材料力学性能硬度实验报告

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

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

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

《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

第一章 材料在单向静拉伸载荷下的力学性能

姓名：李沁 班级：高分子092班 学号：0903106B264 编号：18号 2. 解释下列力学性能指标的意义

（1）、E：弹性模量。表征材料抵抗正应变的能力。

（2）、σp：规定非比例伸长应力。为试样在加载过程中，标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。

σe：弹性极限。材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。 σs：屈服点。试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力称为屈服点。

σ0.2：表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。

（3）、σb：抗拉强度。试样断裂前所能承受的最大工程应力，用来表征材料对最大塑性变形的抗力。

（4）、n：加工硬化指数。表示冷变形强化材料流动应力数学表达式中的指数。

（5）、δ：断后伸长率。是试样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比。

ψ：断面收缩率。是试样拉断后，紧缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。

4. 常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用δ5和

δ10表示，说明为什么δ5﹥δ10？

答：δ：断后伸长

第一章 材料在单向静拉伸载荷下的力学性能

姓名：李沁 班级：高分子092班 学号：0903106B264 编号：18号 2. 解释下列力学性能指标的意义

（1）、E：弹性模量。表征材料抵抗正应变的能力。

（2）、σp：规定非比例伸长应力。为试样在加载过程中，标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。

σe：弹性极限。材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。 σs：屈服点。试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力称为屈服点。

σ0.2：表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。

（3）、σb：抗拉强度。试样断裂前所能承受的最大工程应力，用来表征材料对最大塑性变形的抗力。

（4）、n：加工硬化指数。表示冷变形强化材料流动应力数学表达式中的指数。

（5）、δ：断后伸长率。是试样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比。

ψ：断面收缩率。是试样拉断后，紧缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。

4. 常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用δ5和

δ10表示，说明为什么δ5﹥δ10？

答：δ：断后伸长

材料力学性能讲义

绪论：

一、材料：无机材料、有机材料 金属材料、非金属材料

高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维 陶瓷材料 复合材料 天然材料

工程结构材料、功能材料

信息、生物技术、新材料、环保

金属：良导电、热性，光泽，良好的延展性。自由电子、金属键（无方向性）

二、性能：力学性能，物理、化学性能，加工工艺性能

力学性能：金属材料在一定环境中在外力作用下所表现出来的抵抗行为。 分弹性性能与塑性性能。

力学性能指标：金属材料在外力作用下表现出来的抵抗变形及断裂的能力。

分应力、应变；强度指标、塑性指标及综合力学性能指标。

金属材料的失效形式：变形、断裂(含疲劳断裂)、磨损、腐蚀，以及加工失误

三、研究内容：

1）各种力学现象及行为、意义、本质概念的相互关系。

2）各种力学性能指标的概念、本质、意义，力学行为及其影响因素。 3）各种宏观失效方式的本质、机理、原因，各力学性能指标之间的相互关系及失效判据。

4）各种力学性能指标的测试技

11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 1.7决定金属屈服强度的因素有哪些？12

内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。

1.9试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。 固溶强化、形变硬化、细晶强化

1.10试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？21 韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕 裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。

1.13何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？

答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化

？1.20断裂强度与抗拉强度有何区别？

抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb