力学性能实验设备

专业实验（1）

八：金属材料拉伸实验讲义

一、 金属拉伸实验目的

金属力学性能是承受外载荷而不发生失效的能力，力学性能的判据是表征和判定金属力学性能所用的指标和依据，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平，是评定金属测量质量的重要依据。金属拉伸实验是金属材料力学性能测试中最重要的方法之一。通过拉伸实验，可以测定材料的强度和弹性、塑性参数，为材料评价和选材提供了依据。同时熟练掌握电子万能材料实验机的使用和操作，帮助进一步理解金属材料的强度及弹性塑性性能参数的含义及测试方法。

二、 预习要求

要求学生实验前，认真阅读实验讲义以及相关参考资料，认真撰写预习报告。预习报告不合格的学生不允许参与实验。

三、 实验所需仪器设备

万能材料试验机

四、 金属拉伸试验原理

单向拉伸试验是研究材料机械性能最基本、应用最广泛的试验。由于试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据，一般工厂中都广泛利用其试验结果来检验材料的机械性能。试验提供的弹性模量、屈服强度、断裂强度、断裂总伸长率和断面收缩率等指标是评定材质和进行强度和刚度计算的重要依据。金属材料出厂时一般都要提供上述指标以供使用和参考。

进行单向拉伸试验时，外力必须通过试样轴线以确保材料处于单向应力状态。一般试验机

大连理工大学实验报告

学院（系）：材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级：材0701 姓 名： 学号： 组： ___

指导教师签字： 成绩：

实验一 金属拉伸实验

Metal Tensile Test

一、

实验目的 Experiment Objective

1、掌握金属拉伸性能指标屈服点ζS，抗拉强度ζb，延伸率δ和断面收缩率φ的测定方法。 2、掌握金属材料屈服强度ζ

0.2的测定方法。

3、了解碳钢拉伸曲线的含碳量与其强度、塑性间的关系。 4、简单了解万能实验拉伸机的构造及使用方法。

二、

实验概述 Experiment Summary

金属拉伸实验是检验金属材料力学性能普遍采用的极为重要的方法之一，是用来检测金属材料的强度和塑性指标的。此种方法就是将具有一定尺寸和形状的金属光滑试样夹持在拉力实验机上，温度、应力状态和加载速率确定的条件下，对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。通过拉伸实验可以解释金属

弹簧钢丝和弹性合金丝(上)

东北特殊钢集团大连钢丝制品公司 徐效谦

弹性材料是机械和仪表制造业广泛采用的制作各种零件和元件的基础材料，它在各类机械和仪表中的主要作用有：通过变形来吸收振动和冲击能量，缓和机械或零部件的震动和冲击；利用自身形变时所储存的能量来控制机械或零部件的运动；实现介质隔离、密封、软轴连接等功能。还可以利用弹性材料的弹性、耐蚀性、导磁、导电性等物理特性，制成仪器、仪表元件，将压力、张力、温度等物理量转换成位移量，以便对这些物理量进行测量或控制。 1 弹性材料的分类 1.1 按化学成分分类

弹性材料可分为：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铁基弹性合金、镍基弹性合金、钴基弹性合金等。 1.2 按使用特性分类

根据弹性材料使用特性，可作如下分类： 1.2.1 通用弹簧钢

(1)形变强化弹簧钢：碳素弹簧钢丝。 (2)马氏体强化弹簧钢：油淬火回火钢丝。 (3)综合强化弹簧钢：沉淀硬化不锈钢丝 1.2.2 弹性合金 (1)耐蚀高弹性合金 (2)高温高弹性合金 (3)恒弹性合金

(4)具有特殊机械性能、物理性能的弹性合金 2 弹簧钢和弹性合金的主要性能指标 2.1 弹性模量

钢丝在拉力作用下产生变形，当拉力不超过一定值时

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

《混凝土结构设计原理》 基本概念自测复习题

第一部分 绪论及材料力学性能 一、选择题

1．图1所示为一素混凝土梁，这种简图是否现实。（ b ）

A．现实； B．不现实。

2-1 素混凝土梁图2-12．截面尺寸和混凝土强度等级相同的钢筋混凝土梁与纯混凝土梁相比，其承载能力：c

A．有所提高 B．有所降低 C．提高很多 D．相同

3．截面尺寸和混凝土强度等级相同的钢筋混凝土梁与纯混凝土梁相比，其抵抗开裂的能力：c A．有所提高 B．有所降低 C．提高很多 D．相同

4．混凝土组成成分中最薄弱的环节是：

A．水泥石的抗拉强度 B．砂浆的抗拉强度

C．水泥石与骨料间的粘结 D．砂浆与骨料间的粘结

5．混凝土力学指标的基本代表值是：a

A．立方体抗压标准强度 B．轴

心受压设计强度

C．轴心抗压标准强度 D．立方体抗压平均强度

7．钢筋混凝土最主要的缺点是：c

A．使用荷载下带

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

2011年度个人工作总结

光阴如梭，转眼间在二分厂工作已经一年半了。在这一年半的时间里，我努力完成各项工作，不断学习，积极思考，个人能力逐步提高。在领导的指导和帮助下，在同志们配合下，较好地完成了实验室的各项工作，下面就将2011年工作总结汇报如下：

一、2011年的主要工作 1、全年共完成试样约1200套。

二、回顾一年来的工作，在取得成绩的同时，我们也找到了工作中的不足：

1、实验室的试验仪器都是很重要的设备，要遵照规定按期送检，应加强对试验仪器的维护和保养的重视程度。

2、实验室的相关文件不但记录和保存时要细心，更要保证及时。记录台账要及时更新，试验报告送达更要及时。我有时候这些工作做的不是很及时，再以后的工作里需要注意，避免造成不必要的麻烦。

3、技术协议一定要阅读仔细，不能漏掉每个小环节。尤其是特殊材料，更要细心。有不确定或不明白的地方及时沟通技术和经营人员。

4、各种材料组合的实验都要记录清楚、有序，为以后的实验打下坚实的基础。

三、实验室工作的一些建议：

1、一分厂和二分厂的拉伸试验机存在差异。同样的试样在两个分厂分别检验数值是不同的。大概有十几兆帕的相差。试验机都在鉴定合格期内，至今未找到原因。（个人认为是试样夹紧前清零和夹后

《材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能

1、 解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。

3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。

8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶

《工程材料力学性能》考试复习题

名词解释

1，循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力应力状态软性系数材料最大切应力与最大正应力的比值，记为α。：

2，缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。 3，缺口敏感度：金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。

4，冲击吸收功：冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功 5，过载损伤界：抗疲劳过载损伤的能力用过载损伤界表示。

6，应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏

7，氢蚀： 由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导

8，金属脆化。氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。微观断口上晶界明显加宽，呈沿晶断裂。

9，磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。

10， 耐磨性：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。

论述

1，影响屈服强度的因素：

① 内因：a金属本性及晶格类型b晶粒大小和亚结构c溶质元素d第二相 ② 外因：a温度b应变速率c

.

（1）、掌握金属力学性的基本概念。

（2）、了解各力学性能的衡量指标。

理解力学性能的基本概念。 金属材料与热处理

10中职（3）班、（四）班 2011-02-28至03-4

4

陈健

§2-2 金属的力学性能

对拉伸曲线各阶段分析。

挂图

习题册P5，填空题1-15和P6的判断题

金属力学的五大指标：

强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。

讲授、提问引导、图片展示、举例分析、

.

§2-2金属的力学性能；

各种机械零件或工具在使用过程中都要受到各种形式外力的作用。如弯矩、扭力的作用。这就要求金属材料必须具有一定的承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力说是金属材料力学性能。 用金属材料力学性能指标来衡量：

有五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。

一、强度：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或

断裂的能力，称为强度，强度的大小用应力表示。多以抗拉强度作为判别强度高低的指标。

拉伸试验过程的四个特殊阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。

强度指标：

a.弹性极限：Re=Fe/So b.屈服强度：Rs=Fs/So

试样产生屈服现象时所