力学试验指导书

镇江技师学院数字制造系9内容提要本书为《材料力学》理论教学的配套教材——材料力学根本试验指导书。书题等内容。书中还介绍了有关仪器和设备的使用。学生试验须知事项。按预约试验时间准时进入试验室，不得无故迟到、早退、缺席。进入试验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。地吐痰。应马上向教师报告，准时检查，排解故障后，方能连续试验。定进展处理。7．试验过程中，同组同学要相互协作，认真测取和记录试验数据；物品携带出试验室。试验完毕，试验数据经教师认可前方能离开试验室。试验报告要求字迹端正、绘图清楚、表格简明、试验结果正确。试验一金属的拉伸试验一、试验目的观看拉伸过程中各种力学现象〔包括屈服、强化和颈缩等现象，并绘制其拉伸图；测定低碳钢在拉伸过程中几个主要机械性能：屈服极限σs，抗拉强度σb，延长率δ和截面收缩率φ；测定铸铁的抗拉强度σb；比较低碳钢与铸铁的机械性能的特点。二、设备和仪器液压式万能试验机；游标卡尺；锤头；冲头等。1、试样比较，对于试样的外形和尺寸1-1承受标准试样。本试验承受的试1-1所示，其do=10mm,Lo=100mm,1-12、原理材料的力学性能是由拉伸破坏试验来确定的。拉伸试验是将试样安装在液压万能试验机上进展的，用夹头将试样夹紧，并通过它对试样加载。利用试验机的自动绘图器绘制出低碳钢的力-伸长曲线〔1-2。应当指出，绘图器所绘制的拉伸变形ΔL试样的拉伸，还包括机器本身的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。试样开头受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘制出的曲线图最初一段是曲线，一旦试样被夹紧，在拉伸曲线上即消灭直线阶段，证明在这段范围内材料遵循虎克定律。载荷连续增至C材料消灭屈服现象，而拉伸曲线上消灭锯齿状线段，测力指针来回波动，在工程上将此FsΑo限，即σs=Fs∕Αo1-2屈服极限以后，材料抵抗变形的力量有所增加〔即强化，载荷增至B点时载荷最大Fb，对应的应力成为抗拉强度，记为σb1-2σb=Fb∕Αo最大载荷前材料的拉伸根本上是均匀分布的，以最大载荷开头，产生局部伸长和颈缩。细颈消灭后，截面快速减小，连续拉伸所需载荷也随之减小，直至KL1及断裂后的最小直径d1，则材料的延长率和截面收缩率按下式计算：式中：LoΑoL1Α1面面积。1-3铸铁拉伸图铸铁试样在承受拉力变形微小时就到达最大载荷。如图1-3所示。它没有屈服和颈缩阶段。其抗拉强度远低于碳钢的抗拉强度。1-3铸铁拉伸图其值仍为：σb=Fb∕Αo四、试验步骤1、低碳钢试样试样制备〔1〕为了便于观看标距范围内沿轴向的变样子况，在标距Lo10mm〔长试样〕5mm〔短试样〕刻划一条圆周线，将标距分为十格。在标距两端线上，打两个浅的冲眼，作为标距的标志，两标点间的连线应平行于试样的轴线。〔2〕用游标卡尺测量标距两端及中间这三个截面处的直径。在每一截面内沿相互垂直的两个直径方向各测量一次取其平均值，用所测得的三个平均值中最小的值计算截面面积A0，计算时取三位有效数字。试验机预备依据低碳钢的抗拉强度σbA0，估量试样的最大载荷，依据最大载荷的大小选择适宜的测力度盘。调整测力指针对准零点，并使随动指针与之靠拢。同时调整好自动绘图器。安装试样：先将试样安装在试验机下夹头内，再移动下夹头使其到达适当位置，并把试样上端夹紧。进展试验开动试验机使之缓慢匀速加载。留意观看测力指针的转动，自动绘图的状况和相应的试验现象。试样断裂后停机。有随动指针读出最大载荷Fb，并记录下来。取下试样，将断裂试样的两段对齐并尽量靠紧，用游标卡尺测量断裂后标距段的长度L1，再测量颈缩处的最小直径d1，用以计算断口处的最小截面积A1。2.铸铁试样全部步骤同上。五、对试验报告的要求附拉伸曲线和数据记录表依据屈服载荷及最大载荷计算屈服强度及抗拉强度依据试件前后的标距长度及横截面积计算延长率及断面收缩率。试验二金属硬度试验一、试验目的把握金属布氏、洛氏、维氏和显微维氏硬度的试验原理和测定方法；了解各种硬度试验方法的特点、应用范围及选用原则；学会使用各种硬度计。二、试验设备及仪器11读数放大镜 最小分度为0.01mm标准硬度块 不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一套三、试验原理1．布氏硬度试验4-1布氏硬度试验原理a)钢球压入试样外表b)试样外表残留压痕布氏硬度试验原理是用肯定直径D的钢球或硬度合金球，施加相应的试验力F压入试样外表〔图4-1a，经T样外表将残留压痕〔4-2b〕.测量d。求得压痕球形外表S。布氏硬度值〔HB〕就是试验力FS4-1布氏硬度试验原理a)钢球压入试样外表b)试样外表残留压痕通常布氏硬度值不标出单位。由于压头的材料不同，因此布氏硬度用不同的符号表示。当压头为淬火钢球时，其符号HBS〔450以下的材料HBW〔适450-650的材料。度值能反映金属在较大范围内各组成物的平均性能。2、洛氏硬度试验洛氏硬度试验的原理〔4-2〕与布氏硬度方法不同，它不是测定压痕的面积，而是测量压痕的深度，以深度的大小表示材料的硬度值。洛氏硬度试验所用的压头为120°的金钢石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球。洛氏硬度的优点在于操作简便快速；硬度值可在表盘上直接读出；压痕较小。可在工件外表进展试验；承受不同标尺可测定各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度。然而由于其压痕较小，代表性差，由于材料中有偏析及组织不均匀等缺陷，致使所测硬度值重复性差分散性大。4-2洛氏硬度试验原理图用金刚石圆锥体压头的试验过程HRC4-2洛氏硬度试验原理图用金刚石圆锥体压头的试验过程HRC及HRC硬度值的图解 c)HRB硬度值的图解四、试验步骤1、了解各种硬度计的构造原理，学习操作规程及安全事项，把握操作方法；2依据试样外形更换工作台；3、用标准硬度块校验硬度计；4、测定各种试样的硬度，记录试验结果。五、对试验报告的要求1、说明本试验使用的各种硬度计的型号及操作规程；2、分析各种试样的硬度试验方法与试验条件的选择原则，并附硬度试验结果；3、说明各种硬度值表示方法的含义。试验三金属冲击试验一、试验目的把握常温下金属冲击试验方法；了解冲击试验机构造、工作原理及正确的使用方法。二、试验仪器及设备摆锤式冲击试验机游标卡尺三、试验原理UVA和冲击韧性值a的一种试验方法。K k冲击试验通常在摆锤式冲击试验机上进展，其原理如图3-1所示。试验时将试样放在试验机支座上，使之处于简支梁状态。首先将摆锤举起至A位置，其预扬角为α，释放摆锤冲断试样后，摆锤扬到Cβ。3-13-1A处摆锤具有的能量为EAE＝PH＝Pl(1-cosα)AP——摆锤的重力l——摆锤旋转轴到摆心的距离试样冲断后，摆锤扬至CECE=Ph=pl(1-cosβ)C假设无视空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量〔即试样的冲击吸取功〕为：A=Pl(cosβ－cosα)KA的具体数值可依据βJ。将冲击KA除以试样缺口底部的横截面积S所得的商，就是金属材料的冲击韧性值aK N Ka=A/SK K NaJ/cm2。KKU KU 对于金属夏比U型缺口和V型缺口试样的冲击吸取功分别用A 和A 表示它们的冲击韧性值分别用a 和a KU KU 四、试验步骤依据国家标准规定，冲击试样可使用夏比UV型缺口两种试样。这两种试样的3-2ab所示。试样尺寸10×10×55mm2mm.尺寸偏差及外表3-2试验操作中应留意以下要点：试验时应检查试样尺寸，所用的量具精度0.02mm。试样前应检查摆锤空打时指针是否指零，1∕4.试样应紧贴支座放置，并使摆锤的刀刃打击在背向缺口的一面。应使用试样机所带的样规来放试样，以保证试样缺口位于两支座的中心。其偏0.05mm。常规冲击试验的温度一般应为10-35℃.3样。试验数据至少保存两位有效数字。五、对试验报告的要求1、画出冲击试样外形及尺寸，并注明材料牌号及其热处理状态。2、整理试验数据，确定其Αkak

3-2aU拉伸试验记录表试验材料试验材料热处理状态拉伸前的数据0最小横0横截面Ⅰ横截面Ⅱ横截面Ⅲ〔mm〕截面面0(1)(2)平均(1)(2)平均(1)(2)平均〔mm2〕拉伸过程中的数据屈服载荷F(N)C最大载荷F(N)b拉断试样后的数据断裂处直径d〔mm〕11断裂处截面积A〔mm2〕1(1) (2) 平均思考题Q235试述低碳钢与铸铁在拉伸曲线上的区分，并简述缘由。4－1各种试样的布氏硬度值材料材料试样热处理状态布氏硬度值HB4－2各