5、扭转角测量通过光电编码器实现。不但消除了温漂、零漂的影响，同时，通过 四倍频技术，使测量精度更高。扭转角测量的最小精度为0.006°。 6、速度无级可调，并可根据试验要求设置多段试验速度。 7、可以正反施加扭矩。 8、主动夹头具有自动对中装置，避免了试超验前，两夹头对中的麻烦。 9、具有试样保护功能，彻底消除了试样在夹持时的初夹力，使试验更加准确。 10、被动夹头轴向移动灵活阻力小。同时通过特有的间隙调整机构，使被动夹头在 受力时其倾翻间隙为0。 11、特有的扭转试验软件，各种单位可以设置并转换，使用更加方便。 12、善的小键盘操作能。在计算机上设定好试验方案后，除试验数据处理外，其 余工作都可以通过小键盘操作，避免了操作人员在计算机和机器之间的来回奔波， 减轻了工作强度 图2-11微机控制扭转试验机 三、电阻应变测量仪器 1.Y31型静态电阻应变仪图2-12： 2.Y-25型数字静态应变仪图2-13 3.YD15型动态应变仪图214 图2-12Y3引型静态电阻应变仪 图213Y25型数字静态应变仪
6 5、扭转角测量通过光电编码器实现。不但消除了温漂、零漂的影响，同时，通过 四倍频技术，使测量精度更高。扭转角测量的最小精度为0.006°。 6、速度无级可调，并可根据试验要求设置多段试验速度。 7、可以正反施加扭矩。 8、主动夹头具有自动对中装置，避免了试验前，两夹头对中的麻烦。 9、具有试样保护功能，彻底消除了试样在夹持时的初夹力，使试验更加准确。 10、被动夹头轴向移动灵活阻力小。同时通过特有的间隙调整机构，使被动夹头在 受力时其倾翻间隙为0。 11、特有的扭转试验软件，各种单位可以设置并转换，使用更加方便。 12、善的小键盘操作功能。在计算机上设定好试验方案后，除试验数据处理外，其 余工作都可以通过小键盘操作，避免了操作人员在计算机和机器之间的来回奔波， 减轻了工作强度。 图2-11 微机控制扭转试验机 三、电阻应变测量仪器 1．YJ-31型静态电阻应变仪图2-12； 2．YJ-25型数字静态应变仪图2-13 3．YD-15型动态应变仪图2-14 图2-12 YJ-31型静态电阻应变仪 图2-13 YJ-25型数字静态应变仪
图214YD15型动态应变仪 图215矩形载面梁实验装置 四、其他仪器 1.常用引伸计：引伸计是感受试件变形的传感器。应变计式的引伸计由于原理简 单、安装方便，目前是广泛使用的一种类型。引伸计按测量对象，可分为轴向引伸 计、横向引伸计、夹式引伸计。 图2-16轴向引伸 图2-17夹式引伸计 2.引伸计的主要组成和原理应变片、变形传递杆、弹性元件、限位标距杆、刀 刃和夹紧弹簧等。测量变形时，将引伸计装卡于试件上，刀刃与试件接触而感受两刀 刀间距内的伸长通过变形杆使弹性元件产生应变，应变片将其转换为电阻变化量再 用适当的测量放大电路转换为吨压信号. 外壳 一变形传递杆 -刀可 应变片 图2-18引伸仪工作框图 图2-19游标卡尺 1
7 图2-14 YD-15型动态应变仪 图2-15 矩形截面梁实验装置 四、其他仪器 1．常用引伸计：引伸计是感受试件变形的传感器。应变计式的引伸计由于原理简 单、安装方便，目前是广泛使用的一种类型。引伸计按测量对象，可分为轴向引伸 计、横向引伸计、夹式引伸计。 图2-16 轴向引伸计 图2-17 夹式引伸计 2．引伸计的主要组成和原理 应变片、变形传递杆、弹性元件、限位标距杆、刀 刃和夹紧弹簧等。测量变形时, 将引伸计装卡于试件上, 刀刃与试件接触而感受两刀 刃间距内的伸长,通过变形杆使弹性元件产生应变, 应变片将其转换为电阻变化量, 再 用适当的测量放大电路转换为电压信号. 图2-18 引伸仪工作框图 图2-19 游标卡尺
4.传感器标定装置 图2-20引伸计标定装置一位移标定器图221载荷传感器标定装置一测力计 5.常用电阻片如图222所示 6.试件如图223所示，长试件L=101短试件L5d。 图2-23拉伸及扭啭试验试件 图2-22电阻 8
8 4．传感器标定装置 图2-20 引伸计标定装置－位移标定器 图2-21 载荷传感器标定装置－测力计 5．常用电阻片如图2-22 所示 6．试件如图 2-23所示，长试件L=10d 短试件L-5d。 图2-23 拉伸及扭转试验试件 图2-22 电阻片
第3章材料的力学性能试验 工程材料具有各种不同的使用性能，如化学性能、物理性能、力学性能。对 于用于各种工程结构和机器零件的结构材料来说最重要的是力学性能。力学性能是 指材料在外加载荷与环境因素联合作用下所表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷 引起变形和断裂的能力。材料的力学性能试验是工程中广泛应用的一种试验，它为 机械制造、土木工程、冶金及其它各种工业部门提供可靠的材料的力学性能参数， 便于合理地使用材料，保证机器（结构）及其零件（构件）的安全工作。 研究材料力学性能的基本方法是按照国家标准、在规定的条件下进行试验。 3.1拉伸试验 拉伸实验是最基本的实验。通过拉伸试验可以观察材料在外加轴向载荷作用 下的变形过程、断裂过程及断裂形式，研究载荷与变形的关系，测定材料常用力学 性能指标。 一、实验目的 1.验证胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：弹性模量E。 2.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力σ，和坑拉强度σ。 3.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标伸长率6和断面收缩率v。 4.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度σ。 5.绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能利 破坏形式。 二、实验设备和仪器 1.微机控制电子万能试验机。 2.引伸仪。 3.游标卡尺。 三、实验试样 按照国家标准G6397一86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着 产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形 截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩 形截面试样。 如图3一1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组 成。平行部分的试验段长度！称为试样的标距，按试样的标距！与横截面面积4之
9 第 3 章 材料的力学性能试验 工程 材料具有各种不同的使用性能，如化学性能、 物理性能、 力学性能。对 于用于各种工程结构和机器零件的结构材料来说最重要的是力学性能。力学性能是 指材料在外加载荷与环境因素联合作用下所表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷 引起变形和断裂的能力。材料的力学性能试验是工程中广泛应用的一种试验，它为 机械制造、土木工程、冶金及其它各种工业部门提供可靠的材料的力学性能参数， 便于合理地使用材料，保证机器（结构）及其零件（构件）的安全工作。 研究材料力学性能的基本方法是按照国家标准、在规定的条件下进行试验。 3.1 拉 伸 试 验 拉伸实验是最基本的实验。通过拉伸试验可以观察材料在外加轴向载荷作用 下的变形过程、断裂过程及断裂形式，研究载荷与变形的关系，测定材料常用力学 性能指标。 一、实验目的 1.验证胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：弹性模量 E 。 2.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力 s 和抗拉强度 b 。 3.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率 和断面收缩率 。 4.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度 b 。 5.绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和 破坏形式。 二、实验设备和仪器 1.微机控制电子万能试验机。 2.引伸仪。 3.游标卡尺。 三、实验试样 按照国家标准 GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着 产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形 截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩 形截面试样。 如图 3-1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组 成。平行部分的试验段长度 l 称为试样的标距，按试样的标距 l 与横截面面积 A 之
间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取1=10或 1=5d,矩形截面比例试样通常取1=11.3√A或1=5.65√A,其中，前者称为长比例 试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的1与4 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时 的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验 目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准G6397一86。 d (a) +-b (b) 图子1拉伸试样 (a)圆形截试样：(b)矩形截试样 四、实验原理与方法 1.测定低碳钢的弹性常数 实验时，先把试样安装在万能试验机上，再在试样的中部装上引伸仪，并将指 针调整到0，用于测量试样中部长度（引伸仪两刀刃间的距离）内的微小变形。 开动万能试验机，预咖一定的初载荷（可取4kN),同时读取引伸仪的初读数。 为了验证载荷与变形之间成正比的关系，在弹性范围内（根据。，×A求出的最 大弹性载荷不超过14kN)采用等量逐级加载方法，每次递加同样大小的载荷增 量△F(可选△F=2kN),在引伸仪上读取相应的变形量。若每次的变形增量大 致相等，则说明载荷与变形成正比关系，即验证了胡克定律。弹性模量E可按下 式算出 E=4E6 A.N 式中：△F为载荷增量：A为试样的横截面面积：。为引伸仪的标距（即引伸仪两 刀刃间的距离)；，为在载荷坛量△F下由引伸仪测出的试样变形增量平均值。 2.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标 弹性模量测定完后，将载荷卸去，取下引伸仪，调整好万能试验机的自动绘图 装置，再次缓慢加载直至试样拉断，以测出低碳钢在拉伸时的力学性能。 10
10 间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取 l =10d 或 l = 5d ，矩形截面比例试样通常取 l =11.3 A 或 l = 5.65 A ，其中，前者称为长比例 试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的 l 与 A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时 的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验 目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。 l r d （a） l r b a （b） 图3-1 拉伸试样 （a）圆形截面试样；（b）矩形截面试样 四、实验原理与方法 1.测定低碳钢的弹性常数 实验时，先把试样安装在万能试验机上，再在试样的中部装上引伸仪，并将指 针调整到 0，用于测量试样中部 0 l 长度（引伸仪两刀刃间的距离）内的微小变形。 开动万能试验机，预加一定的初载荷（可取 4kN ），同时读取引伸仪的初读数。 为了验证载荷与变形之间成正比的关系，在弹性范围内（根据 P A 求出的最 大弹性载荷不超过 14kN ）采用等量逐级加载方法，每次递加同样大小的载荷增 量 F （可选 F = 2kN ），在引伸仪上读取相应的变形量。若每次的变形增量大 致相等，则说明载荷与变形成正比关系，即验证了胡克定律。弹性模量 E 可按下 式算出 0 0 A l F l E = 式中： F 为载荷增量； A 为试样的横截面面积； 0 l 为引伸仪的标距（即引伸仪两 刀刃间的距离）； 0 l 为在载荷坛量 F 下由引伸仪测出的试样变形增量平均值。 2.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标 弹性模量测定完后，将载荷卸去，取下引伸仪，调整好万能试验机的自动绘图 装置，再次缓慢加载直至试样拉断，以测出低碳钢在拉伸时的力学性能