材料力学性能综合实验指导书

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1、《材料力学性能》实验指导书适用专业：焊接技术与工程金属材料工程、八、•冃us木课程是焊接技术与工程和金属材料工程专业的专业基础课，其口的是从各种机件或构件最常见的服役条件和失效现彖出发，了解失效现象的微观机理，提出衡量材料失效抗力的力学性能指标，使学生了解这些主要指标的物理意义、技术意义和某些指标的测试方法，了解这些指标间的相互联系，初步分析内在因素（成分、组织、冶金质量、残余应力等）和外在条件（载荷性质、应力状态、加载速度、环境温度及介质等）对它们的影响。从而为正确和合理使用金属材料提供依据，为研制新材料、改进和开发冷、热加工新工艺，充分发挥材料性能潜力指明方向，并为机件或

2、构件的失效分析提供一定基础。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养综合运用所学专业课的能力，设置了“金属光滑试样静拉伸试验”和“系列冲击试验”两个实验，使牛掌握金属拉伸性能指标（重点为规定非比例伸长应力和规定残余伸t应力）的测试方法，了解光滑拉伸试样的制备要求，学会正确使用金屈拉仲试验设备和仪器；同时要求学生掌握常温及低温下金屈冲击试验方法，了解冲击试样的制备要求，能用能量法或断11形貌法确定金屈冷脆转变温度tk的方法，了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。实验1:金属光滑试样静拉伸试验实验学时：2实验类型：（验证、综佥、设计）实验耍求：（必

3、修、选修）一、实验目的掌握金属拉伸性能指标（特别是Rpo,2）的测定方法，加深对拉伸性能指标物理意义的理解。二、实验内容1.试样的准备（1）将领取的试样打上印记，并将材料，热处理状态填入附表内。（2）测量试样尺寸，用精度为0.02mm的游标卡尺测量试样直径（同-•截面相互垂直的两个方向各量一次，至少测量3个截面），计算平均直径并以最小平均直径计算横截而积，填入附表内。（3）在试样标距上打冲眼，并用划针或划线机画线，将标距范围内的试样分成10等分，轻轻打上标点。测量标距距离，记入附表内。2•试验设备的准备（1）了解所用设备的基本原理，认识所用设备的性能、用途特点。（2）学习设备

4、操作规程、安全事项和操作方法、熟悉CMT5205电子万能试验机软件界面。（3）调整好所用设备。图1・4拉伸试样图3.进行试验安装45钢调质试样，力值调零，安装电子引伸计，设置拉伸速度（屈服前应力增加速度应控制在每秒10N/mm2,屈服后，试验机活动夹头在载荷作用下的移动速度不大于O.5Lc/min）进行拉伸试验。在拉伸过程注意观察F-AL.R・£、曲线，分析其形状及形成机理。当Rpo.2或Fpo.2测出后，卸下位移传感器，再将试样拉断。4•测量拉断试样的匚及久，打印、处理拉伸曲线，分别求出Fpo.2、Fm值，填入附表屮。5.计算试验结果。三、实验原理、方法和手段木试验主要测定

5、金属材料的ReH或ReL、Rp0.2、Rn、A和Z等性能指标。根据国家标准GB228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，上述性能指标的测定方法如下：1.上屈服点ReH、下屈服点ReL具冇物理屈服现象的金屈材料，其拉仲曲线的类型如图1・1所示。(bi图1・1具有物理屈服现象金属材料的拉伸曲线a）具冇屈服平台的曲线b）、c）、d）具冇上下屈服点的曲线上屈服点FUh试样发生屈服而试验力首次卜降前的最大应力。ReH=FeH/So（N/mtt?）下屈服点RcL当不计初始瞬吋效应（指在屈服过程屮试验力第一次发下降）时屈服阶段中的最小应力。ReL=FeL/So(N/mn?)FeH

6、和FeL等试验力值可用两面种方法来测定。（1）图解法试验时用自动记录装置绘制力■伸长曲线图（见图1-1）或力・夹头位移曲线图。然后从曲线上确定相应的试验力值。（2）指针法（液压万能试验机）试验时观察拉伸试验机测力度盘的指针，当指针停止转动时的恒力或指针首次回转前的最大试验力，或不计初始瞬时效应的最小试验力,即分别为Fsu和FsLo1.规定非比例伸长率为0.2%时的强度Rpo.2对于无明显屈服现象的材料，则应测定其规定非比例延伸强度，用以表征材料在试验力作用下抵抗微量塑性变形的抗力。本实验测定Rp0.2。Rp0.2=Fp0.2/S0（N/mm2）式中，Fpo.2为规定非比例伸长

7、率为0.2%时规定非比例伸长力。Fpo.2可用图解法、卸力法和电子万能试验机自动测定。图解法：在拉伸过程屮绘制具有足够大倍数的力■伸长曲线（见图1・2）。曲线高度应使规定非比例伸t的力值Fpo.2处于力轴的1/2以上。伸氏放大倍数n的选择应使图中OD段长度不小于5mmo自弹性直线段与横座标轴的交点O起，截取一段相应于规定非比例伸长的OD（OD=0.2%Len,Le为引伸计计算距）。过D作弹性直线段的平行线DB,交曲线于B点，B点所对应的力值即Fpo.2o口图1・2Fpo.2的确定2.抗拉强度Rg将试样加