实验报告材料.docx

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实验报告材料

第一学期：

实验报告一

冲击实验

一、实验目的

1、了解冲击实验的意义，材料在冲击载荷作用下所表现的性能。

2、了解不同材料抵抗冲击的特点。

二、实验设备（规格、型号）

试验机型号、名称：

摆式冲击试验机

三、实验原理

冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出另一种反应。

往往在静荷下具有很好塑性性能的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。

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

四、冲击试样

五、实验结果处理

缺口处宽度（mm）

缺口处高度（mm）

冲断试件时所消耗的功Nm

缺口横截面积（mm2）

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。

冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出另一种反应。

往往在静荷下具有很好塑性性能的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。

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：

实验报告一

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）

试验机型号、名称：

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

b。

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

试件2

尺寸

低碳钢

铸铁

尺寸

低碳钢

铸铁

平均直径

（mm）

最小直径

（mm）

截面面积

（

）

最小截面面积

（

）

标距长度

（mm）

断后标距

（mm）

拉伸曲线图

低碳钢

铸铁

画试验中获得的数据图

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

（KN）

屈服极限

强度极限

延伸率

断面收缩率

低碳钢

铸铁

附公式：

屈服极限

延伸率

强度极限

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

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。

二、实验设备（规格、型号）

三、试验机型号、名称：

WEW-600B、万能材料试验机

四、量具型号、名称：

游标卡尺、钢尺、分规等

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

1、试件材料：

试件1低碳钢、试件2灰铸铁

2、试件形状和尺寸

实验前

实验后

试件原始形状图

试件1

试件2

试件断后形状图

试件1

试件2

尺寸

低碳钢

铸铁

尺寸

低碳钢

铸铁

平均直径

（mm）

最小直径

（mm）

截面面积

（

）

最小截面面积

（

）

四、实验结果及计算

实验数据

计算结果

试件

屈服载荷

/KN

最大载荷

/KN

屈服极限

/MPa

强度极限

/MPa

低碳钢

铸铁

附公式：

屈服极限

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

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．在比例极限内测定低碳钢的弹性模量E

2．验证胡克定律。

二、实验设备（规格、型号）

试验机型号、名称：

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

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。

3、回忆本次实验过程，你从中学到了哪些知识？

实验报告四

材料剪切实验

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

，观察试样破坏情况。

二、实验设备（规格、型号）

试验机型号、名称：

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

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。

四、实验记录及数据处理

测定低碳钢和灰铸铁剪切时的力学性能

材料

试样尺寸

最大载荷

（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？

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。

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。