材料力学实验指导书答案

江西应用科技学院

《材料力学》实验指导书

编制人： 审核人：

江西应用科技学院城市建设学院

2015 年 5 月

1

实验项目一 低碳钢的拉伸实验

一、实验目的

1.了解微机控制万能材料试验机的工作原理，演示试验机的基本操作方法； 2.测定低碳钢的抗拉强度σb、屈服强度σS、伸长率δ及截面收缩率ψ；

3.观察低碳钢在拉伸过程中的现象和试样的破坏特征，分析断口破坏原因，绘制拉伸曲线图及断口示意图。

二、实验设备

万能材料试验机、游标卡尺、直尺。

三、实验原理

根据国标GB228-99《金属拉伸试验方法》中的规面积A0定，进行试件的加工和测量。金属材料拉伸实验常用的试件形状如图1-1所示，图中L0段称为标距，一般所说试件的变形就是指这一段的变形。Lc是平行长度， 两端是试验机夹持的部分。

试件在拉伸时，其尺寸、形状对实验结果有较大的影响，为了使实验测得的结果可以互相比较，必须按国家标准GB6397-99《金属拉伸试验试样》的规定，按标准制作试样。拉伸试样一般分为比例和定标距两种试样，表1-1给出圆形截面和矩形截面比例试样的国标规定，供读者参考。 对于一般板材仍按国家标准制成矩形截面试样时，截面面积A和试件标距L的关系为L=11.3A（长试件）

《材料力学》

实 验 指 导 书

蚌埠学院机械与电子工程系

1

实验一 塑性材料拉伸及塑性材料力学性能测试实验

1. 轴向拉伸实验 一、实验目的

1、 测定低碳钢的屈服强度ReL（?s）、抗拉强度Rm（?b）、断后伸长率A11.3（?面收缩率Z（?）。

2、 测定铸铁的抗拉强度Rm（?b）。

3、 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。

注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。

10）和断

二、设备及试样

1、 电液伺服万能试验机。 2、 0.02mm游标卡尺。

3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。把原始标距段L0十等分，并刻画出圆周等分线。 4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。

注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。比例试样的原始标距L0与原始横截面积S0的关系满足L0?kS0。比例系数k取5.65时称为短比例试样，k取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k取5.65。非比例试样L0与S0无关。

三、实验原理及方法

低碳钢是指含碳量在0.3％以下的碳素钢。这类钢材在工程中使用较广，在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。

绪言

一、材料力学实验的主要内容

材料力学实验是学习材料力学课程的一个重要环节。通过实验课能巩固和加深理解讲课中的基本理论知识，掌握材料机械性能及构件的应力与变形的测定方法。同时通过实验使我们学会使用有关的机器和仪器(如材料试验机，电阻应变仪??)，初步培养确定实验方案、正确分析和处理实验结果的能力，并树立起严肃认真的科学作风。实验的过程，也是集体密切配合的过程，只有在合理分工、密切配合、团结一致的情况下，才能顺利地完成每个实验。 材料力学实验，按性质可以分为以下三类： 1、测定材料力学性能的试验

材料的力学性能是指在力或能的作用下，材料在变形、强度等方面表现出的一些特性，如弹性极限、屈服极限、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧度等。这些强度指标是构件强度、刚度和稳定性计算的依据。此系列实验主要包括拉伸、压缩、扭转、冲击、硬度等，通过这类实验可以进一步巩固有关材料力学性质的知识和掌握材料特性数值的基本测定方法。随着科学技术的发展，新材料不断涌现，对每一种新材料所表现的力学性质都必须了解，才能正确使用，因而这一类实验是必不可少的。对材料力学性能的测定，应按国家标准(或部颁标准)的规定进行。 2、验证理论的实验

将实际问题抽象为理想的模型，再根

材料力学实验指导书

（适用于土木工程各专业，6学时）

专 业：_____________

班 级：_____________

学 号：_____________

姓 名：_____________

学 期：_____________

指导教师：_____________

华中科技大学 力学系

1

基本要求

实验前：

1. 通过网上预约实验时间和实验项目。按每个学生小班进行预约。 2. 必须预习并完成每项实验后面所附的思考题。 3. 必须了解实验室有关注意事项。

实验中：

4. 遵守各实验室相关规定和课程时间安排。 5. 按照实验指导书要求进行实验。 6. 实验中遇到问题及时向指导老师报告。 7. 保质保量完成实验项目。

实验后：

8. 将本实验指导书打印并装订成册 9. 认真完成实验报告。

10. 全部完成实验后，提交给材料力学任课教师。

2

实验一 金属材料的拉伸和压缩实验

实验日期：_____年____月____日 同组人：_____________________________

实验1.1 金属材料的拉伸实验

一、实验目的

1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度?s

材料力学实验指导书

中南林学院力学实验中心

二0一二年九月

1

目 录

绪 言………………………………………………………………………………. 1 实验一 试验机操作练习试验………………………………………………………3 实验二 材料拉伸实验报告…………………………………………………………4 实验三 低碳钢和铸铁压缩实验……………………………………………………9 实验四 圆轴扭转实验………………………………………………………………11 实验五 纯弯曲梁的正应力实验……………………………………………………14 附录：

电子式万能试验机………………………………………….…………………….…22

2

绪言

一、材料力学实验的主要内容

材料力学实验是学习材料力学课程的一个重要环节。通过实验课能巩固和加深理解讲课中的基本理论知识，掌握材料机械性能及构件的应力与变形的测定方法。同时通过实验使我们学会使用有关的机器和仪器(如材料试验机，电阻应变仪??)，初步培养确定实验方案、正确分析和处理实验结果的能力，并树立起严肃认真的科学作风。实验的过程，也是集体密切配合的过程，只有在合理分工、密切配合、团结一致的情况下，才能顺利地完成每个实验。

材料力学实验，按

材料力学实验指导书

中南林学院力学实验中心

二0一二年九月

1

目 录

绪 言………………………………………………………………………………. 1 实验一 试验机操作练习试验………………………………………………………3 实验二 材料拉伸实验报告…………………………………………………………4 实验三 低碳钢和铸铁压缩实验……………………………………………………9 实验四 圆轴扭转实验………………………………………………………………11 实验五 纯弯曲梁的正应力实验……………………………………………………14 附录：

电子式万能试验机………………………………………….…………………….…22

2

绪言

一、材料力学实验的主要内容

材料力学实验是学习材料力学课程的一个重要环节。通过实验课能巩固和加深理解讲课中的基本理论知识，掌握材料机械性能及构件的应力与变形的测定方法。同时通过实验使我们学会使用有关的机器和仪器(如材料试验机，电阻应变仪??)，初步培养确定实验方案、正确分析和处理实验结果的能力，并树立起严肃认真的科学作风。实验的过程，也是集体密切配合的过程，只有在合理分工、密切配合、团结一致的情况下，才能顺利地完成每个实验。

材料力学实验，按

低碳钢的拉伸实验

一、实验名称

低碳钢的拉伸实验。 二、实验目的

1．测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率Ψ； 2．观察低碳钢拉伸过程中的弹性变形、屈服、强化和缩颈等物理现象； 3. 熟悉材料试验机和游标卡尺的使用。 三、实验设备

1．手动数显材料试验机 2．MaxTC220试验机测试仪 3．游标卡尺 四、试样制备

低碳钢试样如图所示，直径d=10mm，测量并记录试样的原始标距L0。

五、实验原理

1. 材料达到屈服时，应力基本不变而应变增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力，此时的应力即为屈服极限σs。

2. 材料在拉断前所能承受的最大应力，即为强度极限σb。

3. 试样的原始标距为L0，拉断后将两段试样紧密对接在一起。量出拉断后的长度L1，伸长率为拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，即

??L1?L0?100% L04. 拉断后，断面处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率，即

A0?A1???100%

A0式中A0—试样原始横截面积；A1—试样拉断后断口处最小横截面积。

六、实验步骤

1．调零。打开力仪开关，待示力仪自检停后，按清零按钮，使显示屏上的按钮显示为零

C 61`材料的拉伸压缩实验

一、实验目的

1. 观察试件受力和变形之间的相互关系；

2. 观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观

察铸铁在压缩时的破坏现象。 3. 测定拉伸时低碳钢的强度指标（?s、?b）和塑性指标（?、?）；测定压缩时铸铁的

强度极限?b。 4. 学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。

二、实验设备

1. 微机控制电子万能试验机； 2. 游标卡尺。 三、实验材料

拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：

l0 l d0 图1 拉伸试件 图2 压缩试件

四、实验原理 1、拉伸实验

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。

对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于?l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B?点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；

B点为下屈服点。下屈服点

低碳钢和铸铁的扭转实验

一、实验名称

低碳钢和铸铁的扭转实验。 二、实验目的

1．测定低碳钢的剪切屈服极限 ?s及剪切强度极限?b； 2．测定铸铁的剪切强度极限?b；

3．观察比较两种材料扭转变形过程中的各种现象及其破坏形式，并对试件断口进行分析。 三、实验设备及仪器

1．扭转试验机 2．游标卡尺 四、试样制备

低碳钢和铸铁试样如图所示，直径d=10mm，分别测量并记录试样的原始标距L0。

五、实验原理

扭转实验是将材料制成一定形状和尺寸的标准试样，置于扭转试验机上进行的，利用扭转试验机上面的自动绘图装置可绘出扭转曲线，并能测出金属材料抵抗扭转时的屈服扭矩Ts和最大扭矩Tb。通过计算可求出屈服极限?s及剪切强度极限?b。

TsTb ?s? ?b?WtWt六、实验步骤

1、测量试件标距；

Wt ，其中：

??d316

2．选择试验机的加载范围，弄清所用测力刻度盘； 3．安装试样，调整测力指针；

4．实验测试。开机缓慢加载，注意观察试件、测力指针和记录图，记录主要数据，在低碳钢扭转时，有屈服现象，记录测力盘指针摆动的最小扭矩为屈服扭矩Ts，直至实验结束记录最大

材料力学性能

验 指 导 郑镇洙 编

哈尔滨工业大学

2005年2月

实书

实验一、金属拉伸试验

1. 实验目的

(1)熟悉拉伸试验机； (2)掌握拉伸试验方法；

(3)熟练掌握拉伸曲线意义及强度塑性指标的计算方法。

2. 实验用材料和试样

45钢退火态，d0＝10mm的圆形短比例试样。 每个实验小组领取拉伸试样两根。

3. 实验设备和仪器

(1)万能材料试验机；

(2)拉力传感器和位移传感器各一个；

(3)动态电阻应变仪及X－Y函数记录仪各一台; (4)引伸计一只用以测定规定残余伸长应力。

(5)标定器一台。

(6)游标卡尺(最小刻度值为0.01mm)、手锤、冲头或打标点机、钢字等。

4. 实验方法和步骤

4.1 课前预习

查阅拉伸试验相关国家标准，了解有关拉伸性能指标的定义及测试方法。

4.2 试样的准备

(1)了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上编号； (2)用游标卡尺测量试样横截面尺寸；

(3)在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为10等分，轻轻打上标点。

4.3 试验设备和仪器的准备

认真听取教师对本实验所用设备和仪器的讲解和观摩示范操作，然后动手做准备工作。

(1)了解所用设备和仪器的