冲击、疲劳、光测等力学实验

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冲击试验

1、实验目的

（1）测定低碳钢的冲击性能指标：冲击韧度。 （2）测定灰铸铁的冲击性能指标：冲击韧性。 （3）比较低碳钢与灰铸铁的冲击性能指标和破坏情况。 2．实验设备和仪器 （1）冲击试验机

（2）游标卡尺 3．实验式样 4.实验原理与方法

使摆锤从一定的高度自由落下，撞断试样，读取试样在被撞断过程中所吸收的能量Uk，冲击韧度为

Ukαk=A

式中：A为试样在断口处的横截面积。 分别测试低碳钢、灰铸铁材料的冲击韧度值。

5.实验步骤

（1）测量试样的尺寸。

（2）了解冲击实验机的操作规程和注意事项。

（3）将试样安装好。注意在安装试样时，不得将摆锤抬起。

（4）抬起摆锤，使操纵手柄置于“预备”位置，销住摆锤，注意在摆动范围内不得有人和任何障碍物。

（5）将手柄迅速推至“冲击”位置，使摆锤摆动一次后将手柄推至“制动”位置。

（6）记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。 6．实验数据的记录与计算 材料 低碳钢 灰铸铁 试样缺口处的横截面面积 试样所吸收的能量 A/mm2 80 80 Uk/MJ 60 10 冲击韧度 αk/(MJ·m-2) 750 125

7.思考题

1.为什么冲击试样要有切槽？

答：模拟工程中实际构件有截面大小变化、沟槽、螺纹、螺孔等承受冲击的不利情况，即切槽处可能有应力集中，处于不利的三向拉应力状态，呈脆性断裂破坏。 2.比较低碳钢与灰铸铁的冲击破坏特点。

答：低碳钢有明显的塑形破坏，而铸铁是脆性破坏，断裂截面有明显区别。

疲劳实验

1实验目的

（1） 了解测定材料疲劳极限，S—N曲线的方法。 （2） 通过观察疲劳试样断口，分析疲劳原因。 （3） 了解所使用疲劳实验机工作原理和操作过程。 2实验设备

（1） 疲劳实验机。

（2） 游标卡尺。 3实验原理及方法

金属材料的疲劳实验可采用升降法（GB3075—82）和单点法(HB5152---1980)，其原理及方法详见2.3.5节。本实验使用单点法。

因为

则上式可写为

式中：K为加载乘数，它可根据实验机的尺寸a和试样的直径DMAX算出。在式样的应力确定后，便可计算出应施加的载荷P。载荷中包括套筒，砝码和加力架的重量G，所以应加砝码的重量实为

P′=P-G=K-G

4.实验步骤

（1）测量试样最小直径dmin （2）计算或查处K值

（3）根据确定的应力水平σ，由式P′=P-G=K-H计算应加砝码的重量P′ （4）将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与式样成为一个整体 （5）连接挠性联轴节 （6）加上砝码

（7）开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地加上砝码，并将计算器调零

（8）试样断裂，记下寿命N,取下式样。

（9）按照“单点法”测试原理，继续王成剩下5~7根试样的实验，绘制疲劳寿命曲线确定疲劳极限

P= Kσ

5.实验时应注意的事项

（1）未装试样前机制启动试验机，以免挠性联轴节甩出 （2）实验进行中如发生连接螺杆松动，赢立即停机重新安装 6.实验结果处理

（1）下列情况试样数据无效：载荷过高致试样弯曲变形过大，造成中途停机；断口有明显夹渣致使寿命降低

（2）将所得实验数据列表，然后以lgN为横坐标，σS-N曲线，并确定σ

-1

max

为纵坐标，绘制光滑的

的大致数值。

总结：通过老师的讲解，我了解了什么是金属疲劳以及金属疲劳试验所采用的方法有升降法与单点法，分析得到金属疲劳的原因。

光测法实验一光弹性实验

l.实验目的

(1)了解光弹性法的基本原理与测试方法。

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