【正文】 1177。 41 5．卸載。初載荷 0F 時(shí)應(yīng)變儀調(diào)平衡，載荷增加 F??后。 二、設(shè)備和儀器（同167。需根據(jù)環(huán)境與試驗(yàn)的要求選用 導(dǎo)線。首先把測點(diǎn)表面用砂輪，銼刀或砂紙打磨；使測點(diǎn)表面平整并使表面光潔度達(dá) 6? 。 2．壓桿試件。 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 根據(jù)加載方案，逐級加載，逐級逐點(diǎn)測量并記錄測得數(shù)據(jù)，測量完畢，卸載。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 電阻應(yīng)變儀及預(yù)調(diào)平衡箱。 這里采用的增量法加載，每增加等量的載荷△ P，測得各點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)變增量為△ 實(shí)i? ，求出 △ 實(shí)i? 的平均值 實(shí)i?? ，依次求出各點(diǎn)的應(yīng)力增量△ 實(shí)i? 為： △ 實(shí)i? = E先將試件的一端裝入扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭，然后，將另一端裝入主動夾頭，用扳物擰緊夾緊螺栓，圖 51 機(jī)械式扭角儀 26 防止試驗(yàn)時(shí)打滑。但它們的 基本原理是相同的， 都是將試件某截面 25 圓周繞其形心旋轉(zhuǎn)的弧長與其另一截面 圓周繞其形心旋轉(zhuǎn)的弧長之差進(jìn)行放大 后再測讀。 6．鑄鐵試件的試驗(yàn)步驟與低碳鋼相同，可直接用電動加載，記錄試件破壞時(shí)的最大扭矩值。 圖 46 截面上剪應(yīng)力分布圖 繼 續(xù)給試件加載，試件再繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強(qiáng)化。拉桿下行的結(jié)果，一方面揚(yáng)起擺錘來平衡加載夾頭加在試樣上的力偶，使試件受到扭矩的作用，另一方面帶動撥桿、推桿，使指針旋轉(zhuǎn)，從而在 20 圖 44 NN— 100 型扭力試驗(yàn)機(jī)測力機(jī)構(gòu)圖 1— 反向杠桿， 2— 變支點(diǎn)杠桿， 3— 拉桿， 4— 擺錘， 5— 撥桿， 6—推桿， 7— 指針， 8— 限位開關(guān)， 9— 大杠桿， 10— 擺桿， 11— 平衡鉈，12— 滑架， 13— 調(diào)節(jié)輪， 14— 調(diào)零手輪， 15— 輪， 16— 繩輪 表盤上顯示試樣所受的扭矩。 m）、 曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)為扭矩，橫坐標(biāo)為試件轉(zhuǎn)動端的絕對扭轉(zhuǎn)角。再擰緊螺母。 m（ 20Kg注意：必須切實(shí)避免急劇加載。由于指針轉(zhuǎn)動速度的減慢不十分明顯，故還要結(jié)合自動繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的的拐點(diǎn)來判斷和確定 Ps。 二、設(shè)備和量具 1．萬能材料試驗(yàn)機(jī) 2．游標(biāo)卡尺 三、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試樣一般制成圓柱形，高 ho 與直徑 do 之比在1～ 3 的范圍內(nèi)。最后試樣斷裂。試車的目的是檢查包括自動繪圖裝置在內(nèi)的試驗(yàn)機(jī)工作是否正常。 五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟 1．低碳鋼試樣的拉伸實(shí)驗(yàn) 1）測定試樣的截面尺寸 —— 圓試樣測定其直徑 d0 的方法是：在試樣標(biāo)距長度的兩端和中間三處予以測量，每處在兩個(gè)相互垂直的方向上各測一次，取其算術(shù)平均值，然后取這三個(gè)平均數(shù)的最小值作為 d0；矩形試樣測 三個(gè)截面的寬度 b與厚度 a，求出相應(yīng)的三個(gè) A0，取最小的值作為 A0。 ④試驗(yàn)時(shí)，不得觸動擺錘，以免影響試驗(yàn)讀數(shù)。調(diào)好回油緩沖器的旋鈕，使之與所選的量程相同。 做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了適應(yīng)不同長度的試樣，可開動下夾頭的電動機(jī)使之帶動蝸桿、蝸桿帶動蝸輪、蝸輪再帶動絲桿，可控制下夾頭上、下移動，調(diào)整適當(dāng)?shù)睦炜臻g。 9．實(shí)驗(yàn)完畢，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)教師認(rèn)可后方能離開實(shí)驗(yàn)室。在工程上，各種材料的力學(xué)性能是設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)不可缺少的依據(jù)。 二、驗(yàn)證理論公式的正確性。 10．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求字跡端正、繪圖清晰、表格簡明、實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確。 （ 2）測力部分 裝在試驗(yàn) 機(jī)上的試樣受力后，它受力大小，可在測力盤上直接讀出。 ③安裝試樣。 8 ⑤在使用機(jī)器的過程中，如果聽到異聲或發(fā)生任何故障應(yīng)立即停車（切斷電源），進(jìn)行檢查和修復(fù)。 A0 的計(jì)算精確度：當(dāng) A0≤ 100mm2時(shí) A0 取小數(shù)點(diǎn)后面一位，當(dāng) A0＞ 100mm2 時(shí) A0 取整數(shù)。 4）試車正常后，正式實(shí)驗(yàn)即可開始。根據(jù)測得的 Pb可以按 0/ APbb ?? 計(jì)算出強(qiáng)度極限 b? 。目前常用的壓縮試驗(yàn)方法是兩端平壓法。 低碳鋼的壓縮圖（即 P 一△ 1 曲線）如圖 2— 2 所示， 超過屈服之后，低碳鋼試樣由原來的圓柱形逐漸被壓成鼓形，即如圖 2— 4。待試樣與上承墊接觸受力后，用慢速預(yù)先加少量載荷，然后卸載接近零點(diǎn)，檢查試驗(yàn)機(jī)包括自動繪圖部分）工作是否正常。 m） 500N （ 4）安裝試件 —— 先將試件的一端放在固定夾頭 2 中，搖動調(diào)距手柄 3，使活動夾頭 1 連同與它在一起的齒輪箱 17 沿傳動主軸 8 和水平導(dǎo)軸 4 移動，使試件另一端插入活動夾頭中后，再予以夾緊。 （ 8）注意事項(xiàng) ①機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操作者不得離開。 m（ 如所加扭矩超過了所用的測力量程，則揚(yáng)起的擺桿上的一個(gè)彈簧片就會使限位開關(guān)動作，切斷電源，自動停車。當(dāng)達(dá)到 Mn 一 ? 曲線上的 C 點(diǎn)時(shí)，試件被剪斷。 五、思考題 圖 47 鑄鐵的扭轉(zhuǎn)圖 圖 48 試沖受扭的應(yīng)力分布圖 23 1．低碳鋼與鑄鐵試樣破壞等情況有何不同？為什么。 圖 5— 1 所示的是一種機(jī)械式測角儀。 4．用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上 的手搖裝置，施加扭矩到（ Mn） max，與此同時(shí)，檢查扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)和扭角儀的運(yùn)行是否正常，然后卸載到（ Mn） min 以下少許，處于待令工作狀態(tài)。 實(shí)i?? （ 7— 1） 把△ 實(shí)i? 與理論公式算出的應(yīng)力增量： 28 △ 理i? = ziJ YM?? （ 7— 2） 加以比較從而驗(yàn)證理論公式的正確性。 帶有橫臂的空心圓軸，見圖 8— 1。以上過程可重復(fù)一次，檢查兩次數(shù)據(jù)是否相同，必要時(shí)對個(gè)別點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)復(fù)測， 32 以得可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3．靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑為止。通常靜應(yīng)變測定用雙蕊多股平行線。 7） 三、試樣 采用圖 21 所示的鋁合金偏心拉伸試樣， Ra 和 Rb 為沿應(yīng)變方向粘貼的應(yīng)變片，另外有兩枚粘貼在與試樣材質(zhì)相同但不受載荷的鋁塊上的應(yīng)變片，供全橋測量時(shí)組橋之用。記錄儀器讀數(shù) du? 。試驗(yàn)臺和儀器回復(fù)原狀。 圖 31 五、沖擊實(shí)驗(yàn)形式 簡梁式彎曲沖擊實(shí)驗(yàn) 肱梁式彎曲沖擊實(shí)驗(yàn) 拉伸沖擊實(shí)驗(yàn) 簡梁式彎曲沖擊實(shí)驗(yàn)工程中最常用 六、實(shí)驗(yàn)方法與步驟 測量試件尺寸，要測量缺口處的試件尺寸 。40177。數(shù)據(jù)列表記錄。 為了測定偏心距 e，可如圖 23 組橋。 3．學(xué)習(xí)組合載荷作用下由內(nèi)力產(chǎn)生的應(yīng)變成份分別單獨(dú)測量的方法。 ：應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變儀之間用導(dǎo)線連接。 ：為使應(yīng)變計(jì)與被測試件貼得牢 ,對測點(diǎn)表面要進(jìn)行清潔處理。 (a) (b) 圖 二 三 、 試驗(yàn)儀器、裝置與工具 1．壓桿試驗(yàn)臺。 2．儀器準(zhǔn)備 將各電阻片的導(dǎo)線接到應(yīng)變儀的預(yù)調(diào)平行箱上，依次將各點(diǎn)預(yù)調(diào)平衡。 學(xué)習(xí)電阻應(yīng)變的應(yīng)用。 實(shí)i? （ i= 5） 式中 E 是梁材料的彈性模量。在試件的標(biāo)距兩端，裝上扭角儀。 測角儀的種類很多，按其結(jié)構(gòu)來分， 有機(jī)械式、光學(xué)式和電子式等。記下被動指針?biāo)傅淖畲笈ぞ?，注意觀察測角度盤的讀數(shù)。如圖 4— 6（ C），根據(jù)靜力平衡條件，可以求得 s? 與 Ms 的關(guān)系為： ?? A ss dAM ?? 將式中 dA 用環(huán)狀面積元素 ???d2 表示，則有 ? ?? 2/ 2 342 do nsss WdM ????? （ 4— 1） 故剪切屈服極限nss WM43?? 式中163dWn ??是試件的抗扭截面模量。無論這種旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針的還是反時(shí)針的，通過反向杠 桿、變支點(diǎn)杠桿，總使拉桿下行。 m（ 這樣，隨著試驗(yàn)過程的進(jìn)行，筆尖便在圖紙上自動地繪出 Mn 一 ? 曲線。否則，松開度盤上的螺母，轉(zhuǎn)動度盤使指針對準(zhǔn)“零”點(diǎn)。 m）、 200N當(dāng)上承墊接近試樣時(shí)，應(yīng)大大減慢活動臺上升的速度。 圖 21 球型承墊圖 14 在緩慢均勻加載下，測力指針是等速轉(zhuǎn)動的，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，測力指針的轉(zhuǎn)動將出現(xiàn)減慢，這時(shí)所對應(yīng)的載荷即為屈服載荷 Ps。 測定 b? 可取制備好的試樣，只測出其截面積 A0，然后裝在試驗(yàn)機(jī)上逐漸緩慢加載直 到試樣斷裂，記下最后載荷 Pb，據(jù)此即可算得強(qiáng)度極限0APbb ?? 六：思考題 由拉伸試驗(yàn)所確定的材料機(jī)械性能數(shù)值 有何實(shí)用價(jià)值？ 為什么拉伸試驗(yàn)必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣或比例試樣？材料和直徑相同而長短不同的試 樣，它們的延伸率是否相同？ 圖 18 鑄鐵拉伸圖 13 實(shí)驗(yàn)二 壓縮實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服極限 s? 和鑄鐵的強(qiáng)度極限 b? 。當(dāng)載荷達(dá)到最大 Pb 之后，測力指針也相應(yīng)地由慢到快地回轉(zhuǎn)。 選定好機(jī)器量程，掛好相應(yīng)擺錘之后就可按一般程序調(diào)整試驗(yàn)機(jī)，安裝試樣， 10 并試車一次，即預(yù)加少量載荷然后卸載，至零點(diǎn)附近。 常用試樣的形狀尺寸、光潔度等可查國家標(biāo)準(zhǔn) GB228— 76 中的附錄一、二。 ③機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操縱者必須集中注意力，中途不得離開，以免發(fā)生安全 事故。再一次按①方法，校準(zhǔn)“零”點(diǎn)。如將拉伸樣裝于上夾頭 10 和下夾頭 11 內(nèi)，當(dāng)活動平臺向上移動時(shí)，因下夾頭不動，而上夾頭隨著平臺向上移動，則試樣受到拉伸；如將試樣裝于平臺的承壓座 12 內(nèi)，平臺上升時(shí)，則試樣受到壓縮。不得將實(shí)驗(yàn)室的工具、儀器、材料等 物品攜帶出實(shí)驗(yàn)室。通過這些試驗(yàn)，學(xué)會測量材料力學(xué)性能的基本方法。在理論分析中，將實(shí)際問題抽象為理想模型，并做出某些科學(xué)假設(shè)（如彎曲中的平截面假定等），使問題簡化，從而推出一般性結(jié)論和公式，這是理論研究中常用的方法。 4 目 錄 一、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) ………………………… …… …………………………………………… 4 實(shí)驗(yàn)一 低碳鋼和鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn) …………………………………………………. 4 實(shí)驗(yàn)二 低碳鋼和鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn) ………………………………………………….13 實(shí)驗(yàn)三 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) …………………………………………………………………..16 實(shí)驗(yàn)四 切變模量 G 的測定 …………………………………………………………24 實(shí)驗(yàn)五 梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………..27 實(shí)驗(yàn)六 主應(yīng)力實(shí)驗(yàn) ………………………………………………………………..30 實(shí)驗(yàn)七 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………………..33 二 、綜合實(shí)驗(yàn) ………………………………………………………………………… 37 實(shí)驗(yàn)一 低碳鋼和鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn) ……………………………………………….37 實(shí)驗(yàn)二 低碳鋼和鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn) ………………………………………………….39 實(shí)驗(yàn)三 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) …………………………………………………………………..42 實(shí)驗(yàn)四 切變模量 G 的測定 …………………………………………………………44 實(shí)驗(yàn)五 梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………..45 實(shí)驗(yàn)六 主應(yīng)力實(shí)驗(yàn) ………………………………………………………………..52 實(shí)驗(yàn)七 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………………..5 6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 …………………………………………………………………………… 57 5 一、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 拉伸實(shí)驗(yàn) 拉伸實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)材料機(jī)械性能的最基本的實(shí)驗(yàn)。試樣受了載荷的作用，工作油缸內(nèi)的油就具有一定的壓力。壓縮試樣必須放置墊板。 三、實(shí)驗(yàn)原理 1．為了檢驗(yàn)低碳鋼拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)，應(yīng)使試樣軸向受拉直到斷裂，在拉伸過程中以及試樣斷裂后，測讀出必要的特征數(shù)據(jù)（如； PS、 Pb、 L dl）經(jīng)過計(jì)算，便可得到表示材料力學(xué)性能的四大指標(biāo)： ? s、 ? b、 ? 、 ?