基礎(chǔ)力學(xué)實驗實驗指導(dǎo)書及實驗報告(編輯修改稿)
2025-04-19 06:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。沖擊韌性一般通過一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定。試驗用的材料必須按要求加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣，常用的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣有兩種：一種為U型缺口試樣，一種為V型缺口試樣（圖1）。試樣開缺口是為了在缺口附近造成應(yīng)力集中和三向應(yīng)力狀態(tài)，使材料產(chǎn)生脆化傾向讓塑性變形僅局限在缺口附近不大的體積范圍內(nèi)保證試樣一次就被沖斷，而且斷裂就發(fā)生在缺口處。鑄鐵、工具鋼一類的脆性材料很容易沖斷，試樣可不開缺口。試驗時，試樣以簡支梁的形式（圖2）安放在試驗機的支座上，試樣的缺口背對擺錘的刀口。把重量為G 的擺錘舉至H 的高度，擺錘獲得的位能為GH ，然后落錘將試樣一次沖斷（圖3），此時擺錘的剩余能量為Gh，沖斷試樣消耗的能量G(H－h(huán))就是試樣的沖擊吸收功，用Ak來表示，即： Ak = G（H－h(huán)）單位為焦耳 J（Nm）或千克力米 (kgfm) ，1kgfm ≈ J 。試樣的沖擊韌性定義為：αk = Ak / A0 ， 單位為J/ cm2 或kgfm/cm2。A0代表試樣缺口截面的面積。沖擊韌度αK影響因素：試件的絕對尺寸、缺口形狀，實驗溫度等。四．試驗方法與步驟檢查試驗機上面的沖擊錘，看是否適應(yīng)于當(dāng)前的試樣。檢查沖擊試驗機的沖擊錘中心是否對中，先將沖擊錘的中心對中（每臺機器都配有一個沖擊校準(zhǔn)的刀）。 試驗機上電，等待半分鐘。 通過觸摸屏選擇當(dāng)前沖擊錘的能量大小，輸入試樣的參數(shù)。按下觸摸屏或者操作盒上面的揚擺，讓試驗機自動提升擺錘，聽到答的一聲，保護(hù)銷起作用，擺錘自動鎖住。 放置試樣到?jīng)_擊的刀口，手離開沖擊的擺錘走的方向。 按下觸摸屏或操作盒上面的退銷按鈕，聽到答的一聲，保護(hù)銷退回原位。按下觸摸屏或操作盒上面的沖擊，沖擊錘從頂點往下面沖擊，直到?jīng)_擊能量耗盡，再往回擺。沖擊實驗結(jié)束，在觸摸屏上面顯示沖擊試樣后試樣吸收的能量。不需要做實驗時放擺，清理現(xiàn)場關(guān)閉電源。注意：沖擊錘回擺的過程可能會繼續(xù)回到?jīng)_擊的頂點，然后關(guān)閉保護(hù)銷，如需要將擺錘放下最低位置請先按下退銷，然后再按下觸摸屏或操作盒上面的放擺，擺錘回到最低點。在實驗過程當(dāng)中注意安全，不要被沖擊錘撞傷，人員遠(yuǎn)離沖擊錘的擺錘線路，操作時盡量一個人操作，人員多了避免誤傷。五．結(jié)果整理1．計算兩種材料、不同缺口試樣的沖擊韌性值αk 。2．分析、比較兩種材料抗沖擊的能力。3．畫出兩種材料、不同缺口試樣的斷口草圖。并比較低碳鋼U型 、V型缺口試樣斷口組織形貌的差異，說明其原因。4．根據(jù)實驗?zāi)康暮驮囼灲Y(jié)果完成實驗報告。六．試驗報告要求試驗報告應(yīng)包括：試驗名稱、試驗?zāi)康?、儀器設(shè)備名稱、規(guī)格、量程，試驗記錄及結(jié)果。七．問題討論1．沖擊韌性的物理意義？ 2．沖擊試樣為什么要開缺口？什么情況下可以不開缺口？3．沖擊韌性值αk的大小與什么因素有關(guān)？為什么不能用于定量換算，只能用于材料間的相 對比較？4．分析、比較鑄鐵和低碳鋼沖擊斷口組織形貌的差異，并說明低碳鋼U型缺口和V型缺口試樣斷口形貌的異同。八．注意事項1．本實驗要特別注意安全。先安試件，后再升起擺錘，嚴(yán)禁先升擺錘，后安試件。因為這樣很危險。2．沖擊時，同學(xué)們一律不得站在面對擺錘運動的方向上，以免試件飛出傷人 。 基本實驗（四）：純彎曲梁截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律實驗一．實驗?zāi)康?．測定梁純彎曲時沿其橫截面高度的正應(yīng)變（正應(yīng)力）分布規(guī)律并與理論值進(jìn)行比較2．驗證純彎曲梁的正應(yīng)力計算公式二．實驗儀器和設(shè)備1．多功能材料力學(xué)實驗臺 2．純彎曲梁圖41：實驗裝置圖三．實驗原理和方法純彎曲梁的材料為45號鋼，其彈性模量E＝200GPa，泊松比μ＝。實驗裝置示意圖如下：圖42：實驗示意圖試樣簡支于A、B兩點。在對稱的C、D兩點通過拉桿和橫桿螺旋加載使梁產(chǎn)生彎曲變形，則CD段試件發(fā)生純彎曲變形。根據(jù)平面假設(shè)和縱向纖維間無擠壓的假設(shè)，可得到純彎曲正應(yīng)力計算公式為： 式中：M為彎矩；Iz為橫截面對中性軸的慣性矩；y為所求應(yīng)力點至中性軸的距離。由上式可知，沿橫截面高度正應(yīng)力按線性規(guī)律變化。實驗可采用手動或自動加載方法，可以連續(xù)或逐級加載，載荷大小由傳感器讀出。當(dāng)增加壓力ΔP時，梁的四個受力點處分別增加作用力ΔP／2，如下圖所示。圖43： 純彎曲梁受力示意圖為了測量梁純彎曲時橫截面上應(yīng)變分布規(guī)律，在梁純彎曲段的側(cè)面各點沿軸線方向布置了3片應(yīng)變片。此外，在梁的上、下表面沿橫向分別粘貼了應(yīng)變片1, 5。如下圖所示(單位: mm)：圖44：應(yīng)變片粘貼位置如果測得純彎曲梁在純彎曲時沿橫截面高度各點的軸向應(yīng)變，則由單向應(yīng)力狀態(tài)的胡克定律公式s＝Ee，可求出各點處的應(yīng)力實驗值。將應(yīng)力實驗值與應(yīng)力理論值進(jìn)行比較，以驗證彎曲正應(yīng)力公式。 四．實驗步驟1．檢查或測量（彎曲梁試驗裝置）矩形截面梁的寬度b和高度h、載荷作用點到梁支點距離c，及各應(yīng)變片到中性層的距離yi。2．接通試驗裝置電源，檢查實驗裝置是否正常工作。3．分多次逐級加載，并記錄各應(yīng)變片在各級載荷作用下的讀數(shù)應(yīng)變。4．卸去載荷，關(guān)閉實驗裝置電源，整理實驗器具。 五．實驗結(jié)果的處理1．算出每增加ΔP時，各測點處平均應(yīng)變增量。2．算出3．利用公式算出各測點處的理論應(yīng)力增量。4．利用公式計算相對誤差。5．將各點的和按相同比例繪在方格紙上，并分別連出橫截面正應(yīng)力實驗分布曲線和理論分布曲線，將二圖加以比較驗證理論公式。 基本實驗（五）：材料彈性模量E的測定一．實驗?zāi)康? 測定常用金屬材料的彈性模量E。二．實驗設(shè)備多功能實驗臺 彈性模量測試試件(拉伸試件)
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