屈服之后继续加载,试件截面逐渐增大,试件被压成饼而不断裂,故无压缩强度极限,屈 服后试件稍有鼓形即可停止试验,以免过载使试验机损坏。 4、试验结束,清理工具现场,复原试验机,填写试验报告 (二)铸铁的压缩试验 、实验目的 1、测定铸铁的强度极限σss 2、比较铸铁的拉、压力学性能及破坏形式 二、实验设备 万能材料试验机,游标卡尺 三、试件(同低碳钢 四、实验原理 铁铸压缩时和拉伸一样,也是在很小变形下发生破坏,只能测出最大荷载Pb(图3), 故压缩强度极限。铸铁试件的断口接近45°斜面,这是因为45°斜面为最大剪应力平 面,故铸铁压缩试验试件断口为剪切破坏。其荷载与变形如图4。 图4 图3 五、实验步骤 1、测量试样直径,估计最大荷载,选择量程及相应摆锤,方法与拉伸试验相同 2、试样安放在下压板中心位置上 3、开机试样接近上模板时减速,将要靠近时,立刻停车,关闭油门,测力度盘调零, 调整绘图器 4、开机均匀缓慢加载,试件出现裂纹立刻停车,记下Pb值
7 7 屈服之后继续加载，试件截面逐渐增大，试件被压成饼而不断裂，故无压缩强度极限，屈 服后试件稍有鼓形即可停止试验，以免过载使试验机损坏。 4、试验结束，清理工具现场，复原试验机，填写试验报告。 (二)铸铁的压缩试验 一、实验目的 1、测定铸铁的强度极限σs。 2、比较铸铁的拉、压力学性能及破坏形式。 二、实验设备 万能材料试验机，游标卡尺。 三、试件(同低碳钢) 四、实验原理 铁铸压缩时和拉伸—样，也是在很小变形下发生破坏，只能测出最大荷载 Pb(图 3)， 故压缩强度极限。铸铁试件的断口接近 45°斜面，这是因为 45°斜面为最大剪应力平 面，故铸铁压缩试验试件断口为剪切破坏。其荷载与变形如图 4。 五、实验步骤 l、测量试样直径，估计最大荷载，选择量程及相应摆锤，方法与拉伸试验相同。 2、试样安放在下压板中心位置上。 3、开机试样接近上模板时减速，将要靠近时，立刻停车，关闭油门，测力度盘调零， 调整绘图器。 4、开机均匀缓慢加载，试件出现裂纹立刻停车，记下 Pb 值
5、试验结束.复原试验机,清理工具,现场,整理实验记录 六、思考题 1、为什么不能测取低碳钢的压缩强度极限? 2、比较铸铁在拉伸和压缩下的强度极限并得出必要的结论 3、为什么铸铁试件沿着与轴线约成45°的斜截面破坏?
8 8 5、试验结束．复原试验机，清理工具，现场，整理实验记录。 六、思考题 1、为什么不能测取低碳钢的压缩强度极限? 2、比较铸铁在拉伸和压缩下的强度极限并得出必要的结论。 3、为什么铸铁试件沿着与轴线约成 45°的斜截面破坏?
实验三金属扭转试验 在机械传动中的轴类部件,大多数是在纯扭或弯扭联合情况下工作的。设计扭转轴所用 的允许剪应力,是根据材料在扭转破坏试验时,所测出的扭转(剪切)流动极限τa,或扭转(剪 切)强度极限τb而求得的。 出于材料不同,杆件在受拉或受压而破坏时,其断口形状不同。扭转破坏时也是这种情 况,例如低碳钢(或普通碳素钢)与铸铁的扭转破坏,其断口形状是不同的。 实验目的 1、测定低碳锈的τa、τb,铸铁的τb。 2、观察断口形状,进行比较分析 图1 设备 扭转材料试验机,游标卡尺。 三、原理和装置 1、低碳钢扭转破坏试验 试验采用标距L=100mm,直径d=10±0.1m圆截面标准试件,如图1 低碳钢件装到扭转试验机上(试验机的构造原理见附录二扭转试验机简介),由电动 机构施加扭矩Mn。试验机上的自动绘图装置可记录试件的Mn一Φ关系图,如图2,其中Φ为 扭转角。扭矩在Mp以内,材料处于弹性状态,应力应变关系服从虎克定律,因为OA部分呈 线性 低碳钢在纯剪受力时也存在屈服阶段,因此当圆轴试件上的扭矩超过Mp后,在试件横截 面上外沿处,材料发生屈服,形成环形塑性区,试件横截面上的剪应力分布如图3(b)此后使 试件继续扭转变形,塑性区不断向内扩展,Mn一Φ曲线趋于平坦,图上出现近似于直线的BC 水平段,此时测力度盘上的指针几乎不动,扭角Φ却在继续不断增加,塑性区占据了大部分 截面。这样就可以近似地假定此时整个圆截面上各点处的剪应力已同时到屈服极限τs值。若 令Ms表示整个截面上应力处于屈服极限τs作用的扭矩值,则: pdA dA=tsp
9 9 实验三 金属扭转试验 在机械传动中的轴类部件，大多数是在纯扭或弯扭联合情况下工作的。设计扭转轴所用 的允许剪应力，是根据材料在扭转破坏试验时，所测出的扭转(剪切)流动极限τa ，或扭转(剪 切)强度极限τb而求得的。 出于材料不同，杆件在受拉或受压而破坏时，其断口形状不同。扭转破坏时也是这种情 况，例如低碳钢(或普通碳素钢)与铸铁的扭转破坏，其断口形状是不同的。 一、实验目的 1、测定低碳锈的τa、τb ，铸铁的τb 。 2、观察断口形状，进行比较分析。 二、设备 扭转材料试验机，游标卡尺。 三、原理和装置 l、低碳钢扭转破坏试验 试验采用标距 L=lOOmm，直径 d=lO±O．1mm 圆截面标准试件，如图 1。 低碳钢件装到扭转试验机上（试验机的构造原理见附录二扭转试验机简介)，由电动 机构施加扭矩 Mn。试验机上的自动绘图装置可记录试件的 Mn—Φ关系图，如图 2，其中Φ为 扭转角。扭矩在 Mp 以内，材料处于弹性状态，应力应变关系服从虎克定律，因为 0A 部分呈 线性。 低碳钢在纯剪受力时也存在屈服阶段，因此当圆轴试件上的扭矩超过 Mp 后，在试件横截 面上外沿处，材料发生屈服，形成环形塑性区，试件横截面上的剪应力分布如图 3(b)此后使 试件继续扭转变形，塑性区不断向内扩展，Mn 一Φ曲线趋于平坦，图上出现近似于直线的 BC 水平段，此时测力度盘上的指针几乎不动，扭角Φ却在继续不断增加，塑性区占据了大部分 截面。这样就可以近似地假定此时整个圆截面上各点处的剪应力已同时到屈服极限τs 值。若 令 Ms 表示整个截面上应力处于屈服极限τs 作用的扭矩值，则： S P A A MS S dA = dA = W 3 4
式中p表示截面上任意一点dA离圆心的距离 16是试件的弹性抗扭截面模量,由 此可得τs的近似值为: 3M 试件连续变形,材料进一步强化,达到Mn—Φ曲线上D点时,试件剪断。由测力度盘上的被 动针读出最大扭矩M。此时截面上应力到达强度极限τb。与求相似τs,τb值可近似的按下 式计算: 2、铸铁扭转破坏试验 铸铁M一Φ曲线图如图4所示,试件由开始受扭至到破坏,近似直线,按弹性公式计算 4w m,如 (C M,5M,时的M,>M4>M,时MM,时0 剪应力分布 的剪应力分布的剪应力分布 四、试验步骤:
10 10 式中ρ表示截面上任意一点 dA 离圆心的距离； 16 3 d WP = 是试件的弹性抗扭截面模量，由 此可得τs 的近似值为： t s s W M 4 3 = 试件连续变形，材料进—步强化，达到 Mn—Φ曲线上 D 点时，试件剪断。由测力度盘上的被 动针读出最大扭矩 Mb。此时截面上应力到达强度极限τb 。与求相似τs ，τb值可近似的按下 式计算： p b s W M 4 3 = 2、铸铁扭转破坏试验 铸铁 Mn—Φ曲线图如图 4 所示，试件由开始受扭至到破坏，近似直线，按弹性公式计算 p b s W M 4 3 = 四、试验步骤：
1、在试件标距内的中问和两端三处测量直径,取最小值为直径尺寸do。计算抗扭截面 模量 2、根据材料性质估算所需最大扭矩,选好扭矩试验机的测力表盘。测力指针调好零点 调好自动绘图装置。装上试件 3、经教师检查准备情况,并加步量扭矩试车后,正式试验。测出Ms、Mb,取下试件观察 断口 4、按上述步骤试验铸铁试件 5、试验完成后,将试验机、工具和现场清理复原。 五、讨论: 总结低碳钢(塑性材料)铸铁(脆性材料)两种材料,在拉伸,压缩和扭转时的强度指标以 及破坏断口的情况,进行分析比较,说明原因 六、思考题: 1,低碳钢与铸铁扭转时的破坏情况有什么不同?根据不同现象分析原因。 2、根据低碳钢和铸铁拉伸、压缩、扭转试验的强度指标和断口形状,分析总结两种材料 的抗拉、抗压、抗剪能力
11 11 l、在试件标距内的中问和两端三处测量直径，取最小值为直径尺寸 d0 。计算抗扭截面 模量 16 3 d W = 。 2、根据材料性质估算所需最大扭矩,选好扭矩试验机的测力表盘。测力指针调好零点。 调好自动绘图装置。装上试件。 3、经教师检查准备情况，并加步量扭矩试车后，正式试验。测出 Ms、Mb，取下试件观察 断口。 4、按上述步骤试验铸铁试件。 5、试验完成后，将试验机、工具和现场清理复原。 五、讨论： 总结低碳钢(塑性材料)铸铁(脆性材料)两种材料，在拉伸，压缩和扭转时的强度指标以 及破坏断口的情况，进行分析比较，说明原因。 六、思考题： 1，低碳钢与铸铁扭转时的破坏情况有什么不同?根据不同现象分析原因。 2、根据低碳钢和铸铁拉伸、压缩、扭转试验的强度指标和断口形状，分析总结两种材料 的抗拉、抗压、抗剪能力