材料力学实验指导书1

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1、土木工程基础实验Ⅰ实验指导书中国矿业大学银川学院土木工程实验室杨维武郭宾编2013年11月实验守则一、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退。二、每次实验前，要仔细阅读实验指导书，基本了解实验目的、实验设备，实验原理、实验方法与步骤等，做到心中有数。三、以小组为单位进行实验。小组长负责组织分工和统一指挥。四、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免发生危险或损坏事故。五、在实验过程中，要听从实验指导教师安排。六、实验结束后，要清理机器、及时上交其它辅助仪器工具，如有损坏必须向教师报告，不得隐瞒。七、要主动配合小组其它成员打扫实验室

2、卫生，保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。八、要认真填写实验报告，如实做好实验数据处理，不得抄袭他人。实验一拉伸实验拉伸试验是测定在静载荷作用下材料力学性能的一个最基本最重要试验。通过拉伸试验中得到的屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等力学性能指标，是工程中强度和刚度计算的主要依据，也为工程设计中各种材料的选择提供了数据。在本次拉伸试验中，我们选择低碳钢与铸铁作为塑性材料和脆性材料的代表，分别进行试验。一、实验目的1、测定低碳钢材料（塑性材料）拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率和截面收缩率Ψ。2、测定铸铁材料（脆性材料）拉伸时的强度极限σb。3

3、、观察两种材料拉伸过程中的各种现象、拉断后的断口情况，分析二者的力学性能。4、熟悉万能材料实验机和其它仪器的使用。二、实验设备1、WEW-300D微机屏显式万能材料试验机。2、游标卡尺等。三、拉伸试件介绍由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响，为便于互相比较，应按统一规定加工成标准试件。按国家有关标准的规定，拉伸试件分为比例试件和非比例试件两种。在试件中部，用来测量试件伸长的长度，称为原始标距（简称标距）。比例试件的标距L0与原始横截面面积A0的关系规定为：式中系数k的取值为5.65时为短试件，取11.3时为长试件。对直径为d0的圆截面试件，短试件和长试件的标

4、距L0分别为5d0和10d0，非比例试件的L0和A0不受上述关系限制。本次材料拉伸试验采用L0=10d0（L0为标距即工作段长度，d0为直径，d0=10mm）圆形截面试样（图1-1）。为确保材料处于单向拉伸状态以衡量它的各种性能，拉伸试样有工作部分、过渡部分和夹持部分。其中工作部分即标距处必须表面光滑，以保证材料表面的单向应力状态；过渡部分必须有适当的台肩和圆角，以降低应力集中，保证该处不会变形或断裂；试样两端的夹持部分是装入试验机夹头中的，起传递拉力的作用。试验前，需对低碳钢试样打标距，用试样打点机或手工的方法在试样工作段确定L0=100mm的标记。由于塑性材料

5、径缩局部及其影响区的塑性变形在断后延伸率中占很大比重，显然同种材料的断后延伸率不仅取决于材质、而且取决于试样的标距。试样越短，局部变形所占比例越大，δ也就越大。为便于相互比较，试样的长度应当标准化。图1—1拉伸试样四、实验原理1．为了检验低碳钢拉伸时的机械性质，应使试件轴向受拉直至断裂，在拉伸过程中以及试件断裂后，测读出必要的特征数据（如；屈服载荷PS、最大载荷Pb、断后标距部分长度L1、断后最细部分截面直径d1。）经过计算，便可得到表示材料力学性能的指标：屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。由此可计算：屈服极限：σs=；强度极限：σb延伸率：δ；

6、断面收缩率：Ψ（1）屈服极限σs及强度极限σb的测定弹性阶段过后，当到达屈服阶段时，低碳钢的P-△曲线（图1-2）呈锯齿形。与最高载荷PP对应的应力称为上屈服点，它受变形速度和试样形状的影响，一般不作为强度指标。同样，载荷首次下降的最低点（初始瞬时效应）也不作为强度指标。一般将初始瞬时效应以后的最低载荷Ps，除以试样的初始横截面面积A0，作为屈服极限σs，即：σs=；屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了抵抗继续变形的能力，强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了，但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性

7、变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。载荷到达最大值Pb时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A0除Pb得强度极限σb，即σb图1－2低碳钢拉伸图（2）延伸率δ及断面收缩率Ψ的测定试样的标距原长为L0，拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L1，断后延伸率δ应为：δ。断口附近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关。对于塑性材料，断裂前变形集中在紧缩处，该部分变形最大，距离断口位置越远，变形越小，即断裂位置对延伸率是有影响的。为了便于比较，规定断口在标距中央三分之一范围内测出的延伸率

8、为测量标准