哈尔滨工业大学
工程力学实验指导书
(材料力学部分)
樊久铭 刘文晶 赵树山
力学实验教学中心
目录
前言
实验是材料力学这门科学的一个不可缺少的组成部分.材料力学的主要任务是要解决如何合理使用材料,也就是如何解决既安全又经济,还能满足结构工作要求的原则,这也正是建设节约型社会的需要,要完成这个任务就必须了解各种材料在各种不同的工作条件下的力学性能,这就需要进行材料试验.
对广大的学生来讲,材料力学课程中的一些理论和公式是建立在实验,观察,推理,假设的基础上,它们的正确性还必须由实验来验证.学生通过做实验,用理论来解释,分析实验结果,又以实验结果来证明理论,互相印证,以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的,这是十分必要的.
材料力学实验是学生由基础课程转为技术基础课程学习的重要教学环节,不但要求学生通过实验实践活动加深对基本理论的认识,更重要的是通过实验教学环节逐步培养学生如何解决工程实际问题的能力,认真严谨的实验态度对学生的一生将会产生深远的影响.
本书编写时得到了力学实验中心广大教师的帮助,在此向他们表示感谢.
由于水平和时间有限,本书难免有不足和错误,望广大读者给以批评指正.实验一 金属材料的拉伸与压缩实验
1.1 金属材料的拉伸实验
拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一.任何一种材料受力后都要产生变形,变形到一定程度就可能发生断裂破坏.材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中,不仅有一定的变形能力,而且对变形和断裂有一定的抵抗能力,这些能力称为材料的力学机械性能.通过拉伸实验,可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能.例如:弹性模量E,比例极限Rp,上和下屈服强度ReH和ReL,强度极限Rm,延伸率A,收缩率Z.除此而外,通过拉伸实验的结果,往往还可以大致判定某种其它机械性能,如硬度等.
我们以两种材料——低碳钢,铸铁做拉伸试验,以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较.
这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程.利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图,及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能.
试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响,就是同一材料由于试件的计算长度不同,其延伸率变动的范围就很大.例如:
对45#钢:当L0=10d0时(L0为试件计算长度,d0为直径),延伸率A10=24~29%,当L0=5d0时,A5=23~25%.
为了能够准确的比较材料的性质,对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定.按国标GB/T228-2002,GB/P7314-2005的要求,拉伸试件一般采用下面两种形式:
图1-1
1. 10倍试件;
圆形截面时,L0=10d0 矩形截面时,L0=11.3
2. 5倍试件
圆形截面时,L0=5d 矩形截面时, L0=5.65=
d0——试验前试件计算部分的直径;
S0——试验前试件计算部分断面面积.
此外,试件的表面要求一定的光洁度.光洁度对屈服点有影响.因此,试件表面不应有刻痕,切口,翘曲及淬火裂纹痕迹等.
一,实验目的:
1.研究低碳钢,铸铁的应力——应变曲线拉伸图.
2.确定低碳钢在拉伸时的机械性能(比例极限Rp,下屈服强度ReL,强度极限Rm,延伸率A,断面收缩率Z等).
3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能.
二,实验原理:
拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一.在单向拉伸时F——ΔL(力——变形)曲线的形式代表了不同材料的力学性能,利用:

可得到R—ε曲线关系.
三,实验所用的设备,仪器和工具
1,Zwick电子万能材料试验机 一台
2,游标卡尺 一支
3,记号笔 一支
4,低碳钢,铸铁试件 各一个

下一页