材料力学指导书12

1、实验二 金属材料的拉伸、压缩实验拉伸压缩实验是材料的力学性能实验中最基本最重要的实验，是工程上广泛使用的测定力学性能的方法之一。 一、实验目的1了解万能材料试验机的结构及工作原理，熟悉其操作规程正确使用方法；2测定低碳钢在拉伸时的屈服极限(屈服点) 和强度极限（抗拉强度），断后伸长率 和断面收缩率 ；3测定低碳钢压缩时的屈服极限(屈服点) ；4测定铸铁拉伸和压缩过程中强度极限；5观察低碳钢和铸铁拉伸和压缩时的变形规律和破坏现象；6比较两种材料受拉和受压时性能的差异和破坏断口。.二、实验设备1WE30型液压式万能材料试验机。2游标卡尺。三、拉伸和压缩试样由于试样的形状和尺寸对实验结果有一定影响，

2、为便于互相比较，应按统一规定加工成标准试样。图21a和b分别表示横截面为圆形和矩形的拉伸试样。是测量试样伸长的长 图（21）度，称为原始标距。按现行国家标准GB 639786的规定，拉伸试样分为比例试样和非比例试样两种。比例试样的标距与原始横截面面积的关系规定为 (21)式中系数565时称为短试样，113时称为长试样。对直径为的圆截面短试样，；对长试样，。实验一般采用短试样。非比例试样的和不受上列关系的限制。试样的表面粗糙度应符合国标规定。在图21中，尺寸称为试样的平行长度，圆截面试样l不小于；矩形截面试样不小于为保证由平行长度到试样头部的缓和过渡，要有足够大的过渡圆弧半径试样头部的形状和尺寸

3、，与试验机的夹具结构有关，图21所示适用于楔形夹具。这时，试样头部长度不应小于楔形夹具长度的三分之二。图（22）压缩试样通常为圆柱形，也分短、长两种(图22a和b)。试样受压时，两端面与试验机垫板间的摩擦力约束试样的横向变形，影响试样的强度。随着比值的增加，上述摩擦力对试样中部影响减弱。但比值也不能过大，否则将引起失稳。测定材料抗压强度的短试样(图22a)，通常规定l 3 。至于图22b所示长试样，多用于测定钢、铜等材料的弹性常数 E、及比例极限和屈服极限等。四、拉伸和压缩实验原理1低碳钢拉伸实验1）低碳钢的屈服极限及抗拉强度的测定：图23测定E后重新加载，当到达屈服阶段时，低碳钢的曲线呈锯齿

4、形(图11)。与最高载荷对应的应力称为上屈服点，它受变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。根据定义，一般将初始瞬时效应以后的最低载荷，除以试样的初始横截面面积，作为屈服极限，即 ( 22 ) 若试验机由示力度盘和指针指示载荷，则在进人屈服阶段后，示力被动指针停止前进，而主动指针开始倒退，并来回摆动，这时应注意指针的波动情况，捕捉指针所指的最低载荷（即屈服过程当中最小载荷）。屈服阶段过后，进入强化阶段，试样因塑性变形和其内部晶体结构得到调整，抵抗继续变形的能力有所增强，试样又恢复了抵抗继续变形的能力(如图23)。载荷到达最大值（即

5、最大载荷）时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“缩颈”现象，这表明已进入局部变形阶段。这时示力度盘的被动指针停留在不动，主动指针则迅速倒退，表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。根据定义，以试样的初始横截面面积除得抗拉强度，即 (23)图242）断后伸长率及断面收缩率的测定：试样的标距原长为，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，断后伸长率应为 （24）P图2502铸铁拉伸实验铸铁抗拉强度的测定： 因灰口铸铁在拉伸时的关系是一段微弯曲线（如图25所示），没有明显的直线部分，没有屈服和颈缩现象，延伸率也很小它的断裂是突然的，所以灰口铸铁是典型的脆性材料。铸铁拉断时的最大应力即为强度

6、极限，因为没有屈服现象，强度极限是衡量强度的唯一指标。由于脆性材料抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件的材料。铸铁拉断时，记下最大载荷，根据定义，以试样的初始横截面面积除得 lP0图26抗拉强度，即 (26)图25 3低碳钢的压缩实验压缩时低碳钢的屈服极限的测定：低碳钢压缩时的曲线如图26所示试验结果表明：低碳钢压缩时的弹性模量，屈服极限都与拉伸时大致相同必须指出的是低碳钢压缩时的屈服阶段并不像拉伸时那样明显，因此在确定屈服载荷时一定要特别注意，小心地观察。在缓慢而均匀地加载下，最初测力指针的移动是等速转动的，但在发生屈服时，测力指针的转动减慢，直至停止转动，停留时间很短（例如0.5秒），有时也

7、有出现回摆的现象，这就是屈服现象。指针停留时的载荷或指针往回摆的最低载荷即为材料的屈服载荷（注意指针的波动情况，捕捉屈服过程当中指针所指的最低载荷）屈服阶段以后，由于试件越压越扁，横截面面积不断增大，试件抗压能力也继续增高，因而没有最大载荷，所以得不到压缩时的强度极限那么除以试样的初始横截面面积，即为压缩时的屈服极限s （27）4铸铁的压缩实验图270P铸铁的抗压强度的测定：铸铁压缩时的曲线如图27所示试件仍然是在较小的变形下发生突然破坏的。破坏断面与轴线大致成45°50°的倾角。表明这类试件沿截面因剪切而破坏。铸铁的抗压强度极限比它抗拉强度极限高达45倍。脆性材料抗拉强度

8、低，塑性性能差，但抗压能力强，而且价格低廉，宜于作为抗压零件的材料。铸铁坚硬耐磨，易于浇铸成形状复杂的零部件，广泛用于机床床身、机座、缸体以及轴承座等受压零部件。所以压缩实验比拉伸实验更为重要。五、实验步骤1测量试样尺寸 实验之前量取拉伸和压缩的低碳钢、铸铁试件的直经（沿两个相互垂直的方向测量），以其平均值计算横截面面积；2根据试件的尺寸和材料，估计最大载荷，选定相应的示力度盘和摆锤重量。需要自动绘图时，事先应将滚筒上的纸和笔装好。3先关闭送油阀和回油阀，再开动油泵电机。待油泵工作正常后，开启送油阀将活动平台8升高约1左右，以消除其自重。然后关闭送油阀，调整示力度盘指针使它指在零点。 4安装拉

9、伸试件时，可开动下夹头升降电机以调整下夹头位置，但注意不能用下夹头升降电机给试件加载。5缓慢开启送油阀，给试件平稳加载。应避免油阀开启过大进油太快。实验进行中，注意不要触动摆杆或摆锤。 6实验完毕，关闭送油阀，停止油泵工作。破坏性实验先取下试件，再缓缓打开回油阀将油液放回油箱。7清理实验有关数据，在各仪器设备使用记录本上登记使用情况。8检查实验工具（球铰引伸仪、千分表、游标卡尺、直尺）是否收齐并清理实验场地，9加载时注意： 1）做低碳钢的拉伸试验：开始以测E的速率(加载速度不要代快)加载直至测出屈服载荷，屈服阶段后可增大实验速率但也不应使横梁上升速率超过30mm / min。最后直到将试样拉断

10、，记下最大载荷。取下试样，量试件拉断后的标距和最细的直经,试验机恢复原状。2）做铸铁的拉伸试验：其横梁上升速率也不要超过30mm / min，试样拉断后记下最大载荷。 3）做低碳钢的压缩试验：开始试验时横梁上升速率可大些，在试件与固定横梁快接近时，减慢横梁上升速率（或关闭送油阀，再重新打开），使横梁慢慢上升直至开始压缩试验，测出屈服载荷。注意：因低碳钢压缩没有最大载荷，故不要压至满载。4）做铸铁的压缩试验：开机方法同3），测出最大载荷，观察其断面的破坏情况。六、实验报告实验报告应以表格的形式表达实验结果；必要时还应附以文字说明，包括实验日期，实验温度和参照执行的标准等（见材料力学实验报告册）

11、七、设备工作原理同实验一设备工作原理1。八、预习及思考题预习实验二，并回答以下问题。（1）材料相同，直径相等的长试样和短试样，其断后伸长率是否相同？（2）实验时如何观察低碳钢的屈服极限? 测定为何要限制加载速率？实验三 金属材料的扭转实验工程实际中，有很多构件，如各种机器的轴类零件、弹簧、钻秆等都承受扭转变形。材料在扭转变形下的力学性能，如切变模量G、剪切屈服极限s和剪切强度极限b等，都是进行扭转强度和钢度汁算的重要依据，此外，试件承受扭矩时，材料处于纯剪切应力状态，是拉伸以外的又一重要应力状态，常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切应力状态下的机械性质有着重要意义。一、实验目的1验证扭转变形公式

12、，测定低碳钢的切变模量G。2测定低碳钢的剪切屈服极限s，低碳钢和铸铁的剪切强度极限b。3比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特征。 二、设备及试样1、瑞格尔RNJ500微机控制电子扭转机试验机 2、扭角仪 3、电子百分表。4、游标卡尺。5、试样。扭转试样一般为圆截面（如图31）。 为平行长度，安装扭角仪的、 两截的距离即为标距，如图32所示，在低碳钢试样表面上画两条纵向线和两圈圆周线，以便观察扭转变形。 图31 图32四实验原理及方法 验证扭转变形公式或测定切变模量G都需要准确测定试样的扭转角。扭角仪的构造原理及安装示意图如图32a所示。从图32a和b看出，若百分表指示的位移为，为旋转

13、半径，则A、B两截面的相对扭转角为 = （31）由材料力学知，在剪切比例极限内，圆轴扭转的变形公式为 = （32）式中为扭矩，为圆截面的极惯性矩。上式表明成正比。实验时，为扭转机施加于试样上的扭转力距，可直接测定，两者的线性关系是容易验证的。1、 低碳钢切变模量G测定：以低碳钢试样进行实验时，选取初扭矩和比例极限内最大试验扭矩，从，到分成n级加载，每级扭距增量为（如图33)， (33) 实验时，由到逐次增加扭矩增量加载过程中，对应着每一个扭矩都可侧出相应的扭角。实验重复三次，验明与成正比且重复性较好后，依照拉伸实验测定E的方法，选择测得的一组数据、，拟合为直线，求出拟合直线的斜率m为 ， i=

14、1，2， ，n (34)令公式(32)表示的直线的斜率与m相等从而求出 ， i=1，2，n (35)与扭矩增量对应的扭角增量是，加载中，若各级基本相等，就表明与的关系是线性的。以和代人公式(32)后可以求得 ，i=1，2，.n （36）这是按求得的切变模量。取Gi的平均值作为材料的切变模量，即 ， i=12，n (37)2、测定低碳钢剪切屈服极限和剪切强度极限：低碳钢试件在发生扭转变形时，其T曲线如图33所示，类似低碳钢拉伸实验，可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段，相应地有三个强度特征值：剪切比例极限、剪切屈服极限和剪切强度极限。对应这三个强度特征值的扭矩依次为、。 图33

15、 图34在加载过程中，试验机的记录装置可绘出T图。在比例极限内T与成线性关系。横截面上切应力沿半径线性分布如图34a所示。随T的增大横截面边缘处的切应力首先到达剪切屈服极限，而且塑性区逐渐向圆心扩展 形成环形塑性区如图(34b)所示。但中心部分仍然是弹性的，所以仍可增加，和的关系成为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区如图（34c）所示，在上出现屈服平台(如图33)扭矩峰值基本不动或稍有上升，相应的扭矩为。如认为这时整个圆截面皆为塑性区，则与 的关系为 或 （38）式中为抗扭截面系数。屈服阶段过后，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升但变形非常显著，试样的纵向画线变成螺旋线。直至扭矩到达极限值，试样被扭

16、断。与相应的剪切强度极限仍约定由公式(38)计算，即 （39） 3、铸铁剪切强度极限b的测定： 铸铁试样受扭时，变形很小即突然断裂。图接近直线如图35所示。如把它作为直线，可按线弹性公式计算，即 （310）低碳钢的抗剪能力比抗拉和抗压能力差，试件将会从最外层开始，沿横截面发生剪断破图（35）坏，如图36b所示，而铸铁的抗拉能力比抗剪和抗压能力差，则试件将会在与轴线成45°的螺旋面上发生拉断破坏。这是因为铸铁试件受扭时，材料处于纯剪切应力状态，在试件的横截面上作用有剪应力，同时在与轴线成±45°的斜截面上，会出现与剪应力等值的主拉应力和主压应力，如图36(a)所示。

17、45°45°21 (a) (b) (c)图36四、实验报告扭转实验报告，以表格的形式表达实验结果（见材料力学实验报告册）。比较低碳钢和铸铁两种材料的曲线。观察两种材料的扭转破坏断口，分析各自的破坏原因，并将结论写入实验报告。五、试验机工作原理及操作瑞格尔RNJ500扭转试验机工作原理如图37格尔RNJ500扭转试验机整机结构图，最大扭矩500N.m。 此部分转接实验四结尾点实测应力值和理论应力值进行比较，计算相对误差。在梁的中性层内，因，故只需计算绝对误差。注意：加载要均匀缓慢，测量时不允许挪动导线；小心操作，不要因超载压坏钢梁。图37整机结构图1、主要结构试验机主要由机架

18、导轨工作台面传感器座夹具减速机电机移动工作台及控制系统等组成，减速机（动夹头安装在其输出轴端）和电机安装在移动工作台上。2、工作原理扭转机的工作原理概述：固定扭转头装在支承扭转传感器的传感器座右边，一端与扭转传感器相连，一端与试样相连；活动扭转头固定在减速机输出连轴器上，电机输出连轴器与减速机相连；移动工作台可以在导轨工作台面上左右平稳移动；试验时由电机伺服控制器(安装在主机内部)发出指令驱动电机转动,电机通过输出连轴器带动减速机转动,减速机通过安装在其输出轴上的活动扭转头对试样施加扭力从而实现试样的扭转试验。在试验过程中，电机转动通过减速机带动活动扭转头运动，从而使试样受力，扭转传感器产生输

19、出信号；测控系统以单片机为核心，进行扭转试验控制及数据采集，采用高精度数据放大器及高精度A/D、D/A为主要外围电路，组成数据测量、数据处理等多个测控单元，把采集到的数据经过处理后送窗口显示或传输给计算机进一步处理。3、操作使用1）试样的安装：首先,打开主机电源开关,待测控系统完成开机自检后,按压“扭矩清零”和“扭角清零”按纽， 然后根据试样的形状来确定所用夹块的夹头衬套的类型。如果试样的夹持部分是圆形的,应使用V型夹块；如果试样的夹持部分是圆形铣扁的,则用方型夹块。在做圆形试样的试验时，直接把试样放在两型夹块中间，用专用扳手分别拧紧夹头两侧夹紧螺钉至试样基本处于夹头的中心位置，然后用同样方法

20、夹紧试样的另一端。在用方形夹块时,一定要用到夹头衬套,夹头衬套的作用是保证试样两端同心。方形夹块和夹头衬套各有两种规格,依据试样夹持部分的大小来确定。选择好夹块和衬套后，把夹头衬套和方型夹块放入两边的扭转夹头内，将试样放入中间，用专用扳手拧紧夹块。2）在试样装好后，如果扭矩显示窗口上显示的扭矩值不为零，则要按下【机械调零】键，显示窗口上显示机械调零为“是” ，调整减速机输入端的手轮至控制面板上“扭矩”显示窗口的数值为零，松开【机械调零】键，显示窗口上显示机械调零为“否”，再按压【扭矩调零】键，此时准备工作全部做好，可随时开始试验。4、控制系统可独立操作使用：a.系统自检：系统加电后首先进入5秒

21、钟开机自检状态，自检时显示屏显示该机的满量程试验扭矩值。b.显示介面介绍：本控制系统采用点阵液晶屏显示器如图329所示，以汉字或汉语拼音方式指示当前的结果与状态，操作按键即可以汉字方式显示，使用起来简单方便。为了更好的使用该试验机，请仔细阅读下面的功能介绍。（1）、进入独立使用状态控制器通电自检后自动进入使用状态；已进入计算机控制状态下，使用计算机控制软件中的脱机功能，即可进入脱离计算机使用状态。立使用状态下，显示器的显示窗口主要有5种界面状态组成，现分别介绍如下：、主接口状态（如图38示）A、测量数据区：该区指示出了试样当前的扭转力矩、扭转变形 、扭转角度等情况 （顺时针为正，逆时针为负）。

22、 B、一般状态指示区：在这一区域中状态名称以该字汉语拼音的第一个字母组合而成，或以常用的字母指示。具体含义如下：NZXZ扭转角限制。试验时当扭转角达到该设定值时将自动结束试验NJLC指示当前档位扭矩的量程CYSD采样速度（：低速12.5次/S ：中速50次/S：高速100次/S）V1起始试验速度V2变速试验速度当前扭矩：0.00000 N.m当前变形：0.00000 Deg当前扭角：0.00000 Deg扭矩速率：0.0000 N.m/S最大扭矩：0.0000 N.mNZXZ:1000.00 Deg NJLC:0010.000 N.m CYSD： LV1:0050E-0 V2:0500E-0

23、Deg (/min)顺时针 准备 无变形 机械调零：否图312图38接口状态C、工作状态指示区顺时针 / 逆时针：指示出了在当前状态下，试验开始后的扭转方向。 准备 / 试验：指示当前试验机的工作状态，是处于试验准备阶段，还是处于试验阶段。无变形 / 大变形：指示是否选择变形测量，以及变形的类型。、结果显示界面：在主界面下，按压结果显示键，即可进入该界面，若结果存在，则会在相应的结果名称后指示，若不存在则无输出。需要说明的是，某些结果是接近期望值的数，而不是期望值点的数。如：定载荷变形、定变形载荷。、数据参数界面：要进入该界面需按压相应的数字键，再按“数据参数”键即可。（参见“数据参数”键功能

24、介绍）。、状态参数界面：要进入该界面需按压相应的数字键，再按“状态参数”键即可。（参见“状态参数”键功能介绍）、工作状态异常指示界面：当系统状态异常时会自动进入此状态，进入后，首先排除异常原因后，按界面提示退出即可。（2）、按键功能介绍（控制面板图见图39）1）数字键：输入数据使用。2）状态参数：设定机器配置或进行机器标定时使用。3）数据参数：设置试验或打印所需的一些基本参数。4）扭矩量程：用来选择所需扭矩测量量程，每按一次该键，量程切换一档（循环切换）共有7档量程。所选档的量程值由显示主介面一般状态区的NJLC指示。一般情况下，试样理论极限扭矩值为所选档满量程的60%-70%为最佳。5）变形

25、选择：选择是否测量变形。选择结果由显示主介面的工作状态区的“无变形/大变形”指示。6）扭矩清零：其功能为设定扭矩测量值的起始零点。其使用存在以下两种情况：（1）程序清零：它把试样开始受力前的扭矩测量值记录下来，作为采集数据的起始零点，试验过程中采集到的数据减去起始零点即为实际测量值（此步由控制器自动完成）。若选定扭矩档位较大或起始零点偏差不大，即可使用该种调零方式。使用这种方式只需按压该键即可。（2）电路调零：它力求使试样未受力时的扭矩测量值输出为零。当试样未受力而扭矩显示值大于该档满值的5%时应进行电路调零。其操作步骤如下： 按压电路调零键，此时主界面窗口显示“电路调零”字样； 按压载荷清零

26、键； 重复、两到三次，直到主介面窗口的“当前载荷”基本不在发生变化为止7）扭角清零：设定当前扭转头位置为扭转起始零位。8）ENT：参数确认键，状态参数输入完成后，按压该键，则确认所输入的数据。9）电路调零：与扭矩调零键一起使用，实现扭矩的电路调零功能。10）变形清零：其功能为设定变形测量值的起始零点。11）结果打印：当试验完成后，在确认打印机已正确联机的情况下，按压该键即可打印出该试样的试验结果与试验曲线。禁止在未联接打印机或打印机未通电的情况下按压该键。否则系统会处于一直打印状态，而不能正常工作。12）结果显示：试验结束后从显示器读取试验结果及观察试验曲线。在“主界面”状态下按压该键即可进入

27、“结果显示”界面。13）试验结束：当试验过程中需要人为的结束试验时，按压该键，机器停止运行，试验结束。这时显示主界面的工作状态指示区“试验”字样变为“准备”14）试验开始：当试样已正确安装完毕，并且所需参数已输入完成后，按压该键即可进入试验过程。这时显示主界面的工作状态指示区“准备”字样变为“试验”。主机并以V1指示的速度运行。15）变速试验：在试验过程中，当需要改变试验速度时，即可按压该键，这时试验机将切换为V2所指示的速度运行。16）扭转方向：选择试验开始后横梁的运动方向，由显示主界面中工作 状态区的“顺时针/逆时针”来指示选择结果。17）机械调零：用来消除装夹试样时产生的额外附加扭矩。按

28、压此键液晶显示器 “机械调零”的当前状态将会改变，当显示“是”时可以进行机械调零，调零完闭，应将该状态调回“否”。图39控制面板18）停止：用来停止“顺时针”，“逆时针”键产生的夹头运动。19）快/慢：此键用来切换“顺时针”，“逆时针”键的速度。20）逆时针：此键用来在装夹试样时调整夹头位置以便夹紧试样21）顺时针：此键用来在装夹试样时调整夹头位置以便夹紧试样。5. 试验操作步骤（1） 检查各电缆连接是否完好； （2） 通电预热15分钟（先开主机，后开控制器）；（3） 按需要选择试样定位套及夹块；（4） 进行扭矩电路调零（按压“电路调零”键，再按“载荷调零”键，重复23 次）；（5） 选择扭矩

29、量程（选择原则：试样理论最大扭矩为所选档位的6070%左右）；（6） 选则是否使用大变形；（7） 设置试验速度：数字键“6”（第一速度）或“7”（第二速度）数据参数键数字键输入所需的速度ENT键；（8） 选择试验时扭转方向；（9） 将试样夹持在夹头固定端(右端)；（10） 进行载荷调零；（11） 在慢速条件下使用“顺时针”，“逆时针”键调整好左端夹头位置,夹紧试样；（12） 调整减速机输入端微调手轮，进行载荷机械调零；（13） 进行变形调零，扭角调零；（14） 按压“试验开始”键，观察试验过程至试验结束；（15） 观察试验结果，并打印报告；（16） 继续试验返回（4）；（17） 试验完毕，关机

30、，清理现场。6. 与计算机软件联机使用说明与计算机联机非常简单，只需在通信电缆正确连接的情况下，使用计算机的“联机”功能即可，控制器无需做任何操作，联机成功后，显示器显示“PC控制”字样，屏蔽控制器的所有操作功能（操作盒除外），控制权交于计算机。（1）运行方法：单击WINDOWS 的【开始】， 在【开始】菜单下的【程序】子菜单中，单击试验程序名 Reger Test，启动后其主屏幕显示如图（310）所示，它包括：1）、 主菜单：主菜单用于Reger Test 控制系统软件功能的选择调用，可以用鼠标或键盘进行操作。图310屏幕显示2）、 工具条：用于Reger Test 控制系统软件常用功能的调

31、用，可以用鼠标或键盘进行操作。 3）、 曲线显示区：用于显示试验曲线。曲线显示区中的“向上、向下”、“向左、向右”按钮键用于调整曲线显示时的座标。 4）、 扭矩显示区：用于显示扭矩值。【清零】键，扭矩调零5）、 变形显示区：用于显示变形值。【清零】键，变形调零。 6）、时间显示区：用于显示系统时间。 7）、速度显示区：用于显示当前系统运动速度。【设置】键，置主菜单和工具条中慢速、快速、及运行的速度。 进入主屏幕以后，确认控制器与计算机的串口通讯电缆已经正确连接，打开控制器电源，等待控制器进入正常工作状态后，单击主屏幕菜单中【通讯】”项，设置与控制器连接的计算机串口（COM1、COM2)，设置好

32、串口以后，单击主屏幕菜单中【联机】项连接控制器，连通后控制器的显示窗口将显示“PC”字样，不显示“PC”字样表示未连通。（2）试验方式，显示如图311所示图315 图311 试验方式根据自己所要做的试验，选择对应的试验方式，选定后，单击【确定】键，系统将自动转换为用户所选试验方式，并在主屏幕的标题中显示用户所选试验方式，前一组所作试验数据被清除。单击【下一步】，进入硬件设置画面。注意：单击【确定】键前，如果前一组所作试验数据未保存，可单击【取】消键，放弃选择并且返回主屏幕，保存试验数据。（3）硬件设置，显示如图312所示不同量程的扭距传感器、角度传感器，设定在不同的数据信道上。根据自己试验的需

33、要选择相应的传感器。选择角度传感器时，如果选择的是绝对位移传感器，系统的曲线将自动转换为“扭距位移”曲线；修改硬件设置单击【确定】后，建议退出Reger Test 控制系统、关闭控制器电源，等待分钟，重新打开控制器电源、运行Reger Test 控制系统软件，待控制器进入正常工作状态，联机且设置好其它参数即可进行试验。（4）软件设置，显示如图313示在软件设置中，用户可以根据自己的需要，选择试验结束后试台是否返回起始位置，返回时以用户设定的快速键的速度返程；用户根据试样断裂时的特点填写断裂条件，有助于系统正确判断试样断裂。 图312硬件设置313 软件设置1）试验结束条件 文本框1：填写扭距大

34、于等于多少时，开始监测试样判断的值； 文本框2：填写扭距小于等于最大扭距百分之多少时，判断为试样断裂；文本框3：填写扭距大于等于多少牛.米时，试验结束；文本框4：填写角度大于等于多少度时，试验结束；文本框5：填写角度大于等于多少度时，切换到扭角传感器； 2）速度切换 角度条件切换：当角度达到度时（相应的文本框中输入速度切换点的角度），速度切换为度/分钟（相应文本框中输入相应的切换速度）； 扭距条件切换：可在扭距达到牛.米时（文本框中输入速度切换点的扭距值），速度切换为度/分钟（相应文本框中输入相应的切换速度）；3）试验开始设置：在该复选框中根据需要选择扭距自动清零、角度自动清零。单击【下一步】

35、，进入环境参数设置画面。（5）环境参数 显示如图314所示试样个数：定义一组试验的试样个数。其余参数不参与试验，只作为打印报告的表头资料使用。修改参数时，可以通过键盘向组合框直接输入，也可以从组合框列表中选择以前输入的参数。如果输入的资料出现类型错误，系统将给以警告。修改环境参数，单击【确定】键后，修改的参数被保存。单击【下一步】进入运行参数画面。图314 环境参数图315 运行参数（6）运行参数，显示如图315所示1）、纵坐标：用于直接调整扭距的坐标满度。2）、横坐标：用于直接调整角度的坐标满度。3）、试验速度：设置试验时所需要的速度，也可以通过主屏幕速度显示区的设置键来设置。4）、标距：做

36、试验所需要的原始标距，用来计算延伸率。5）、试样尺寸：如试样形状为管材，则表示内径、外径。试样形状为棒材，则表示直径。6）、试样号：选择一组试样中的某一个试样，也可以用四个“箭头”钮选择。7）、预加扭距：做试验时，需预加的扭距。8）、试样形状：定义一组试验的试样形状。 注意： 输入资料后必须敲回车键，或按确定键方被认为输入资料有效。在运行参数设置中，一组试样的资料只有试样尺寸不是唯一的。（7）运行结果 重新计算，显示如图316所示如果用户对某一个测试过的试样的参数（如：试样尺寸，标距等参与数据处理的参数）进行修改，修改后打开此窗口单击【重新计算】键，输入要重新计算资料的试样号，确认后系统将重新

37、对该试样进行计算。确认打印机在正常工作状态，单击【打印报告】键，可以打印试验报告。30 图316 运行结果（8）打印方法，显示如图317所示打印的方法分为： a.同张纸打印报告、曲线（在一张纸上打印报告和曲线,上半部为报告、下半部为曲线）。b.打印报告（只打印一组试样的报告不打印曲线）。c.打印一组曲线（只打印一组试样的曲线不打印报告）。 d.打印单条曲线（打印一组试样中的某一条曲线，写入试样号）。 e.打印单条曲线局部放大（打印一组试样中的某一条曲线的局部曲线，选定区域写入试样号；上半部为曲线局部、下半部为该曲线整幅）。（9）资料选择，显示如图318所示 可以根据材料的特性选择所要测试的数据

38、资料，单击确定】后，运行结果、报告将按选择的资料显示、打印；单击取消表示放弃所做的修改。 “平均值表示”是一组试样结果的平均值； “中位数表示”是一组试样结果的中位数。 图图317 打印方法图318资料选择（10） 工具条，显示如图319所示 图319 工具条工具条按钮的功能依此是：新的试验、调出资料、保存资料、打印、废除一个试样、废除一组试样、曲线显示、曲线遍历、运行试验、停止试验停止旋转、慢速顺时针旋转、慢速逆时针旋转、快速顺时针旋转、快速逆时针旋转、退出。单击按钮可以直接调用所选功能。（11）主菜单及其它功能： 1）.主菜单：. 文件：包括新的试验、调出资料、保存资料、删除资料、打印报告

39、、输出到Excel2000、退出。新的试验：开始下一个试验。 调出资料：调出以前保存的试验资料。 保存资料：保存试验资料以便以后查询。 删除资料：删除保存过的不要的资料。 打印报告：a.同张纸打印报告、曲线 b.打印报告 c.打印一组曲线 d.打印单条曲线 e.打印单条曲线局部放大 输出到Excel2000：将试验报告的内容传给第三方数据处理软件Microsoft Excel2000 退出：退出 Reger Test 控制系统软件。 .系统配置：包括硬件设置、软件设置、运行参数、环境参数、系统校验。 硬件设置：切换用户试验所要的扭距传感器、扭角传感器、小角度扭转传感器。 软件设置：设置判断试样

40、断裂时，试验要求的条件、是否返程。 运行参数：设置运行试验、数据处理的参数。 环境参数：设置打印报告所需的参数。 系统校验：对用户指定的传感器进行校验。 .曲线：包括显示曲线、（多条单条）曲线、曲线遍历、曲线还原。显示（多条单条）曲线：如果用户选择“显示（多条单条）曲线”被打“”为显示多条曲线，否则显示用户指定的单条曲线。 曲线缩放：激活曲线显示窗口，用户可以通过拖拽窗口来缩放窗口中的曲线。 曲线遍历：遍历曲线上所有记录的资料点，窗口扭距，变形窗口予以显示。曲线还原：还原被缩放的曲线。 .运行结果：包括结果显示、数据选择、切变模量。 结果显示：显示试样的试验结果。数据选择：选择要重新计算或打印

41、的数据项。切变模量：手动或自动选取弹性段。 .工具：包括废除一个试样、废除一组试样、扭距硬件调零、计算器。 废除一个试样：废除用户指定的一个试样的试验资料。 废除一组试样：废除一组试样的试验资料。扭距硬件调零：清掉夹具对扭距传感器所加扭距，便于小档位下正常采集资料。 计算器：为了配合用户的方便，在不退出试验的情况下，为用户提供计算器功能。 注：“计算器”取自“Windows9x”中的“附件”具体的使用方法请参考“Windows9x”使用说明书。 .控制盒：运行、停止、慢顺转、慢逆转、快顺转、快逆转。 运行：试验开始运行。 停止：终止试验或停止旋转。 慢顺转、慢逆转、快顺转、快逆转：以用户设定的

42、速度旋转。 .通讯：联机、串口设置。 联机：连接计算机与RG控制器的通讯。 串口设置：设置计算机与RG控制器的通讯信道。 .关于：Reger Test 控制系统软件的版权说明。 2）.其它功能: .曲线局部放大：只有在曲线显示区，曲线有显示时才可以使用。使用时按下鼠标左键移动鼠标出现反色“距型区域”（将要放大的区域），放开鼠标左键该区域被放大。.状态条：在主屏幕的最下面，用于做一些操作的提示和传感器量程的提示。 注意：曲线放大或遍历状态必须还原才能进行其它操作。七、及思考题 参看材了料力学教材中有关圆轴扭转及其应力状态分析的有关章节。预习实验三及电子扭转试验机的基本工作原理和操作。回答以下问题

43、。 1低碳钢试样的直径为，约为120MPa，试问测定G时最大只能取多少? 2如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏? 3比较低碳钢的拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者有什么明显的差别实验四 弯曲正应力一、实验目的1、初步掌握电测方法和多点应变测量技术。2、测定梁在纯弯曲和横力弯曲下的弯曲正应力及其分布规律。二、实验设备1、CM-1A-10型数字静态应变仪2、BWQ-1型纯弯曲梁实验装置3、测力仪三、实验原理在载荷作用下的矩形截面梁如图（41）所示。在梁的中部为纯弯曲，弯矩为。在左、右两端长为的部分内为横力弯曲，弯矩为。在梁的前后两个侧面上

44、，沿梁的横截面高度，每隔贴上平行于轴线的应变片。图中编号带撇的应变片表示贴在背面。温度补偿块要放置在钢梁的附近。对每一待测应变片联同温度补偿片按半桥接线，如图41（b）所示。测出载荷作用下各待测点的应变，由胡克定律知 （41）图41另一方面，由弯曲公式，又可算出各点应力的理论值。于是可将实测值和理论值进行比较。实验采用增量法。估算最大载荷时，使它对应的最大弯曲正应力为屈服极限的（0.70.8），即（0.7 0.8）。选取初载荷0.1。至可分成四级或五级加载，每级增量即为。四、电测应力分析原理电阻应变仪是测量微小变形的仪器，CM-1A-10型数字静态应变仪是电阻应变仪的其中一种。对于梁的纯弯曲实

45、验及主应力测定实验，采用静态应变测试仪来测量变形是最为合适的。1、电阻应变片电阻应变片是由金属电阻丝往复绕成敏感栅用粘结剂固定在绝缘基底上，两端加焊引出线，并加盖复盖层而成的，其构造如图42所示。其电阻值多采用，使用时将电阻应变片用专用胶水（例如502胶）牢固地粘贴在试件的欲测部位，若试图42件在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随之变形，从而引起电阻丝电阻值发生变化。实验结果表明，在一定应变范围内，电阻丝的电阻改变率与应变成正比，即： （42）图图43式中K称为应变片的灵敏系数，它是电阻应变片的重要技术参数。2、应变电桥电阻应变片因随构件变形而发生的电阻变化R，通常用四臂电桥（惠斯顿电桥

46、）来测量。如图43所示，图中四个桥臂和的电阻分别为和。在对角节点上接电压为的直流电源后，另一对角节点为电桥输出端，输出端电压为，且 （43）由欧姆定律知故得 ，代入（33）得 （44）当电桥平衡时，。由上式得电桥的平衡条件为： （1）全桥测量电路若电桥的四个臂4均为粘贴在构件上的电阻应变片，所构成的电桥称为全桥测量电路。构件受力后，电阻应变片的电阻变化为（i1、2、3、4），从而引起电桥输出端电压的变化。如果电桥的四个臂皆为相同的四枚电阻应变片，其初始电阻都相等，即，则输出端电压的变化为： （45）根据公式（42），上式可写成： （46）（2）半桥测量电路若电桥的四个臂中只有R1和R2为粘贴在

47、构件上的电阻应变片，其余两臂则为电阻应变仪内部的标准电阻，这种情况称为半桥测量电路。设电阻应变片的初始电阻R1R2R。构件受力后，电阻应变片的电阻变化为和，此时，由于（即），则输出端电压的变化为： （47）（3）温度补偿片温度的变化对测量应变有着一定的影响，消除温度变化的影响可采用以下方法。实测时，把粘贴在受载荷构件上的应变片作为R1，若温度发生变化，则应变为，其中是因载荷引起的应变，是因温度变化引起的应变。以相同的应变片粘贴在材料和温度都与构件相同的补偿块上，作为R2，其应变。以R1和R2组成测量电桥的半桥，电桥的另外两臂R3和R4为测试仪内部的标准电阻，则：由上式可见，利用这种方法可以有效

48、地消除了温度变化的影响，其中作为R2的电阻应变片就是用来平衡温度变化的，称为温度补偿片。2、 工作原理图图44 图44为静态应变测试仪的原理方框图，电压变换器供给应变电桥稳定的直流电压，构件受力后，应变电桥产生的微弱电压信号UBD，通过放大器放大和有源滤波器滤波，变为放大的模拟电压信号，经A/D转换器，最后将电压转换成数字量。因应与成正比，经过标定（仪器出厂前已完成），再将电压量转换成应变。这样，应变仪显示表头显示的数字即为的值，即测试仪读数（）。五、设备工作原理及操作（一）、CM-1A-10型数字静态应变仪工作原理：（1）选定测量方法（单臂测量、半桥测量、全桥测量）：、单臂测量的联接：各使用单臂测量的，其接线方式是测点接工作片，并且所对应的两个钮子开关全部拨向单臂，补偿接线端子的与之间连接温度补偿应变片。、半桥测量的联接：各使用