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冲击韧性
六、问答
1、材料冲击实验在工程实际中的作用如何?
在实际工程机械中,有许多构件常受到冲击载荷的作用,机器设计中应力求避免冲击波负荷,但由于结构或运行的特点,冲击负荷难以完全避免,例如内燃机膨胀冲程中气体爆炸推动活塞和连杆,使活塞和连杆之间发生冲击,火车开车、停车时,车辆之间的挂钩也产生冲击,在一些工具机中,却利用冲击负荷实现静负荷难以达到的效果,例如锻锤、冲击、凿岩机等,为了了解材料在冲击载荷下的性能,我们必须作冲击实验。
此外在金属材料的冲击实验中,还可以揭示了静载荷时,不易发现的某结构特点和工作条件对机械性能的影响(如应力集中,材料内部缺陷,化学成分和加荷时温度,受力状态以及热处理情况等),因此它在工艺分析比较和科学研究中都具有一定的意义。
2、灰铸铁与低碳钢试样的冲击特点有什么不同?
第二学期:
金属材料拉伸实验
实验日期:
年月日实验地点:
指导教师(签字):
班级:
同组成员报告人:
一实验目的
1.测定低碳钢的屈服极限σs,强度极限σb、伸长率
、断面收缩率
。
2.测定铸铁的强度极限
b。
3.观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象,并利用自动绘图装置绘制拉伸图(P一
曲线)。
4.比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)拉伸时的机械性质和断口情况。
二实验设备(规格、型号)
WEW-600B、万能材料试验机
量具型号、名称:
游标卡尺、钢尺、分规等
三实验原理
1.为了检验低碳钢拉伸时的机械性质,应使试样轴向受拉直到断裂,在拉伸过程中以及试样断裂后,测读出必要的特征数据(如;
PS、Pb、L1、dl)经过计算,便可得到表示材料力学性能的四大指标:
s、
b、
、
2.铸铁属脆性材料,轴向拉伸时,在变形很小的情况下就断裂,故一般测定其抗拉强度极限
四实验记录及数据处理
1、试件材料:
试件1低碳钢、试件2灰铸铁(试验中获得的曲线,请打印后附在实验报告中一起上交)
2、试件形状和尺寸
实验前
实验后
试件原始形状图
件1
试件2
试件断后形状图
试件1
尺寸
低碳钢
铸铁
平均直径
(mm)
最小直径
截面面积
(
)
最小截面面积
标距长度
断后标距
拉伸曲线图
画试验中获得的数据图
3、实验数据及计算结果
实验数据
计算结果
试件
屈服载荷
(KN)
最大载荷
屈服极限
强度极限
延伸率
断面收缩率
铸铁
附公式:
延伸率
断面收缩率
4、问题
1、为什么试验机刻度盘上有多组刻度值?
摆锤的重量可以调换,一般试验机可以更换三种锤重,故测力度盘上也相应有三种刻度,这三种刻度对应着机器的三种不同的量程。
WE—10型万能试验机有0~20KN、0~60KN、0~100KN三种测量量程。
2、万能试验机是加载前调零时为什么要先将活动平台升起3~5mm左右?
加载前,测力指针应指在度盘的“零”点,否则必须加以调整。
调整时,先开动油泵电动机,将活动平台升起3~5mm左右,然后稍旋动摆杆上的平衡铊,使摆杆保持铅直位置,再转动水平齿条使指针对准“零”点。
其所以先升起活动平台才调整零点的原因,是由于上横梁、活动立柱和活动平台等有相当大的质量,要有一定的油压才能将它升起。
但是这部分油压并未用来给试样加载,不应反映到试样载荷的读数中去。
3、由低碳钢、铸铁的拉伸图和试件断口形状以及其测试结果,回答二者机械性能有什么不同?
回答这个问题时,请从以下几个方面回答,每人自由发挥
(1)说明断口形状的不同
在拉伸过程中,低碳钢有明显的屈服阶段,断口呈缩颈状态,内部纤维成45度分布,相对于灰铸铁其伸长率较大,而灰铸铁段口几乎平断,变形较小,在很短的时间内断裂,仅测得一个强度极限值
这说明低碳钢这种材料属于塑性材料,灰铸铁属于脆性材料,抗拉能力较灰铸铁强,即低碳钢更耐拉。
(2)机械性能的不同主要是指抗拉抗压性,伸长率、收缩率等以及他们的力与变形之间的关系。
4、回忆本次实验过程,你从中学到了哪些知识?
实验报告二
金属材料压缩实验
1.测定压缩时低碳钢的屈服极限
和铸铁的强度极限
2.对比低碳钢、灰铸铁的拉伸试验与压缩试验结果。
三、试验机型号、名称:
WEW-600B、万能材料试验机
四、量具型号、名称:
五、实验原理
低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试样一般制成圆柱形,高ho与直径do之比在1~3的范围内。
目前常用的压缩试验方法是两端平压法。
这种压缩试验方法,试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的摩擦力,它们阻碍着试样上部及下部的横向变形,导致测得的抗压强度较实际偏高。
为了保证正确地使试样中心受压,试样两端面必须平行及光滑,并且与试样轴线垂直。
实验时必须要加球形承垫,它可位于试样上端,也可以位于下端。
球形承垫的作用是,当试样两端稍不平行,它可起调节作用。
六、实验记录及数据处理
试件1低碳钢、试件2灰铸铁
四、实验结果及计算
/KN
/MPa
强度极限
七、压缩曲线示意图
实验数据图
1、低碳钢2、铸铁
五、问答
1、低碳钢和铸铁的压缩后呈现什么特点,原因?
低碳钢塑性变形呈鼓形、灰铸铁沿45度脆断。
原因:
用斜截面应力计算公式然后解释
2、低碳钢、灰铸铁的拉伸与压缩特性有何异同?
低碳钢拉伸过程呈现弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段四个阶段后最终断裂,而压缩过程经历了弹性变形阶段、屈服阶段后继续塑性变形呈饼状;
灰铸铁拉伸过程呈横截面现脆断,压缩过程呈45度断裂;
同种低碳钢材料的拉伸与压缩曲线弹性变形阶段、屈服阶段重合,具有相同的特性参数;
同种灰铸铁材料的拉伸与压缩曲线并不相同,压缩时的强度极限远远大于拉伸时的强度极限。
灰铸铁的抗压能力强,低碳钢的抗拉性能强。
3、回忆本次实验过程,你从中学到了哪些知识?
实验报告三
弹性模量E的测定实验
1.在比例极限内测定低碳钢的弹性模量E
2.验证胡克定律。
杆件拉伸时伸长变形△L与拉伸载荷P之间的关系,在比例极限范围内应符合胡克定律:
由
可得出:
式中:
P——拉伸载荷;
L——标距;
E——弹性模量;
A——试件的横断面积;
△L——标距长度内的伸长量。
四、实验记录及数据处理
1、实验曲线图
2、弹性模量计算
五、问答
1、为什么实验过程中,要掌握试件应力低于材料的比例极限?
因为弹性模量E的公式是由胡克定律获得的,所以必须适用于胡克定律的变形范围才可以,也就是必须在比例变形阶段,即要掌握试件应力低于材料的比例极限才可以。
2、对于灰铸铁这种典型的脆性材料,如何确定其弹性模量E?
答案上课的时候讲过了。
实验报告四
材料剪切实验
1.测定低碳钢的名义剪切强度极限
,观察试样破坏情况。
2.测定铸铁的名义剪切强度极限
将金属材料做成圆形的试样插入剪切器的试样孔中,加上载荷P,迫使试样在交界面受到双剪切。
试样载荷达到最大值
时破坏,则其名义抗剪切强度
其中
不同材料的试样破坏形式不同。
低碳钢在受剪面上被破坏,断口比较光滑,属于剪切破坏。
铸铁断口比较粗糙,加以分析可知铸铁不是剪切破坏而是弯曲拉应力破坏。
测定低碳钢和灰铸铁剪切时的力学性能
材料
试样尺寸
(kN)
剪切强度
(MPa)
直径d(mm)
横截面面积A
(mm2)
X向
Y向
低碳钢
灰铸铁
四、问答
1.低碳钢与铸铁试样破坏等情况有何不同?
2.实际剪切和理论剪切有何区别?
尽管试样是剪断的,但是试样承受的作用却不是单纯的剪切,而是既有剪切又有弯曲,不过以剪切为主。
另外一种现象是断口明显的区分为两部分:
平滑光亮部分与纤维状部分。
断口的平滑光亮部分,是在屈服过程中形成的。
在这个过程中,受剪面两侧的材料有较大的相对滑移却没有分离,滑移出来的部分与剪切器是密合接触的,因而磨成了光亮面。
断口的纤维部分,是在剪断裂发生的瞬间形成的,在此瞬间,由于受剪面两侧材料又有较大的相对滑移,未分离的截面面积已经缩减到不能再继续承担外力,于是产生了突然性的剪断裂。
剪断裂是滑移型断裂,纤维断口正是这种断裂的特征。
而理论剪切认为试样是纯剪切,并且剪切应力是均匀分布的。
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