材料力學實驗

1、試驗一、拉伸試驗報告1-1、由實驗現(xiàn)象和結果比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的力學性能有什么不同?答：低碳鋼在拉伸過程有明顯的四個階段，彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。低碳鋼具有屈服種材料在拉伸時的力學性能及斷口特征。低碳鋼斷口為直徑縮小的杯錐狀，其延伸率大表現(xiàn)為塑性。 鑄鐵在拉伸時延伸率小表現(xiàn)為脆性，沒有明顯的四個階段，其斷口為橫斷面。1-2、由拉伸實驗所確定的材料的力學性能數(shù)值有什么實用價值？答：1）會對企業(yè)的生產(chǎn)選材有直接的影響，這直接關系到企業(yè)的成本和產(chǎn)品的質量。 2）對于好多惡劣工作環(huán)境的金屬工件，都要求要出具檢測報告。 3）企業(yè)根據(jù)不同的力學性能參數(shù)，可以安排較為合理的加工工藝。除以

2、上這些外，出口的產(chǎn)品都要經(jīng)過這方面的檢測的，這也是一個企業(yè)質量意識的側面反映。1-3、為何在拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件，材料相同而長短不同的試件延伸率是否相同? 答：拉伸實驗中延伸率的大小與材料有關，同時與試件的標距長度有關。試件局部變形 較大的斷口部分，在不同長度的標距中所占比例也不同。因此拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件，這樣其有關性質才具可比性。材料相同而長短不同的試件通常情況下延伸率是不同的（橫截面面積與長度存在某種特殊比例關系除外）。 延伸率的大小與試件尺寸有關，為了便于進行比較，須將試件標準化。斷面收縮率的大小與試件尺寸無關。試驗二、低碳鋼彈性模量E的測定報告2-1、

3、測E時為何要加初始載荷并限制最高載荷？使用分級等量加載的目的是什么？答：測E時為何要加初始載荷并最高載荷是為了保證低碳鋼處于彈性狀態(tài)，以保證實驗結果的可靠性。分級等量加載的目的是為了保證所求的彈性模量減少誤差。2-2、試件的尺寸和形狀對測定彈性模量有無影響?為什么?答: 彈性模量是材料的固有性質，與試件的尺寸和形狀無關。2-3逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量是否相同?為什么必須用逐級加載的方法測彈性模量?答: 逐級加載方法所求出的彈性模量與一次加載到最終值所求出的彈性模量不相同，采用逐級加載方法所求出的彈性模量可降低誤差，同時可以驗證材料此時是否處于彈性狀態(tài)，以保

4、證實驗結果的可靠性。試驗三、鑄鐵壓縮試驗3-1、根據(jù)鑄鐵試件的壓縮破壞形式分析其破壞原因。答：鑄鐵試件壓縮破壞，其斷口與軸線成45°50°夾角，在斷口位置剪應力已達到其抵抗的最大極限值，抗剪先于抗壓達到極限，因而發(fā)生斜面剪切破壞。3-2、比較鑄鐵拉伸與壓縮時的力學性質。 答：低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件不會發(fā)生斷裂，隨 荷載增加發(fā)生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠大于抗拉強度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗時，鑄鐵因達到剪切極限而被剪切破壞。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材 料塑性差，其抗拉遠小于抗壓強度，

5、抗剪優(yōu)于抗拉低于抗壓。故在工程結構中塑性材料應用范圍廣，脆性材料最好處于受壓狀態(tài)，比如車床機座。試驗四、圓軸扭轉實驗4-1、試分析低碳鋼和鑄鐵試件扭轉破壞時的斷口形貌特征及其形成原因。答：碳鋼扭轉形變大，有屈服階段，斷口為橫斷面，為剪切破壞。 鑄鐵扭轉形變小，沒有屈服階段，斷口為和軸線成45°的螺旋形曲面，為拉應力破壞。4-2、試分析鑄鐵在拉伸、壓縮和扭轉時的破壞原因。答：鑄鐵在拉伸過程中沒有明顯的四個階段，拉應力達到強度極限被拉斷，其斷口為橫斷面。 鑄鐵在壓縮過程中，由于剪應力達到剪切強度極限而被剪斷，其斷口為與軸線成45°45°的斜平面。 鑄鐵在扭轉過程中，由

6、于剪應力達到拉應力達到強度極限而被拉斷，其斷口為與軸線成45度的螺旋面。4-3、鑄鐵扭轉破壞斷口的傾斜方向與外加扭轉的方向有無直接關系?為什么?答：有關系。扭轉方向改變后，最大拉應力方向隨之改變，而鑄鐵破壞是拉應力破壞。 試驗五、純彎曲梁正應力實驗5-1、試分析理論計算的理與實之間計算誤差的原因。答：理論計算的理與實之間計算誤差的原因可能有以下原因 1）加載位置不準確，輔梁的加載位置可能導致主梁受力不對稱； 2）荷載可能不精確，加載過程中載荷的不穩(wěn)定性也可能導致載荷存在一定能夠的誤差； 3）材料的各向異性、或者不均質造成； 4）讀取數(shù)據(jù)的誤差，由于試驗數(shù)據(jù)的振蕩性，不同試驗人員可能讀取的數(shù)據(jù)不同。5-2、兩個幾何尺寸、受力完全相同的梁，但是材料不同，在同一位置沿著軸向測得的應變、應力是否相同？答：兩個幾何尺寸、受力完全相同的梁，但是材料不同，在同一位置沿著軸向測得的應力相同，但是應變不同?？梢愿鶕?jù)公式，-5-3、實驗時未考慮梁的自重,是否會引起測量結果誤差?為什么?答：施加的荷載和測試應變成線性關系。實驗時，在加外載荷前，首先進行了測量電路的平衡（或記錄初讀數(shù)），然后加載進行測量，所測的數(shù)（或差值）是外載荷引起的，與梁自重無關。試驗六、彎扭組合主應力的測定報