試驗要求重復兩次。 6. 完成一項實驗后，重新組橋，重復上面步驟。 7. 完成全部內(nèi)容后，卸除載荷，關閉電源，設備及導線恢復原狀。 8. 此實驗加載時，不要過載，接線時，要小心，避免損壞試件以及各種接線。 五、 實驗結果處理 1. 根據(jù)所測應變值計算主應力、及主方向，并與理論值進行比較，計算相對誤差。  2. 根據(jù)所測應變值，計算彎矩和扭矩，并與理論值進行比較，計算相對誤差。 3. 分析產(chǎn)生誤差的主要原因。 六、 思考題 1. 測量單一內(nèi)應力分量引起的應變，可以采用哪幾種接橋方式。 2. 主應力測量中，支教應變花是否可以沿任意方向粘貼。  中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)：_________班：_________組：_________ 實驗者名稱：_________ 學號：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗六 電測法測定材料彈性模量E和泊松比μ的實驗 一、 實驗目的 1. 測定碳鋼的彈性模量。 2. 側定碳鋼的泊松比。 二、 實驗設備及儀器 1.材料力學多功能實驗臺一臺。 2.應力&應變綜合參數(shù)測試儀一臺。 3.拉伸試件。 4.溫度補償塊。 5.長度測量尺 三、實驗原理及方法 四、試驗步驟 1. 設計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格 2. 測量試件的尺寸 3. 制定加載方案。 4. 根據(jù)要求，選擇接橋方式，調(diào)整所用儀器設備。 5. 分級加載（一般分為4~6級），記錄不同載荷下的應變值。并隨時檢查應變了是否符合線性變化。實驗至少重復兩次。 6. 完成全部內(nèi)容后，寫出載荷，關閉電源，設備及導線恢復原狀。 7. 此實驗加載時，不要過載，接線時要小心，避免損壞試件及各種接線。 五、實驗結果處理 1.根據(jù)公式計算彈性模量。  3. 根據(jù)公式計算泊松比。 六、思考題 測定金屬的彈性模量為什么要用引伸計或應變片來測量。  中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)：_________班：_________組：_________ 實驗者名稱：_________ 學號：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗七 沖擊實驗（演示） 一、 實驗目的 1. 測定同一材料u型缺口試樣沖擊功。 2. 測定同一材料v型缺口試樣沖擊功。 3. 熟悉沖擊功及沖擊韌性的概念及計算方法。 4. 了解沖擊試驗機的原理。 二、 實驗設備 1. JBN-300 型沖擊試驗機。 2. 游標卡尺 三、 實驗原理 四、 實驗步驟 1. 按國家標準測量試樣尺寸。 2. 按儀器操作規(guī)程，調(diào)整好試驗機。 3. 進行實驗。 五、 實驗結果處理 根據(jù)要求，按公式給出測量指標。  六、 思考題 1. 對同一種材料制成的u型及v型缺口的試樣，沖擊功有何種不同。 2. 材料的沖擊功及沖擊韌性有何不同。  中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 材料力學實驗報告 實驗組別： _________專業(yè)：_________班：_________組：_________ 實驗者名稱：_________ 學號：_________ 實驗日期：_________年_________月_________日 實驗八 旋轉彎曲疲勞實驗（演示） 一、 實驗目的 1. 了解疲勞實驗的方法。 2. 了解旋轉彎曲疲勞試驗機的工作原理。 二、 實驗儀器及設備 1. PQI-6型純彎曲疲勞及。 2. 游標卡尺及千分尺。 三、 實驗原理和方法 四、 實驗步驟 1. 測量試樣尺寸 2. 安裝試樣。 3. 根據(jù)要求，計算實驗載荷大小。 4. 按照設備造作規(guī)程進行實驗。 五、 實驗結果處理 根據(jù)實驗目的要求進行。 六、 思考題 純彎曲試樣為何要求很高的加工精度，加工對實驗結果有何影響。