材料力学实验.doc

试验一、拉伸试验报告
1-1、由实验现象和结果比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性能有什么不同?
答：低碳钢在拉伸过程有明显的四个阶段，弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。低碳钢具有屈服种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，其延伸率大表现为塑性。
铸铁在拉伸时延伸率小表现为脆性，没有明显的四个阶段，其断口为横断面。
1-2、由拉伸实验所确定的材料的力学性能数值有什么实用价值？
答：1）会对企业的生产选材有直接的影响，这直接关系到企业的成本和产品的质量。
2）对于好多恶劣工作环境的金属工件，都要求要出具检测报告。
3）企业根据不同的力学性能参数，可以安排较为合理的加工工艺。
除以上这些外，出口的产品都要经过这方面的检测的，这也是一个企业质量意识的侧面反映。
1-3、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?
答：拉伸实验中延伸率的大小与材料有关，同时与试件的标距长度有关。试件局部变形 较大的断口部分，在不同长度的标距中所占比例也不同。因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，这样其有关性质才具可比性。材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外）。
延伸率的大小与试件尺寸有关，为了便于进行比较，须将试件标准化。断面收缩率的大小与试件尺寸无关。
试验二、低碳钢弹性模量E的测定报告
2-1、测E时为何要加初始载荷并限制最高载荷？使用分级等量加载的目的是什么？
答：测E时为何要加初始载荷并最高载荷是为了保证低碳钢处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。分级等量加载的目的是为了保证所求的弹性模量减少误差。
2-2、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么?
答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
2-3逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
试验三、铸铁压缩试验
3-1、根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因。
答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成45°~50°夹角，在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限，因而发生斜面剪切破坏。
3-2、比较铸铁拉伸与压缩时的力学性质。
答：低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随 荷载增加发生塑性形变；铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。
通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉与抗压相近。铸铁材 料塑性差，其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态，比如车床机座。
试验四、圆轴扭转实验
4-1、试分析低碳钢和铸铁试件扭转破坏时的断口形貌特征及其形成原因。
答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。
铸铁扭转形变小，没有屈服阶段，断口为和轴线成45°的螺旋形曲面，为拉应力破坏。
4-2、试分析铸铁在拉伸、压缩和扭转时的破坏原因。
答：铸铁在拉伸过程中没有明显的四个阶段，拉应力达到强度极限被拉断，其断口为横断面。
铸铁在压缩过程中，由于剪应力达到剪切强度极限而被剪断，其断口为与轴线成45°~45°的斜平面。
铸铁在扭转过程中，由于剪应力达到拉应力达到强度极限而被拉断，其断口为与轴线成45度的螺旋面。
4-3、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系?为什么?
答：有关系。扭转方向改变后，最大拉应力方向随之改变，而铸铁破坏是拉应力破坏。
试验五、纯弯曲梁正应力实验
5-1、试分析理论计算的Δσ理与Δσ实之间计算误差的原因。
答：理论计算的Δσ理与Δσ实之间计算误差的原因可能有以下原因
1）加载位置不准确，辅梁的加载位置可能导致主梁受力不对称；
2）荷载可能不精确，加载过程中载荷的不稳定性也可能导致载荷存在一定能够的误差；
3）材料的各向异性、或者不均质造成；
4）读取数据的误差，由于试验数据的振荡性，不同试验人员可能读取的数据不同。
5-2、两个几何尺寸、受力完全相同的梁，但是材料不同，在同一位置沿着轴向测得的应变、应力是否相同？
答：两个几何尺寸、受力完全相同的梁，但是材料不同，在同一位置沿着轴向测得的应力相同，但是应变不同。
可以根据公式，

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5-3、实验时未考虑梁的自重,是否会引起测量结果误差?为什么?
答：施加的荷载和测试应变成线性关系。实验时，在加外载荷前，首先进行了测量电路的平衡（或记录初读数），然后加载进行测量，所测的数（或差值）是外载荷引起的，与梁自重无关。
试验六、弯扭组合主应力的测定报告
6-1、若在测试阶段计算弯扭的同时，管内再施加均匀内压P，写出被测点的主应力大小和方向的理论计算公式。
答：由薄璧圆筒的应力计算公式，计算薄璧圆筒的x、y方向的应力，再计算如图所示平面范围内的主应力即可。

测点

σx
σx
τ