材料力学实验(王亦恩).

1、材料力学实验材料力学实验材料力学实验的类型材料力学实验的类型 材料力学实验材料力学实验材料材料力学性能实验力学性能实验理论理论验证实验验证实验应力应力分析实验分析实验 材料拉伸压缩材料拉伸压缩材料力学实验一、低碳钢拉伸实验一、低碳钢拉伸实验1、实验目的、实验目的 观察、比较低碳钢观察、比较低碳钢(Q235钢钢)和铸铁的拉伸过程及和铸铁的拉伸过程及破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机械性能。械性能。 2、实验设备、实验设备（1）电子万能试验机；）电子万能试验机； （2）游标卡尺；）游标卡尺； （3）刻线机。）刻线机。材料力学实验试验设备试验

2、设备电子试验机电子试验机材料力学实验低碳钢：低碳钢：含碳量在含碳量在0.25%以下的碳素钢。以下的碳素钢。试件试件: :圆截面标准试件：圆截面标准试件：l=10d 或或 l=5d试验条件试验条件: :常温常温、静载静载10d5d3、实验概述、实验概述拉伸速度：拉伸速度： 5mm/min 材料力学实验1测定低碳钢拉伸机械性能测定低碳钢拉伸机械性能( (s ss、 s sb 、 d d、 y y ) )O FD DlFeFpFsFb线弹性阶段线弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段屈服强度屈服强度：0ssAF s s0bbAF s s抗拉强度抗拉强度：冷作硬化冷作硬化试验原理试验

3、原理（1）强度指标）强度指标0ppAFs比例极限比例极限：塑形变形弹性变形材料力学实验冷作硬化与冷作时效冷作硬化与冷作时效若在强化阶段卸载，短期内再若在强化阶段卸载，短期内再次加载，比例极限和弹性极限次加载，比例极限和弹性极限提高，而断裂时塑性变形却降提高，而断裂时塑性变形却降低，这种现象称为低，这种现象称为冷作硬化冷作硬化。若在强化阶段卸载，过一段时若在强化阶段卸载，过一段时间再次加载，比极限和弹性极间再次加载，比极限和弹性极限还有所提高，这种现象称为限还有所提高，这种现象称为冷作时效冷作时效。材料力学实验伸长率伸长率：%100001 llld d断面收缩率断面收缩率：%100010 AAA

4、y y工程中工程中%5d称为塑性材料；称为塑性材料；%5d 称为脆性材料；称为脆性材料；（2） 塑性指标塑性指标材料力学实验低碳钢拉伸试验现象低碳钢拉伸试验现象：屈服：屈服：颈缩：颈缩：断裂：断裂：t tmax引起引起材料力学实验注意：注意：1.1.低碳钢的低碳钢的s ss，s sb都还是以相应的抗力除以试样都还是以相应的抗力除以试样横截面的原横截面的原面积面积所得，实际上此时试样直径已显著缩小，因而它们是所得，实际上此时试样直径已显著缩小，因而它们是名义应力名义应力。2. 2. 超过屈服阶段后的应变还是以试样工作段的伸长量除以试超过屈服阶段后的应变还是以试样工作段的伸长量除以试样的原长而得，

5、样的原长而得， 因而是名义应变因而是名义应变( (工程应变工程应变) )。3. 3. 低碳钢的强度极限低碳钢的强度极限s sb是试样拉伸时最大的名义应力，并非是试样拉伸时最大的名义应力，并非断裂时的应力。断裂时的应力。材料力学实验其他金属材料在拉伸时的力学性能其他金属材料在拉伸时的力学性能1 1 其他塑性材料其他塑性材料材料材料锰钢锰钢强铝强铝退火球墨退火球墨铸铁铸铁弹性阶段弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段局部变形局部变形阶段阶段伸长率伸长率%5%5%5材料力学实验条件屈服极限条件屈服极限无屈服阶段的塑性材料采用无屈服阶段的塑性材料采用条件屈服极限条件屈服极限（规定非比例（规定非比例伸

6、长应力）伸长应力）s s p0.20.2塑性变形为塑性变形为0.20.2时的应力时的应力屈服极限屈服极限：衡量承载力的重：衡量承载力的重要指标要指标材料力学实验二、铸铁拉伸时的力学性能（灰口铸铁）二、铸铁拉伸时的力学性能（灰口铸铁） 拉伸速度：拉伸速度： 0.2mm/min材料力学实验2测定灰铸铁抗拉强度测定灰铸铁抗拉强度 s sbOFD Dl0bbAF s s抗拉强度抗拉强度：Fb材料力学实验铸铁拉伸破坏特点：铸铁拉伸破坏特点：应力应变曲线为一段微弯曲线应力应变曲线为一段微弯曲线; 无明显的直线部分，无明显的直线部分，无屈服、无屈服、无颈缩现象无颈缩现象; 在较小的应力下被拉断；在较小的应力

7、下被拉断；拉断前的变形小，拉断前的变形小，(1)(2)是典型的是典型的脆性材料脆性材料； (3) 唯一测定指标强度极限唯一测定指标强度极限bs试件拉断时所能承受的最大应力。试件拉断时所能承受的最大应力。材料力学实验典型断口比较典型断口比较铸铁铸铁低碳钢低碳钢铸铸 铁铁低碳钢低碳钢材料力学实验三三. 金属材料在压缩时的力学性能金属材料在压缩时的力学性能1 1、低碳钢的压缩实验、低碳钢的压缩实验E、p、s均与拉均与拉伸时基本相同伸时基本相同得不到强度极限得不到强度极限材料力学实验2 2、脆性材料的压缩实验、脆性材料的压缩实验灰口铸铁压缩时的灰口铸铁压缩时的s se e曲线曲线（1 1）压缩时强度极

8、限）压缩时强度极限和伸长率均比拉伸时大和伸长率均比拉伸时大的多的多（2 2）近似地满足胡克）近似地满足胡克定律定律（3 3）破坏时，断口与）破坏时，断口与轴线成轴线成50 55发生发生错动。错动。（4）测定压缩时的抗压强度）测定压缩时的抗压强度材料力学实验思考题 1. 低碳钢压缩曲线为什么会上翘？ 2. 为什么铸铁拉伸时表现为脆断而压缩时却有明显的塑性变形？材料力学实验. . 几种非金属材料的力学性能几种非金属材料的力学性能混凝土混凝土： 脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度端面未润滑时端面未润滑时的破坏形式的破坏形式端面润滑时的端面润滑时的破坏形式破坏形式材料力学

9、实验木材木材： 各向异性，顺纹方向的强度远大于横纹方各向异性，顺纹方向的强度远大于横纹方向的强度向的强度材料力学实验玻璃钢玻璃钢： 重量轻，比强高，成型工艺简单，耐腐性、重量轻，比强高，成型工艺简单，耐腐性、抗振性好。抗振性好。 各向异性，线弹性各向异性，线弹性材料力学实验VI. VI. 塑性材料和脆性材料的比较塑性材料和脆性材料的比较塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料断裂前有很大塑性变断裂前有很大塑性变形形断裂前变形很小断裂前变形很小抗压能力与抗拉能力抗压能力与抗拉能力相近相近抗压能力远大于抗拉抗压能力远大于抗拉能力能力延伸率延伸率 5%5%延伸率延伸率 5%5%可承受冲击载荷，适可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加