金属材料的变形和破坏特性实验指导南昌航空大学力学实验中.docx

金属材料的变形和破坏特性实验指导南昌航空大学力学实验中.docx金属材料的变形和破坏特性实验指导南昌航空大学力学实验中心第1章金属材料的拉伸、,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限强度极限內,延仲率几和断面收缩率0。观察铸铁在轴向拉仲时的各种现彖。观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程屮的各种现象。观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的尺、屁和A/等值。对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较,对其强度指标和塑性指标进行比较。学****掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。,单向引伸计,钢板尺,游标卡尺。,试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能,国家标准中对试件的尺寸和形状冇统一规定。根据国家标准,(GB6397-86),将金属拉仲比例试件的尺寸列表如下:试件标距长度u横截面积A()圆试件直径d()表示延伸率的符号比例/?或10d()°任意任意6木实验的拉伸试件采用国家标准中规定的氏比例试件(图2—1),实验段直径d()=1Omm,标距/0=100mmo本实验的压缩试件采用国家标准(GB7314-87)中规定的圆柱形试件h/d()=2,d()=15mm(图2—2)。——图2-1拉伸试件图2-2压缩试件1・4实验原理和方法(一)低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前,测定低碳钢试件的胃径d()和标距人。实验时,首先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。然后开动实验机,缓慢加载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线(F-M曲线,见图2—3)或应力-应变Illi线(<7-£Illi线,见图2-4),随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:(1)弹性阶段(少段)图2-4在拉伸的初始阶段,(7-£曲线(0。段)为一肓•线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限(bp),,—£曲线不为直线(ob段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变Illi线会沿原Illi线返冋,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(q),—般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。(2) 屈服阶段(加段)超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范用内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限(b$)。当材料屈服时,如果川砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是山于试件的45°斜截而上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用而产牛•滑移所造成的,故称为滑移线。(3) 硬化阶段(“段)经过屈服阶段麻,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能力又增强了,这种现彖称为应变锁化。若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变Illi线为一条斜线(如d-/斜线),其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时,变形并未完全消火,应力减小至零时残胡的应变称为赠性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。