實驗一 ?低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗

⒈ 實驗?zāi)康?/span>

①了解試驗機的工作原理，并初步掌握試驗機的操作規(guī)程。

② 測定低碳鋼的兩個強度指標：屈服極限，強度極限。兩個塑性指標：延伸率和斷面收縮率。

③ 測定鑄鐵的強度極限。

④ 比較兩種典型材料的機械性能和斷口形式。

⒉ 實驗設(shè)備及量具

WE—100微機控制電液伺服液壓式萬能試驗機、標距打印機、游標卡尺。

⒊ 實驗原理

利用試驗機再現(xiàn)不同材料拉伸的力學性質(zhì)，驗證不同材料在拉伸過程中的變化理論。

（1）低碳鋼拉伸實驗

低碳鋼是指含碳量在以下的碳素鋼，是典型的塑性材料。這類鋼材在工程中使用較廣，在拉伸中表現(xiàn)出的力學性能也最為典型，如下屈服點、抗拉強度、斷后延伸率等一些力學性能參數(shù)均可在拉伸試驗中求得。

試件在受到拉力作用下，對應(yīng)每一個拉力F，試件標距L₀便產(chǎn)生一個伸長量△L與之對應(yīng)，這種關(guān)系稱為拉伸圖或F—△L曲線(圖1)。

F—△L曲線與試件的截面尺寸及長度有關(guān)。為了消除試件尺寸的影響，把拉力F除以試件的原始橫截面積A₀，得出正應(yīng)力；把伸長量△L除以試件原始標距L₀，得到應(yīng)變。從而建立應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系圖，

? ? ? ? ? ? ?圖1 ?拉力F~伸長量△L關(guān)系圖? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2 ?應(yīng)力~應(yīng)變關(guān)系圖

或稱為曲線（圖2）。整個拉伸變形分四個階段，即彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。

①?彈性階段

在拉伸的初始階段，載荷與伸長量呈直線關(guān)系，表明在這一階段內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即：。式中是與材料有關(guān)的比例常數(shù)，稱為彈性模量。此時若卸去外力，則試件變形消失，恢復(fù)原態(tài)。直線部分的最高點所對應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限，只有應(yīng)力低于比例極限時，材料才服從胡克定律，這時稱材料是線彈性的。

超過比例極限后，從a點到b點，與之間的關(guān)系不再是直線，但卸除拉力后變形仍可完全消失，這種變形稱為彈性變形。b點所對應(yīng)的應(yīng)力是卸載后材料不產(chǎn)生塑形變形的最大應(yīng)力，用表示，稱為彈性極限。而a點與b點的確定須借助于高精度的電子引伸計，且操作很麻煩，尤其b點。在關(guān)系圖中，由于a、b兩點非常接近，所以工程上對彈性極限和比例極限并不嚴格區(qū)分。

②?屈服階段

當應(yīng)力超過b點到某一數(shù)值時，應(yīng)變有非常明顯的增加，而應(yīng)力先是下降，然后作小波動，在曲線上出現(xiàn)接近水平的小鋸齒形線段，這種現(xiàn)象稱為屈服或流動。在屈服階段內(nèi)應(yīng)力第一次下降的最低點是初始瞬時效應(yīng)的結(jié)果，該值在屈服階段可能是最低的應(yīng)力，但不能取其為下屈服值。在屈服階段內(nèi)，除初始瞬時效應(yīng)產(chǎn)生的值外，下屈服值應(yīng)取波動中的最低值；而上屈服值為屈服階段的最高值。由于上屈服值與試件形狀、加載速度等因素有關(guān)，一般是不穩(wěn)定的。下屈服極限則是比較穩(wěn)定的數(shù)值，能夠反映材料的力學性能。通常把下屈服值作為材料的屈服極限或屈服點，用來表示。在屈服階段，若卸除拉力則試件變形不能完全消失，材料將產(chǎn)生顯著的塑形變形。

③強化階段

過屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力，這種現(xiàn)象稱為材料的強化。這種強化直至達到曲線上最高應(yīng)力點e，該階段稱為強化階段，最高點e的應(yīng)力是材料所能承受的最大應(yīng)力，稱為強度極限或抗拉強度。在強化階段，應(yīng)力與應(yīng)變呈現(xiàn)出非線性的關(guān)系。

③?部變形階段

過e點，在試件的某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小，形成頸縮現(xiàn)象。由于在頸縮部位橫截面積迅速減小，導(dǎo)致試件所能承受的拉力迅速降低。在圖中，應(yīng)力隨之下降，一直降到f點時，試樣被拉斷。

（2）鑄鐵拉伸實驗

鑄鐵拉伸時應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系是一段微彎曲線，沒有明顯的直線段（圖3）。

??圖3 ?鑄鐵的應(yīng)力~應(yīng)變曲線圖

它在較小的拉應(yīng)力下就被斷裂，沒有屈服和頸縮，拉斷前的應(yīng)變很小，延伸率也很小，是典型的脆性材料。

由于鑄鐵的曲線沒有明顯的直線部分，彈性模量E的數(shù)值隨應(yīng)力的大小而變。但在拉應(yīng)力較小時，可近似認為材料服從胡克定律。通常在應(yīng)力較小時，取曲線的割線近似地表示鑄鐵拉伸時的曲線開始部分，并以割線的斜率近似地確定彈性模量E，稱為割線彈性模量。鑄鐵拉斷時的最大應(yīng)力為強度極限，因為沒有屈服現(xiàn)象，強度極限是反映材料強度的唯一力學性能指標。

⒋ 實驗步驟

（1）測標樣直徑

為了避免試件加工的錐度和橢圓度影響，選取3個卡點測量試件直徑，3個卡點的位置分別選在標樣中間和距平行長度兩端的約a?2處（a＝L_c－L₀，L_c為標樣的平行長度，L₀為標距的總長度）。對每個卡點，用游標卡尺在兩個相互垂直方向上卡其直徑（兩個卡值，精度≤0.02mm），取其算術(shù)平均值（精度0.1mm，計算的修約口決見5.）。選擇3個卡點中最小值的直徑（d₀）進行橫截面積（A₀）的計算（л＝3.1416，面積精度0.01mm²）。將各卡值及計算值填入實驗報告的表中。

（2）打印試件標距（僅對低碳鋼試件）

注意L_c與L₀的關(guān)系，從平行長度某一端點的約a?2處開始打印。對ф₁₀的低碳鋼試件打印出8個1cm標距，即9個點，并涂黑色。再用游標卡尺測量9個點的總長度，即為總標距L₀（精度0.1mm），將L₀值填入實驗報告的表中。

（3）設(shè)備操作

①打開電源，開啟微機，雙擊桌面“微機自動測量控制系統(tǒng)”，進入微機操作系統(tǒng)。

②在“試驗方法”中選金屬室溫拉伸試驗（GB/T228—2002）。

③單擊“新建試樣”進入填單界面，根據(jù)界面內(nèi)容填單。順序為：在“試樣形狀”中選圓材；在直徑d中填10（僅做ф₁₀圓材試驗）；在“試樣編號”中填寫編號，可備查找；在“鉗口間距”中填25；其它內(nèi)容可根據(jù)需要填寫。填完后點擊“計算面積”（指單“√”號），最后點擊“開始試驗”，使之又回到原始界面。

（4）低碳鋼試件拉伸試驗

①試驗前，先將工作活塞上升、下降約50mm，活動2~3次。

②夾好試件（必須先夾上后夾下）

③選應(yīng)力施加速度，對ф₁₀試件一般選0.5KN/s，約6.4Mpa/s，但為了觀察頸縮現(xiàn)象，取0.2 KN/s，取完后點擊“負荷控制”鍵便被確認了。

④打開“急?！遍y（在操作臺上，順時針扭轉(zhuǎn)便自動打開），再打開油泵（在操作臺上，按下綠鈕即可）。

⑤在微機界面上，先點擊“總清零”，再點擊“加載”鍵，最后點“開始”鍵，便開始進行拉伸試驗了。在拉伸試驗過程中可以調(diào)節(jié)載荷速度。

⑥點右鍵出現(xiàn)任選的六種曲線，在這里我們選“力—位移”曲線。

⑦拉斷試件后，點擊“停止”鍵，出現(xiàn)“試驗結(jié)果保存成功”，點擊“確定”，又出現(xiàn)“組試驗結(jié)束”，再點擊“確定”。

⑧取下試件，點擊“非試驗狀態(tài)”鍵，再點擊“卸載”鍵。卸載后，關(guān)閉“油泵”，關(guān)閉“急?！辨I（按下即可）。

⑨在界面上讀取下屈服荷載值與極限荷載值。

注意：?。┯^察試件在進入屈服過程?“力—位移”曲線的變化特點。ⅱ）進入頸縮階段時觀察試件的頸縮現(xiàn)象。ⅲ）若在“力—位移”曲線上讀取下屈服值，則在拋棄第一次回擺值（初始瞬時效應(yīng)）后，挑取剩余回擺幅度的最大值來作為屈服載荷值。

（5）低碳鋼試件斷后處理

①斷口直徑的求取

取下斷裂后的試件，測斷口直徑d₁：用游標卡尺在斷口上的兩個相互垂直方向上各卡一次直徑（精度≤0.02mm），取其算術(shù)平均值 （精度0.1mm）作為斷口直徑，來計算斷口面積A₁（л＝3.1416，精度0.01mm²）

②斷后標距的求取

將試件斷裂后的兩個半段合攏，對嚴、對齊、并使軸線在一條直線上，用游標卡尺量出斷后的總標距長度L₁（精度0.1mm）。其測量規(guī)則如下：

a．當斷口與總標距的兩個端點距離均＞L₁/3時，則可直接用游標卡尺量出斷后總標距的長度。

b．當斷口與總標距某個端點距離＜L₁/3時，則L₁的長度確定的方法為：以斷口O為起點，在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點（圖4—a），若長段所余格數(shù)為偶數(shù)時，取長段所余格數(shù)的一半得出C點，則L₁?=AB+2BC；若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時（圖4—b），可在長段上取所余格數(shù)減1之半的C點及取所余格數(shù)加1之半的C₁點，則L₁?=AB+BC+BC₁。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（a）??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????（b）

圖4

c．當斷口非?？拷嚰啥耍驍嗫谂c頭部的距離≤直徑d₀的兩倍時，實驗結(jié)果無效，必須重作。

（6）鑄鐵試件拉伸試驗

設(shè)備操作過程完全同于低碳鋼試件的拉伸試驗。因為屬脆性材料，拉伸時無屈服和頸縮現(xiàn)象，也無需測斷前和斷后的標距長度。試件斷裂后，只從界面上讀取抗拉的極限載荷值F_b。

（7）結(jié)束操作

實驗完成后，退出系統(tǒng)、關(guān)機，關(guān)閉電源，清掃雜物。

⒌ 計算結(jié)果要求

強度單位：Mpa。計算結(jié)果按0.5單位法則修約到十位數(shù)，即個位數(shù)只能為5或為0。其修約原則是：當尾數(shù)<2.5時，個位數(shù)為0；當2.5≤尾數(shù)<?7.5時，個位數(shù)為5；當尾數(shù)≥7.5時，個位數(shù)為0，但進1。

延伸率和斷面收縮率的計算結(jié)果按0.5單位法則修約到個位數(shù)，即一位小數(shù)只能為0.5或為0.0（低碳鋼）。其修約原則是：當尾數(shù)< 0.25時，小數(shù)為0.0；當0.25≤尾數(shù)<?0.75時，小數(shù)為0.5；當尾數(shù)≥0.75時，小數(shù)為0，但往個位數(shù)上進1。

平均長度及面積計算的修約口決如下：

四舍六入五考慮，五后非零應(yīng)進一，五后是零看前位，前為奇數(shù)應(yīng)進一，前為偶數(shù)應(yīng)舍去。

⒍ 試驗數(shù)據(jù)記錄

實 驗 前 記 錄

實 驗 記 錄

?

試 件 斷 后 記 錄

⒎ 實驗結(jié)果

（1）低碳鋼

屈服極限 ?????????Mpa

強度極限? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??Mpa

延伸率?(?L₁–L₀)???L₀100%= ???%?

斷面收縮率 (?A₀–?A_1?)?A₀?100%= ???%?

（2）鑄鐵

強度極限 ??= ?????Mpa

⒏?討論題

（1）試用米格紙繪制低碳鋼的σ~ε拉伸曲線圖。

（2）比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時的機械性能。

（3）和是不是試件在屈服和破壞時的真實應(yīng)力，為什么？

（4）低碳鋼試件的拉伸變形在加力至破壞的過程中分哪幾個階段？在各個階段中你看到了哪些現(xiàn)象？

（5）在試驗前，為什么要測三個橫截面的直徑？為什么每個橫截面又要測兩個相互垂直的直徑？

實驗二 ?鑄鐵的壓縮實驗

⒈ 實驗?zāi)康?/span>

①測定壓縮時鑄鐵的強度極限。

②觀察鑄鐵壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。

⒉ 實驗設(shè)備及量具

WE—300微機控制電液伺服液壓式萬能試驗機、游標卡尺。

⒊ 實驗原理

當施加適當?shù)膭蛩賶毫r，試件的形態(tài)發(fā)生變化。由壓力（F）~壓縮量（△L）的關(guān)系圖（圖1）或應(yīng)力（）~應(yīng)變（）的關(guān)系圖（圖2）看到：初期壓縮量增加小，但壓縮載荷增加快，近似于直線，此時試件形態(tài)變化不明顯；當累積到一定的載荷壓力時，壓縮量增加變快，呈曲線關(guān)系，試件變形明顯，呈鼓狀；當達到最大的抗壓載荷時發(fā)生鼓形破裂（圖3）。鑄鐵屬脆性材料，在整個壓縮變形過程中，沒有屈服階段，斷面與軸線約成45°- 50°夾角，表明它的破壞主要是由最大剪應(yīng)力所致。

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? ? 圖1 F～△L關(guān)系曲線圖? ? ? ? ? ? ? ?圖2 關(guān)系曲線圖? ? ? ? ??圖3 發(fā)生破裂示意圖

鑄鐵的曲線始終是非線性的。鑄鐵的抗壓強度極限比它的抗拉強度極限高4—5倍。

⒋ 實驗步驟

（1）測標樣直徑

取試件中部一個卡點，在相互垂直兩個方向上，用游標卡尺測量其直徑 （兩個卡值，精度≤0.02mm），再計算出平均直徑d₀（精度0.1mm）參加計算截面面積A₀計算（精度0.01mm²， л＝3.1416）。再用游標卡尺測量試件的高度h₀（精度0.1mm），使之滿足。

（2）涂抹機油

試驗前將試件兩端面涂上機油，以減小橫向摩擦力的影響。

（3）設(shè)備操作

①打開電源，開啟微機，雙擊桌面“微機自動測量控制系統(tǒng)”，進入微機操作系統(tǒng)。

②在“試驗方法”中選金屬室溫壓縮試驗（GB/T228—2002）。

③單擊“新建試樣”進入填單界面，根據(jù)界面內(nèi)容填單。順序為：在“試樣形狀”中選圓材；在直徑d中填15（僅做ф₁₅圓材試驗）；在“試樣編號”中填寫編號，可備查找；在“鉗口間距”中填25；其它內(nèi)容可根據(jù)需要填寫。填完后點擊“計算面積”（指單“√”號），最后點擊“開始試驗”，使之又回到原始界面。

（4）鑄鐵試件壓縮試驗

①試驗前，先將工作活塞上升、下降約100mm，活動2~3次。

②根據(jù)實驗的特點，選球面壓座。將試件準確地放在球面壓座的中心上。開啟移動橫梁升降電機，調(diào)整上壓座到試件頂面將要接觸的位置。

③選應(yīng)力施加速度，對ф₁₅試件一般選1.0KN/s，約6Mpa/s，取完后點擊“負荷控制”鍵便被確認。

④打開“急?！遍y（在操作臺上，順時針扭轉(zhuǎn)自動打開），再打開油泵（在操作臺上，按下綠鈕即可）。

⑤在微機界面上，先點擊“總清零”，再點擊“加載”鍵，最后點“開始”鍵，便開始進行壓縮試驗了。在壓縮試驗過程中可以調(diào)節(jié)載荷速度。

⑥點右鍵出現(xiàn)任選的六種曲線，在這里我們選“力—位移”曲線。

⑦壓斷試件后，點擊“停止”鍵，出現(xiàn)“試驗結(jié)果保存成功”，點擊“確定”，又出現(xiàn)“組試驗結(jié)束”，再點擊“確定”。

⑧點擊“非試驗狀態(tài)”鍵，再點擊“卸載”鍵。卸載后，取下試件，關(guān)閉“油泵”，關(guān)閉“急?！辨I（按下即可）。

⑨在界面上讀取極限荷載值。

（5）結(jié)束操作

實驗完成后，退出系統(tǒng)、關(guān)機，關(guān)閉電源，清掃雜物。

⒌ 計算結(jié)果要求

強度單位：Mpa。計算結(jié)果按0.5單位法則修約到十位數(shù)，即個位數(shù)只能為5或為0。其修約法則見實驗一。

⒍ 試驗數(shù)據(jù)記錄

實 驗 記 錄

⒎ 實驗結(jié)果

強度極限 ???????Mpa

⒏?討論題

（1）試用米格紙繪制鑄鐵的應(yīng)力σ-應(yīng)變ε壓縮曲線圖。

（2）在鑄鐵壓縮實驗中，從加載到破壞你看到那些現(xiàn)象。

（3）為什么鑄鐵試件在壓縮時沿著與軸線大致成45°的斜截面破壞？

（4）鑄鐵的拉、壓實驗力學性能有何不同。?

?

實驗三 ?低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)實驗

⒈?實驗?zāi)康?/span>

①觀察并比較低碳鋼及鑄鐵材料扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象及破壞形式。

②測定低碳鋼的剪切屈服極限和剪切強度極限。

③測定鑄鐵的剪切強度極限。

⒉ 實驗設(shè)備及量具

JNSG—144型扭轉(zhuǎn)試驗機、游標卡尺。

⒊ 實驗原理

圓軸承受扭轉(zhuǎn)時，材料完全處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。故常用扭轉(zhuǎn)實驗來研究不同材料在純剪切作用下的力學性質(zhì)。

圖1為低碳鋼試件的扭矩T和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。當扭矩T小于T_P時，材料完全處于彈性狀態(tài)，OA段為直線，它遵守胡克定律。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1 ?低碳鋼：扭矩T～扭角關(guān)系曲線圖

扭矩超過T_P后，試件橫載面上的切應(yīng)力分布不再是線性的。在試件外緣材料發(fā)生流動形成環(huán)形塑性區(qū)域，故T_P是外緣切應(yīng)力等于剪切比例極限時的扭矩。此后，隨著扭矩T的增長，試件繼續(xù)扭轉(zhuǎn)變形，塑性區(qū)域不斷向中心擴展，T～曲線緩慢上升，直至B點趨于平坦，截面上各點材料完全達到屈服，這時的扭矩即為屈服扭矩T_s，剪切屈服極限T_s可按下列公式計算，

???????????????????????????????????（1）

式中：是實心試件的抗扭截面模量。

繼續(xù)給試件加載，試件又繼續(xù)變形，材料進一步強化，直至C點，試件被剪斷，此時的扭矩為最大扭矩T_b，抗扭強度極限（或剪切強度極限）為，

?????????????????????????????（2）

鑄鐵試件從開始受扭直到破壞，T～曲線近似為一直線（圖2），故近似地按彈性應(yīng)力公式計算抗扭強度極限。破壞后記錄最大扭矩T_b，則抗扭強度極限為：

??????????????????????????????（3）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2 ?鑄鐵： T～的關(guān)系曲線 ?????圖3 ?試件受力分析圖

試件受扭，材料處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)（圖3）。由于純剪切應(yīng)力狀態(tài)是屬于二向應(yīng)力狀態(tài)，兩個主應(yīng)力的絕對值相等，，，與軸線成45°角。圓桿扭轉(zhuǎn)時橫截面上有最大剪應(yīng)力，而45°斜截面上有最大拉應(yīng)力，由此可以分析低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的破壞原因。由于低碳鋼的抗拉能力大于抗剪能力，故沿橫截面被剪斷；而鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故沿著與方向成正交方向被拉斷，即試件沿著于桿軸線成45°角的斜截面被拉斷破壞。

⒋ 實驗步驟

（1）測標樣直徑

為了避免試件加工的錐度和橢圓度影響，選取3個卡點，3個卡點的位置分別選在標樣中間和近兩端處。對每個卡點，用游標卡尺在兩個相互垂直方向上卡其直徑（兩個卡值，精度≤0.02mm），取其算術(shù)平均值（精度0.1mm）。選擇3個卡點中最小值的直徑（d₀）進行抗扭截面模量W_P的計算（л＝3.1416，模量精度0.001mm³）。將各卡值及計算值填入實驗報告表中。

（2）試驗機調(diào)試

所用試驗機為教學用扭轉(zhuǎn)試驗機，采用渦輪減速器手動加載，彈簧測距裝置測扭距，自動繪圖裝置繪圖，最大扭距為144N·m。

①力臂調(diào)整：a．將平衡錘旋到錘桿外端的適當位置，使力臂抬起，以消除力臂及相關(guān)件重量的影響，并將測距彈簧拉緊；b．調(diào)整彈簧吊環(huán)螺栓和活塞桿螺栓，使力臂軸線下傾到與水平位置大約成3°的夾角，此時帶線桿的端頭大約從水平位置下降30mm，而緩沖器的活塞底面要離液壓缸底大約2～3 mm，可通過壓和松的力臂感覺出來；c．座叉上銷軸的軸線要與力臂的軸線垂直，以保證活塞升降靈活；d．調(diào)整夾線桿螺釘，使夾線桿上的豎線垂直。夾線桿一定要固定在帶線桿的方槽內(nèi)。

②線輪繞線：線輪繞線按設(shè)備使用說明要求進行。轉(zhuǎn)角線輪取與直徑為1：1的溝槽繞線。

③加油：a．渦輪箱內(nèi)需加約20mm深的機油（只要使最下輪齒浸入油即可），以潤滑輪齒；b．往緩沖器的液壓缸里加機油，油面離缸口10mm左右為宜。

④調(diào)零：松開筆架螺釘，稍提線墜松線，撥動指針為零。

（3）安裝繪圖紙

抬起畫線筆，將裁成大小合適的坐標紙卷放到繪圖圓筒上，用膠水將卷口貼牢。注意：卷口要順著畫線的方向。推動筆架，放下畫線筆，使筆尖對準坐標紙零位，擰緊筆架螺釘。

（4）安裝試件

擰開固定夾頭和轉(zhuǎn)動夾頭上的封板固定螺釘，打開這兩個夾頭封板。搖轉(zhuǎn)渦桿，使夾頭的方孔對齊，放進試件。關(guān)上夾頭封板，擰緊封板固定螺釘。

（5）加載試驗

按順時針方向搖轉(zhuǎn)渦桿即可加載。加載前，用黑色筆在試件上沿軸線作一標記線，以便觀察試件的扭轉(zhuǎn)變形情況。加載要緩慢，以方便觀察實驗現(xiàn)象為宜。

①低碳鋼試件：a．屈服前加載時應(yīng)均勻緩慢，速度控制在15^o～30^o/min；b．當進入屈服階段時，指針前后擺動或停留不動，此時扭矩T～扭轉(zhuǎn)角曲線出現(xiàn)平臺，選取指針回擺最大值或指針的最低值來作為屈服扭矩值T_S；c．過了屈服階段后，改為較快速加載，速度在250^o～360^o/min之間，直到扭斷為止；d．試件扭斷后，讀取被動針所指的最大扭矩值T_b，同時讀取扭轉(zhuǎn)角數(shù)值并記錄；e．取下試件，觀察斷口特征。

②鑄鐵試件：采取慢勻速加載，速度應(yīng)控制在10^o～20^o/min之間；試件斷后，記錄最大扭矩值T_b和扭轉(zhuǎn)角；取下試件，觀察斷口特征。

（6）結(jié)束操作

實驗完成后，清掃雜物。

⒌ 計算結(jié)果要求

（1）扭矩讀取

指針讀數(shù)精度為2N·m（1/2格）。強度單位為Mpa，計算結(jié)果按0.5單位法則修約到十位數(shù)，即個位數(shù)只能為5或為0。其修約法則見實驗一。

（3）扭轉(zhuǎn)角讀取

縱坐標表示扭矩測值，比例為1：0.995（N·m/mm），可以不讀。橫坐標表示扭轉(zhuǎn)角測值，比例為1：1，換算為1.31^o/mm或0.02285弧度/mm，讀數(shù)精度為1mm（注意：讀數(shù)時，要剔除剛開始出現(xiàn)的滑動部分）。

⒍ 試驗數(shù)據(jù)記錄

實 驗 前 記 錄

?

實 驗 記 錄

⒎ 實驗結(jié)果

（1）低碳鋼

扭轉(zhuǎn)屈服強度 = ????Mpa

抗扭強度 ????= ?????Mpa

（2）鑄鐵

抗扭強度 ????= ?????Mpa

?

⒏?討論題

（1）鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)實驗，從加載到破壞你看到哪些現(xiàn)象。

（2）為什么鑄鐵試件在扭轉(zhuǎn)時沿著與軸線大致成45°的斜截面上破壞？

（3）低碳鋼試件扭轉(zhuǎn)實驗，從加載到破壞你看到哪些現(xiàn)象。

（4）分析兩種材料的斷口形狀及產(chǎn)生原理。

? ?（5）鑄鐵在壓縮和扭轉(zhuǎn)破壞時，其斷口方位均與軸線大致成45°角，其破壞原因是否相同？

材料力學實驗指導(dǎo)書（上）.docx