试验一弹性模量和泊松比的测定实验.docx

1、试验一弹性模量和泊松比的测定实验试验弹性模量和泊松比的测定实验弹性模量和泊松比的测定实验大纲1.通过材料弹性模量和泊松比的测定实验，使学生掌握测定材料变形的基本方法，学会拟定 实验加载方案，验证虎克定律。2.电测材料的弹性模量和泊松比，使学生学会用电阻应变计和电阻应变仪测量材料的变形。 主要设备：材料试验机或多功能电测实验装置；主要耗材：低碳钢拉伸弹性模量试样，每次 实验1根。拉伸弹性模量（E）及泊松比（”）的测定指导书一、实验目的1、用电测法测量低碳钢的弹性模量E和泊 松比/2、在弹性范圉内验证虎克定律二、 实验设备1、电子式万能材料试验机2、XL 2101C程控静态电阻应变仪3、游标卡尺三

2、、 实验原理和方法测定材料的弹性模量E ,通常采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其关系式为：a- = Ee= 弘（1-1）由此可得吗 （ _2 ）式中：E :弹性模量P :载荷So :试样的截面积 : 应变A P和厶分别为载荷和应变的增量。由公式（1-2）即可算出弹性模量E 。实验方法如图1-1所示，釆用矩形截面的拉伸试件，在试件上沿轴向和垂直于轴向的两面各贴两片电阻应变计，可以用半桥或全桥方式进行实验。1、半桥接法：把试件两面 各粘贴的沿轴向（或垂直于轴向）的两片电阻应变计（简称工作片）的两端分别接在应变仪的A、B接线端上，温度补偿片接到应变仪的B、C接线端上，然后给试

3、件缓慢加载，通过电阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变巧轴值（或横 向应变值巧尺）。再将实际测得的值代入（1-2）式中，即可求得弹性模量E之值。2、全桥接法：把两片轴向（或两片垂直于轴向）的工作片和两片温度补偿片按图1-1中（a）（或（b）的接法接入应变仪的A 、 B 、 C 、 D接线柱中，然后给试件 缓慢加载，通过电 阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变值巧轴（或垂直于轴向侦）， 将所测得的值代入（1-2）式中，即可求得弹性模量E之值。在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般釆用等增量加载法，逐级加载，分别测得各相同 载荷增量 AP作用下产生的应变增量 巧，并求出 片的平均值，这样由（1-2

4、）式可以写成（ 1-3）式中， 狂 为实验中轴向应变增量的平均值。这就是等量加载法测E的讣算公式。P I.图1-9测定E、“的贴片及接线方案等量加载法可以验证力与变形间的线性关系。若各级载荷的增量AP均相等，相应的由 应变仪读出的应变增量 也应大致相等，这就验证了虎克定律。测定泊松比值。受拉试件的轴向伸长，必然引起横向收缩。在弹性范圉内，横向线应变横和轴向应变轴的比值为一常数，其比值的绝对值即为材料的泊 松比，通常用表示。四、实验步骤1、测量试件的尺寸，将试件两面沿纵向和横向各贴一片电阻应变计的试件安装在电子拉 伸试验机实验装置上。2、根据采用半桥或 全桥的测试方式，相应地把要测的电阻应变计和

5、温度补偿片接在智能 静态应变仪接线柱上。3、打开静态应变仪电源，预热20分钟，设定好参数。4、实验采用试验机自动加载，先对试件预加初载荷100N左右，用以消除连接间隙等初 始因素的影响，然后记下应变仪初始读数，当作相对零位，然后分级递增相等的载荷 P = 20N ,分5级进行实验加载，从荷载开始，依次按120N 、 140N 、 160N 、 180N 、 200N进行加载，记录下每级加载后应变仪上相应的读数。实验至少进行两次，取线性较好的一组作为本次实验的数据。 5.实验结果处理根据实验数据，分别算出算术平均值，再由式 （1-3）和式（1-6）算出相应的弹性 模量和泊松比值。表格轴向应变载荷

6、120 N140 N160N180N200 N100N横向应变载荷120 N140 N160 N180 N200 N巧。100N6实验二圆柱状金属拉伸试样硬化现象一、 实验目的通过对预变形的试件进行正向加载，使学生加深理解包申格效应。二、 实验原理很多金属材料因为有高的强度和韧性而被大量应用于承载结构，例如输送石油或天然气 的管道。结构的尺寸及使用效率跟其材料的强度直接相关，一般都按材料强度进行工程构件 设计。在丄程实际中，屈服强度是描述金属材料力学性能的重要参数。然而，屈服强度会随 着加载历史的不同而有所变化。许多金属材料经过某一个方向加载变形后，卸载，再加载， 变形与原方向相同，但其屈服强

7、度有增加现象，这就是包申格效应。包申格效应是金属材料 所具有的普遍现象，了解包申格效应对于产品的生产工艺和设计有重要指导意义。三、 实验仪器和材料1、电子式万能材料试验机2、圆柱状标准拉伸试样2根3、游标卡尺为了容易进行轴向拉伸及压缩实验，把试件加工成如图1所示的形状。图2-1试件标距长度为100 mm的标准拉伸试样，直径大约为10mm , 图1.试件形状及尺寸（mm）四、 实验方法和步骤将试样打标距，测量截面尺寸。首先将一根试件在轴向拉伸作用下获得情况下的载荷一伸长曲线。获得相应的力学性能指 标，屈服强度、抗拉强度。然后装上第二根试样，根据笫一根试样加载情况选择在均匀塑性 变形阶段（即强化阶

8、段）的某一载荷（利用总预变形量预变形量分别为0.5%, 1.2%两种情况 计算，山笫一根的载荷一伸长曲线获得），对第二根和第三根试样加载，然后卸载，再加载， 观察其屈服现象并记录应力应变曲线。五、 实验报告1.试件的应力应变-曲线；2.分析试件在没有预变形和有不同预变形后的屈服强度的变化；六、问题讨论讨论减小或消除包申格效应的方法。实验表格2-1截面1截面2截面3试样1直径12直径12直径12平均平均平均试样2试样3直径直径直径平均平均平均屈服强度试样1试样2试样3实验三材料切变模量G的测定材料的切变模MG,是讣算构件扭转变形的基本参数，测定切变模量的方法有很多种，我们主要介绍电测 法测定切边

9、模虽:G一、 实验目的1、 了解电阻应变测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G的方法2、 测定试件材料的剪切弹性模量3、 理解剪切弹性模疑的定义和变形方式二、 实验设备1、 XL2101C程控静态电阻应变仪静态电阻应变仪一台2、 电子扭转试验机三、 实验原理和方法依照国标GB1O128-88的规左，材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范弗1内剪应力?，与剪应变 了之比称剪切弹性模量或切边模量，以G表示即G = -Y上式中的r和了均由实验测左，其方法如下：1、2的测定在圆柱形试样的前后表而A、C两点处分别贴应变片T =式中：Wp为圆管的抗扭截而系数2、了的测定选择全桥接线使得应变仪产生的读数

10、应变均由扭转切应力引起则有J =26 = 4 ,薄臂圆筒上任意一点均为纯剪切应力状态如图根据广义虎克定律b_45。= “ = y, (r45 = cr3 = t,备 E k C e r =.7 _Y2G 2由此，y = s由G =可得/实验采用等量逐级加载法，设各级扭矩增量为厶7应变仪读数增量为从每级加载G=1川采用同样的方法测试材料的剪切模量n次，则G = -YGrn四、实验步骤1、组桥接线2、 采用分级加载法.先预加lOONm的初载荷检査装宜和应变仪是否正常工作。3、 将应变仪调零，然后以 M = lOONm进行分级加载，直至Pmax = 500Nm4、 分別记录乙和进行数据处理，整理实验

11、报告。实验四金属材料布氏硬度实验五 金属材料洛氏、维氏硬度实验一、 【实验目的】1了解布氏、洛氏、维氏硬度测定的基本原理及应用范围。2.了解布氏、洛氏硬度机的主要结构，初步掌握操作方法。3.根据不同金属材料的零件性能特点，选定测定硬度的方法。二、 【实验设备及试样】设备：HBRV-187.5型布洛维硬度计试样：1)2)3)4)5)6)7)8)载物台 升降丝杆 手轮使 压头 压指示灯 加荷按钮一 压紧螺钉一 时间定位器-戈，钢球的直径有2.5,用丁任帀|J加软口J5, 20mm 三种;45#050x1220#15x13T10020x1265Mn030x1040cr少16x14灰口铸铁10x159

12、）载荷祛码用祛码可组成187.5、250、750、1000、3000kgf的载荷。三、布氏硬度试验（一）试验原理 用一定直径的淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表而，并在规定载荷下保持 一定的时间后卸除压力，于是在试件表而留下压痕，单位压痕表面积人上所承受 的平均压力即定义为布氏硬度值，用肋表示，(图省略)P _ 2；A旳h砂)_如一2式中 P施加的载荷，单位为如；D压头直径，单位为d 压痕直径，单位为上式表明，当压力和压头直径一定时，压痕直径越大，则布氏硬度越低，即材 料的变形抗力越小；反之，布氏硬度值越高，材料的变形抗力越高。试验时，如果压头直径、载荷根据试样选择故己知，只要测出压痕的直径便

13、可以求岀材 料的布氏硬度值。(2)试样技术条件1.试样表而应平整光洁，不得有氧化皮或油污及明显的加工痕迹。2.试样厚度应大于压入深度的8倍。3.在试样制备过程中，应尽量避免试样受热及冷加工对硬度测试的影响。4.布氏硬度试验时，压痕中心到试样边缘的距离不应小于压痕直径的2.5倍， 相邻的压痕中心距离不应小于压痕直径的3倍。【试验规范】表i.i布氏硬度试验规范金属类别布氏硬度(HB)试件妙度(mm)压头宜径IX mm)我荷叭。K拔荷保持时间注6103()0()1406357503010钢610KXX)140635250101061030001306357503010仃色金属及6101000铜.黃铜

14、、青36 1306352501030铜.铝、镁合610525062.52.560纯铜、铅、锡合金、轴承合2.5d轻金属、铅、锡、及其合金3d相邻两压痕中心的距离材料与对角线d的关系钢、铜、铜合金3d轻金属、铅、锡、及其合金6d两对角线之差应不超过5%,如超过，应在报告中注明。（三）实验步骤维氏硬度与布氏硬度的测试操作方法相同，但取下试样后须用读数显微对角 线的长度（维氏法），再在表中查出硬度值。六、 实验报告要求L确定所给试样的布氏、洛氏硬度值，并进行误差分析。2.选用不同的载荷和压头，根据你所测的结果解释布氏硬度的相似性原理。七、 实验思考根据你的实验结果，是否可以建立布氏硬度与洛氏硬度之间的关系，为什么？