中學物理力學的實驗報告-實驗報告

時間：2022-01-26 18:22:27 報告我要投稿

中學物理力學的實驗報告-實驗報告

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中學物理力學的實驗報告-實驗報告

　　拉伸實驗是測定材料在常溫靜載下機械性能的最基本和重要的實驗之一。這不僅因為拉伸實驗簡便易行，便于分析，且測試技術較為成熟。更重要的是，工程設計中所選用的材料的強度、塑形和彈性模量等機械指標，大多數是以拉伸實驗為主要依據。

　　實驗目的（二級標題左起空兩格，四號黑體，題后為句號）

　　1、驗證胡可定律，測定低碳鋼的E。

　　2、測定低碳鋼拉伸時的強度性能指標：屈服應力Rel和抗拉強度Rm。

　　3、測定低碳鋼拉伸時的塑性性能指標：伸長率A和斷面收縮率Z

　　4、測定灰鑄鐵拉伸時的強度性能指標：抗拉強度Rm

　　5、繪制低碳鋼和灰鑄鐵拉伸圖，比較低碳鋼與灰鑄鐵在拉伸樹的力學性能和破壞形式。

　　實驗設備和儀器

　　萬能試驗機、游標卡尺，引伸儀

　　實驗試樣

　　實驗原理

　　按我國目前執行的國家GB/T 228—20xx標準——《金屬材料室溫拉伸試驗方法》的規定，在室溫10℃～35℃的范圍內進行試驗。

　　將試樣安裝在試驗機的夾頭中，固定引伸儀，然后開動試驗機，使試樣受到緩慢增加的拉力（應根據材料性能和試驗目的確定拉伸速度），直到拉斷為止，并利用試驗機的自動繪圖裝置繪出材料的拉伸圖（圖2－2所示）。

　　應當指出，試驗機自動繪圖裝置繪出的拉伸變形ΔL主要是整個試樣（不只是標距部分）的伸長，還包括機器的彈性變形和試樣在夾頭中的滑動等因素。由于試樣開始受力時，頭部在夾頭內的滑動較大，故繪出的拉伸圖最初一段是曲線。

　　1、低碳鋼（典型的塑性材料）

　　當拉力較小時，試樣伸長量與力成正比增加，保持直線關系，拉力超過FP

　　后拉伸曲線將由直變曲。保持直線關系的最大拉力就是材料比例極限的力值FP。

　　在FP的上方附近有一點是Fc，若拉力小于Fc而卸載時，卸載后試樣立刻恢復原狀，若拉力大于Fc后再卸載，則試件只能部分恢復，保留的殘余變形即為塑性變形，因而Fc是代表材料彈性極限的力值。

　　當拉力增加到一定程度時，試驗機的示力指針（主動針）開始擺動或停止不動，拉伸圖上出現鋸齒狀或平臺，這說明此時試樣所受的`拉力幾乎不變但變形卻在繼續，這種現象稱為材料的屈服。低碳鋼的屈服階段常呈鋸齒狀，其上屈服點B′受變形速度及試樣形式等因素的影響較大，而下屈服點B則比較穩定（因此工程上常以其下屈服點B所對應的力值FeL作為材料屈服時的力值）。確定屈服力值時，必須注意觀察讀數表盤上測力指針的轉動情況，讀取測力度盤指針首次回轉前指示的最大力FeH（上屈服荷載）和不計初瞬時效應時屈服階段中的最小力FeL（下屈服荷載）或首次停止轉動指示的恒定力FeL（下屈服荷載），將其分別除以試樣的原始橫截面積（S0）便可得到上屈服強度ReH和下屈服強度ReL。

　　即ReH=FeH/S0 ReL=FeL/S0屈服階段過后，雖然變形仍繼續增大，但力值也隨之增加，拉伸曲線又繼續上升，這說明材料又恢復了抵抗變形的能力，這種現象稱為材料的強化。在強化階段內，試樣的變形主要是塑性變形，比彈性階段內試樣的變形大得多，在達到最大力Fm之前，試樣標距范圍內的變形是均勻的，拉伸曲線是一段平緩上升的曲線，這時可明顯地看到整個試樣的橫向尺寸在縮小。此最大力Fm為材料的抗拉強度力值，由公式Rm=Fm/S0即可得到材料的抗拉強度Rm。

　　如果在材料的強化階段內卸載后再加載，直到試樣拉斷，則所得到的曲線如圖2－3所示。卸載時曲線并不沿原拉伸曲線卸回，而是沿近乎平行于彈性階段的直線卸回，這說明卸載前試樣中除了有塑性變形外，還有一部分彈性變形；卸載后再繼續加載，曲線幾乎沿卸載路徑變化，然后繼續強化變形，就像沒有卸載一樣，這種現象稱為材料的冷作硬化。顯然，冷作硬化提高了材料的比例極限和屈服極限，但材料的塑性卻相應降低。

　　當荷載達到最大力Fm后，示力指針由最大力Fm緩慢回轉時，試樣上某一部位開始產生局部伸長和頸縮，在頸縮發生部位，橫截面面積急劇縮小，繼續拉伸所需的力也迅速減小，拉伸曲線開始下降，直至試樣斷裂。此時通過測量試樣斷裂后的標距長度Lu和斷口處最小直徑du，計算斷后最小截面積（Su），由計算公式ALuL0SSu100%Z0100%L0S0、即可得到試樣的斷后伸長率A和斷面收縮率Z。

　　2鑄鐵（典型的脆性材料）

　　脆性材料是指斷后伸長率A＜5％的材料，其從開始承受拉力直至試樣被拉斷，變形都很小。而且，大多數脆性材料在拉伸時的應力－應變曲線上都沒有明顯的直線段，幾乎沒有塑性變形，也不會出現屈服和頸縮等現象（如圖2－2b所示），只有斷裂時的應力值——強度極限。

　　鑄鐵試樣在承受拉力、變形極小時，就達到最大力Fm而突然發生斷裂，其抗拉強度也遠小于低碳鋼的抗拉強度。同樣，由公式Rm=Fm/S0即可得到其抗拉強度Rm，而由公式ALuL0L0100%則可求得其斷后伸長率A。

　　實驗結果與截圖

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