第一章金属的力学性能 一、填空题 1、金属工艺学是研究工程上常用材料性能和___________的一门综合性的技术基础课。 2、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性， 另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。 3、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。 4、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。 5、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。 6、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。 二、单项选择题 7、下列不是金属力学性能的是（） A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 8、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金 属的（） A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性 9、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（） A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度 10、拉伸实验中，试样所受的力为（） A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力 11、属于材料物理性能的是（） A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 12、常用的塑性判断依据是（） A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性 C、断面收缩率和塑性 D、断后伸长率和塑性 13、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（） A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小 14、工程上一般规定，塑性材料的δ为（） A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15% 15、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都可以 16、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都不宜 17、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上都可以 18、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（） A、变好 B、变差 C、无影响 D、难以判断 19、判断韧性的依据是（） A、强度和塑性 B、冲击韧度和塑性 C、冲击韧度和多冲抗力 D、冲击韧度和强度 20、金属疲劳的判断依据是（） A、强度 B、塑性 C、抗拉强度 D、疲劳强度 21、材料的冲击韧度越大，其韧性就（） A、越好 B、越差 C、无影响 D、难以确定 三、简答题 22、什么叫金属的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？
序号标准号:发布年份标准名称(仅供参考) 1 GB 1683-1981 硫化橡胶恒定形变压缩永久变形的测定方法 2 GB 1686-1985 硫化橡胶伸张时的有效弹性和滞后损失试验方法 3 GB 1689-1982 硫化橡胶耐磨性能的测定(用阿克隆磨耗机) 4 GB 532-1989 硫化橡胶与织物粘合强度的测定 5 GB 5602-1985 硫化橡胶多次压缩试验方法 6 GB 6028-1985 硫化橡胶中聚合物的鉴定裂解气相色谱法 7 GB 7535-1987 硫化橡胶分类分类系统的说明 8 GB/T 11206-1989 硫化橡胶老化表面龟裂试验方法 9 GB/T 11208-1989 硫化橡胶滑动磨耗的测定 10 GB/T 11210-1989 硫化橡胶抗静电和导电制品电阻的测定 11 GB/T 11211-1989 硫化橡胶与金属粘合强度测定方法拉伸法 12 GB/T 1232.1-2000 未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分:门尼粘度的测定 13 GB/T 12585-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶橡胶片材和橡胶涂覆织物挥发性液体透过速率的测定(质量法) 14 GB/T 12829-2006 硫化橡胶或热塑性橡胶小试样(德尔夫特试样)撕裂强度的测定 15 GB/T 12830-1991 硫化橡胶与金属粘合剪切强度测定方法四板法 16 GB/T 12831-1991 硫化橡胶人工气候(氙灯)老化试验方法 17 GB/T 12834-2001 硫化橡胶性能优选等级 18 GB/T 13248-1991 硫化橡胶中锰含量的测定高碘酸钠光度法 19 GB/T 13249-1991 硫化橡胶中橡胶含量的测定管式炉热解法 20 GB/T 13250-1991 硫化橡胶中总硫量的测定过氧化钠熔融法 21 GB/T 13642-1992 硫化橡胶耐臭氧老化试验动态拉伸试验法 22 GB/T 13643-1992 硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力松弛的测定环状试样 23 GB/T 13644-1992 硫化橡胶中镁含量的测定CYDTA滴定法 24 GB/T 13645-1992 硫化橡胶中钙含量的测定EGTA滴定法 25 GB/T 13934-2006 硫化橡胶或热塑性橡胶屈挠龟裂和裂口增长的测定(德墨西亚型) 26 GB/T 13935-1992 硫化橡胶裂口增长的测定 27 GB/T 13936-1992 硫化橡胶与金属粘接拉伸剪切强度测定方法 28 GB/T 13937-1992 分级用硫化橡胶动态性能的测定强迫正弦剪切应变法 29 GB/T 13938-1992 硫化橡胶自然贮存老化试验方法 30 GB/T 13939-1992 硫化橡胶热氧老化试验方法管式仪法 31 GB/T 14834-1993 硫化橡胶与金属粘附性及对金属腐蚀作用的测定 32 GB/T 14835-1993 硫化橡胶在玻璃下耐阳光曝露试验方法 33 GB/T 14836-1993 硫化橡胶灰分的定性分析 34 GB/T 15254-1994 硫化橡胶与金属粘接180°剥离试验 35 GB/T 15255-1994 硫化橡胶人工气候老化(碳弧灯)试验方法 36 GB/T 15256-1994 硫化橡胶低温脆性的测定(多试样法) 37 GB/T 15584-1995 硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定第一部分:基本原理 38 GB/T 15905-1995 硫化橡胶湿热老化试验方法 39 GB/T 16585-1996 硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法 40 GB/T 16586-1996 硫化橡胶与钢丝帘线粘合强度的测定 41 GB/T 16589-1996 硫化橡胶分类橡胶材料
贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 缺口效应； 因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现： ① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； ② 应力集中的现象称为缺口效应。 解理台阶； 在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会出现一些小台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。 冷脆转变； 当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。 热疲劳； 因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。 咬合磨损； 在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面的物质颗粒损失所形成的磨损。 二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分） 1、一直径为10mm ，标距长为50mm 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测 得其标距伸长为50.80mm 。求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（14分） 该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。（8分） 解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm, P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN 因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克 得 分 评分人
浙江工贸职业技术学院材料工程系实训室 材料力学性能检测实 训报告 院系：材料工程系 专业：机电一体化 班级：1304班 姓名： XXX 学号： 年月日
一、力学拉伸性能检测实训 试验条件：GB/T228 – 2002国家标准金属拉伸试验试样GB 6397-86 试验数据及结果：如表1所示。 表1 低碳钢拉伸试验表 试验数据及结果：如表1-1所示。 表1-1 低碳钢拉伸试验表 试 样材料 试验前断裂后屈服强 度σs (Mpa) 抗拉强 度σb (Mpa) 延伸率 δ 断面收 缩率ΨL0 （mm） D0 (mm) S0 (mm2) L1 （mm） D1 （mm） S1 (mm2) 铸 铁 99．38 9．93 77．40 100．26 9．94 77．36 210．5 184．5 0．9% 0．1% 低碳钢100．16 9．99 78．34 130．30 5．91 27．41 455．1 190．8 30% 65．9% 试样材料 试验前断裂后屈服强 度σs (Mpa) 抗拉强 度σb (Mpa) 延伸 率δ 断面 收缩 率ΨL0 （mm） D0 (mm) S0 (mm2) L1 （mm） D1 （mm） S1 (mm2) 铝合 金 60．49 12．22 117．22 59．9 12．10 114．93 207．1 179．2 1% 2%
低碳钢拉伸试验图 铸铁拉伸试验图 低碳钢、铸铁拉伸试验对比图
二、硬度性能检测实训 （一）维氏硬度 试验条件：GB/T4340 – 1999 (试验力1.98N 加载时间10S ) 试验数据及结果：如表2所示。 表2 维氏硬度值记录 （注：第一次拉伸试验用的铝合金，为下面固溶时效用） （二）布氏硬度 试验条件：(GB/T 231 – 1984)压头直径为5mm 加载时间为15s 62.5kg 试验力 试验数据及结果：如表2-1所示。 表2-1 压痕直径与布氏硬度值记录 试验 材料 试验 次数 硬度值 HV 硬度范围 HV 铝 合 金 1 142．7 139．5 - 143．4 2 143．4 3 139．5 试验 材料 试验 次数 压痕直径 （mm ） 硬度值 HB 硬度范围 HB 镁 合 金 1 2．70 40． 2 39．2 - 40．2 2 2．72 39．6 3 2．73 39．2 试验 材料 试验 次数 压痕直径 （mm ） 硬度值 HB 硬度范围 HB
《材料力学性能》实验教学指导书 实验总学时：4 实验项目：1.准静态拉伸 2. 不同材料的冲击韧性 材料科学与工程学院实验中心 工程材料及机制基础实验室
实验一 准静态拉伸 一、实验目的 1．观察低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）在准静态拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。 2．测定低碳钢的屈服极限σs ，强度极限σb ，断后延伸率δ和断面收缩率ψ。 3．测定铸铁的强度极限σb 。 4．比较低碳钢和铸铁的力学性能的特点及断口形貌。 二、概述 静载拉伸试验是最基本的、应用最广的材料力学性能试验。一方面，由静载拉伸试验测定的力学性能指标，可以作为工程设计、评定材料和优选工艺的依据，具有重要的工程实际意义。另一方面，静载拉伸试验可以揭示材料的基本力学行为规律，也是研究材料力学性能的基本试验方法。 静载拉伸试验，通常是在室温和轴向加载条件下进行的，其特点是试验机加载轴线与试样轴线重合，载荷缓慢施加。 在材料试验机上进行静拉伸试验，试样在负荷平稳增加下发生变形直至断裂，可得出一系列的强度指标（屈服强度s σ和抗拉强度b σ）和塑性指标（伸长率δ和断面收缩率ψ）。通过试验机自动绘出试样在拉伸过程中的伸长和负荷之间的关系曲线，即P —Δl 曲线，习惯上称此曲线为试样的拉伸图。图1即为低碳钢的拉伸图。 试样拉伸过程中，开始试样伸长随载荷成比例地增加，保持直线关系。当载荷增加到一定值时，拉伸图上出现平台或锯齿状。这种在载荷不增加或减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫屈服，屈服阶段的最小载荷是屈服点载荷s P ，s P 除以试样原始横截面面积Ao 即得到屈服极限s σ： s s A P = σ 试样屈服后，要使其继续发生变形，则要克服不断增长的抗力，这是由于金属材料在塑性变形过程中不断发生的强化。这种随着塑性变形增大，变形抗力不断增加的现象叫做形变强化或加工硬化。由于形变强化的作用，这一阶段的变形主要是均匀塑性变形和弹性变形。当载荷达到最大值b P 后，试样的某一部位截面积开始急剧缩小，出现“缩颈”现象，此后的变形主要集中在缩颈附近，直至达到 P b 试样拉断。P b 除以试样原始横截面面积A 0即得到
00000000000R 有效期限至：2016-04-05 xxx建设工程质量安全监督站 钢筋力学性能检验报告 工程名称：/ 报告编号：BRZ11500092 (第2页共2页) 委托单位/ 委托编号15000697-2 委托日期2015-04-27 施工单位/ 钢材种类热轧带肋钢筋检测日期2015-04-28 结构部位/ 牌号HRB400 报告日期2015-04-29 见证单位/ 见证人/ 证书编号/ 检验性质委托检验 样品编号 公称 直径 （mm） 技术指标要求 序 号 屈服 强度 Re(MPa) 极限 强度Rm （MPa） 伸长 率 A(%) 最大力 下总伸 长率(%) 冷弯实测强度比值 重量 偏差 (%) 生产 厂别 炉号 出产合 格证编 号 代表 数量 （t） 弯心直 径d （mm） 弯曲 角度 a（） 结果Rm/Re Re/Re K 屈服 强度 (MPa) 极限 强度 (MPa) 伸 长 率 (%) 最大力 下总伸 长率(%) 重量 偏差 （%） BZ11500392 18 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 475 600 27.0 / 72.0 180 合格 1.26 1.19 -4 三钢/ / 60 2 470 595 27.0 / 72.0 180 合格 1.27 1.18 BZ11500393 20 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 470 600 26.5 / 80.0 180 合格 1.29 1.18 -4 三钢/ / 60 2 475 605 26.0 / 80.0 180 合格 1.27 1.19 BZ11500394 16 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 460 595 27.0 / 64.0 180 合格 1.29 1.15 -4 三钢/ / 60 2 465 590 27.5 / 64.0 180 合格 1.27 1.16 检验依据GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB/T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》 主要仪 器设备仪器名称：油压万能材料试验机管理编号：YQ-03 规格型号： WI-100 有效期至：2016-01-14 结论样品编号：BZ11500392 样品编号：BZ11500393 样品编号：BZ11500394 试样依据标准所检验项目符合指标要求 试样依据标准所检验项目符合指标要求 试样依据标准所检验项目符合指标要求备注 声明1、报告未盖检测单位“检测报告专用章”无效。 2、复制报告未重新加盖检测单位“检测报告专用章”无效。 3、对报告若有异议，应及时向检测单位提出。 地址 地址：xxxxxxxxxxxxxxxxx(xxx建设工程质量安全监督 站) 邮编：000000 电话:0000-00000000 传真：0000-00000000 批准：审核：校核：检验：
实验二 氧化铝陶瓷材料力学性能的检测 为了有效而合理的利用材料，必须对材料的性能充分的了解。材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能等方面。物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。工艺性能指材料的加工性能，如成型性能、烧结性能、焊接性能、切削性能等。机械性能亦称为力学性能，主要包括强度、弹性模量、塑性、韧性和硬度等。而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，本文在此基础上对其力学性能检测方法做了简单介绍。 1.弯曲强度 弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1-1所示。四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯曲得到的结果比较精确。而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结果是近似的。但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试方便，因而也得到广泛应用。 图1-1 三点弯曲和四点弯曲示意图 由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M ，该截面对 中性轴的惯性矩为I z ，那么距中性轴距离为y 点的应力大小为： z I My =σ 在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中性轴最远的点，其大小为： =???? ???=z I y a P max max 21σ?????圆形截面 16矩形截面 332D Pa bh Pa π 其中P 为载荷的大小，a 为两个加载点中的任何一个距支点的距离，b 和h 分别为矩形截面试样的宽度和高度，而D 为圆形截面试样的直径。因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。 而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离中性轴最远的点，其大小为：
玻璃钢板层间剪切强度试验 玻璃钢板层间剪切强度试验只包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材的层间剪切强度试验。其方法是首先把试样固定于夹具中间，再将其放在试验机上，使试样受层间单面剪力的作用，直至使试样破坏，根据测量破坏时的载荷，然后计算破坏时单位剪切面上所承受的载荷值，即为材料的层间剪切强度。 1.试样 （1）试样的形状和尺寸如图2-10 所示。 （2）试样加工时应保证 A、B C、三面相互平行，并与布层垂直。 D面应为加工面，且D E、F 、面与布层严格平行。受力面A 、C 要不光滑。 （3）试样数量：每组不少于5 个。 2.试验条件 （1）试样制备、试验环境条件和试样状态调节按《试验方法总则》规定。（2）试验设备接《试验方法总则》规定。 （3）层间剪切夹具见图2-11 。 （4）加载速度为5-15mm/min 。 3.试验步骤（1）试样制备、外观检查和状态调节按《试验方法总则》规定。（2）将合格试样编号。测量试样受剪面三处的宽度和高度，取算术平均值。测量
精度按《试验方法总则》规定。 （3）将试样装入层间剪切夹具中， A面向上，夹持时以试样能上下滑动为宜，不可过紧。然后把夹具放在试验机上，使受力面A 的中心对准试验机上压板中心。压板的表面必须平整光滑。 （4）对试样施加均匀、连续的载荷，直到破坏。记录破坏载荷。 （5）有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样，应予作废。同批有效试样不足5个时应重作试验。 4.计算 层间剪切强度按式（2-12 ）计算：
5.试验结果和试验报告按《试验方法总则》规定 玻璃钢板弯曲性能试验 中国玻璃钢综合信息网日期: 2010-11-20 阅读: 201 字体:大中小双击鼠标滚屏 玻璃钢板弯曲性能试验包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材弯曲性能试验和短切纤维增强玻璃钢的弯曲性能试验。 其方法是将试样放在试验机上，采用三点中心加载法，使试样受弯曲，载荷逐渐增加，直到使试样破坏或变形达到规定的挠度，根据测量的载荷及试样弯曲挠度，可以测定以下弯曲性能： ①在挠度小于或等于规定挠度下呈现最大载荷或破坏的材料，测定其最大载荷下或破坏时的弯曲应力（即弯曲强度）及其挠度。 ②在挠度等于规定挠度下不呈现破坏的材料，测定其规定挠度下的弯曲应力。 ③弯曲弹性模量。 ④绘制弯曲载荷挠度曲线。 以上测定的弯曲弹性模量为近似值。 规定挠度下的弯曲应力为：挠度等于1.5 倍试样厚度时的弯曲应力。 1.试样 （1）试样的形状图，如图2-8 和表2-5 所示。 采用矩形截面的条状试样，试样最小长度按下式计算：
材料力学性能拉伸试验报告 材化08 李文迪 40860044
[试验目的] 1. 测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。 2. 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 [试验材料] 通过室温拉伸试验完成上述性能测试工作，测试过程执行GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法： 1.1试验材料：退火低碳钢，正火低碳钢，淬火低碳钢的R4标准试样各一个。 1.2热处理状态及组织性能特点简述： 1.2.1退火低碳钢：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均匀 的冷却称为退火。 特点：退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。1.2.2正火低碳钢：将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为正 火。 特点：许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。 1.2.3淬火低碳钢：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此 温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织，称为淬火。 特点：硬度大，适合对硬度有特殊要求的部件。 1.3试样规格尺寸：采用R4试样。 参数如下：
1.4公差要求 [试验原理] 1.原理简介：材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，由试验可知弹性阶段 卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此时可记录下屈服强度R 。当屈服到一定 eL 程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。当荷载达到最大值Rm后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降,至到断裂。 [试验设备与仪器] 1.1试验中需要测得： （1）连续测量加载过程中的载荷R和试样上某段的伸长量（Lu-Lo）数据。（有万能材料试验机给出应力-应变曲线） （2）两个个直接测量量：试样标距的长度 L o；直径 d。 1.2试样标距长度与直径精度：由于两者为直接测量量，工具为游标卡尺，最高精度为 0.02mm。 1.3检测工具：万能材料试验机 WDW-200D。载荷传感器，0.5级。引伸计，0.5级。 注1：应力值并非试验机直接给出，由载荷传感器直接测量施加的载荷值，进而转化成工程应力，0.5级，即精确至载荷传感器满量程的1/500。 注2：连续测试试样上某段的伸长量由引伸计完成，0.5级，即至引伸计满量程的1/50。
大连理工大学实验报告 学院（系）：材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材0701姓名：学号：组：___ 指导教师签字：成绩： 实验一金属拉伸实验 Metal Tensile Test 一、实验目的Experiment Objective 1、掌握金属拉伸性能指标屈服点σS，抗拉强度σb，延伸率δ和断面收缩率 φ的测定方法。 2、掌握金属材料屈服强度σ0.2的测定方法。 3、了解碳钢拉伸曲线的含碳量与其强度、塑性间的关系。 4、简单了解万能实验拉伸机的构造及使用方法。 二、实验概述Experiment Summary 金属拉伸实验是检验金属材料力学性能普遍采用的极为重要的方法之一，是用来检测金属材料的强度和塑性指标的。此种方法就是将具有一定尺寸和形状的金属光滑试样夹持在拉力实验机上，温度、应力状态和加载速率确定的条件下，对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。通过拉伸实验可以解释金属材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即过量弹性变形，塑性变形和断裂。在实验过程中，试样发生屈服和条件屈服时，以及试样所能承受的最大载荷除以试样的原始横截面积，求的该材料的屈服点σS，屈服强度σ0.2和强度极限σb。用试样断后的标距增长量及断处横截面积的缩减量，分别除以试样的原始标距长度，及试样的原始横截面积，求得该材料的延伸率δ和断面收缩率φ。 三、实验用设备The Equipment of Experiment 拉力实验的主要设备为拉力实验机和测量试样尺寸用的游标卡尺，拉力
实验机主要有机械式和液压式两种，该实验所用设备原东德WPM—30T液压式万能材料实验机。液压式万能实验机是最常用的一种实验机。它不仅能作拉伸试验，而且可进行压缩、剪切及弯曲实验。 （一）加载部分The Part of Applied load 这是对试样施加载荷的机构，它利用一定的动力和传动装置迫使试样产生变形，使试样受到力或能量的作用。其加载方式是液压式的。在机座上装有两根立柱，其上端有大横梁和工作油缸。油缸中的工作活塞支持着小横梁。小横梁和拉杆、工作台组成工作框架，随工作活塞生降。工作台上方装有承压板和弯曲支架，其下方为钳口座，内装夹持拉伸试样用的上夹头。下夹头安装在下钳口座中，下钳口座固定在升降丝杆上。 当电动机带动油泵工作时，通过送油阀手轮打开送油阀，油液便从油箱经油管和进入工作油缸，从而推动活塞连同工作框架一起上升。于是在工作台与大横梁之间就可进行压缩、弯曲等实验，在工作台与下夹头之间就进行拉伸实验。实验完毕后，关闭送油阀、旋转手轮打开回油阀，则工作油缸中的油液便经油管泄回油箱，工作台下降到原始位置。 （二）测力部分The Part of Measuring Force 加载时，油缸中的油液推动工作活塞的力与试样所承受的力随时处于平衡状态。如果用油管和将工作油缸和测力油缸连同，此油压便推动测力活塞，通过连杆框架使摆锤绕支点转动而抬起。同时，摆锤上方的推板便推动水平齿杆，使齿轮带动指针旋转。指针旋转的角度与油压亦即与试样所承受的载荷成正比，因此在测力度盘上便可读出试样受力的量值。 四、试样Sample 拉伸试样，通常加工成圆型或矩形截面试样，其平行长度L0等于5d或10d （前者为长试样，后者为短试样），本实验用短试样，即L0=5d。本实验所用的试样形状尺寸如图1—1所示。 图1－1圆柱形拉伸试样及尺寸
目录 摘要1 1引言2 2金属材料的力学性能简介2 2.1 强度3 2.2 塑性3 2.3 硬度3 2.4 冲击韧性4 2.5 疲劳强度4 3金属材料力学性能测试方法4 3.1拉伸试验5 3.2压缩试验8 3.3扭转试验11 3.4硬度试验15 3.5冲击韧度试验22 3.6疲劳试验27 4常用的仪器设备简介29 4.1万能试验机29 4.2扭转试验机34 4.3摆锤式冲击试验机40 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势42 参考文献42
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, mon experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend
材料力学性能测试实验 报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理 拉伸实验原理 拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。 对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示， 图 1 金属试样拉伸示意图 则样品中的应力为 其中A 为样品横截面的面积。应变定义为 其中△l 是试样拉伸变形的长度。 典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。 图3 金属拉伸的四个阶段 典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理 可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。 三点弯曲的示意图如图 4 所示。 图4 三点弯曲试验示意图 据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是 其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。 弯曲弹性模量的测定 将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲， 对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图 5 所示。 对试样施加相当于σpb0.01。 (或σrb0.01)的10％以下的预弯应力F。并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σpb0.01(或σrb0.01)的50％。记录弯曲力的增量DF 和相应挠度的增量Df ,则弯曲弹性模量为 对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I 为 其中b、h 分别是试样横截面的宽度和高度。 也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σpb0.01(或σrb0.01)的弯曲力。宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图 6 所示。然后利用式(4)计算弯曲弹性模量。 二、试样要求
复合材料力学性能实验复习题 1.力学实验方法的内涵？ 是以近代力学理论为基础，以先进的科学方法为手段，测量应变、应力等力学量，从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法； 是用来解决“物尽其用”问题的科学方法； 2.力学实验的主要任务，结合纤维增强复合材料加以阐述。 面向生产，为生产服务；面对新技术新方法的引入，研究新的测试手段；面向力学，为力学的理论建设服务。 3.对于单向层合板而言，需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比？如何确定实验方案？ 共需五组实验，拉伸0/90两组，压缩0/90两组，剪切试验一组。 4.单向拉伸实验中如何布置应变片？ 5.单向压缩实验中如何布置应变片？ 6.三点弯曲实验中如何布置应变片？ 7.剪切实验中如何布置应变片？ 8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致，该如何处理？ 9.若加载方向与材料方向不一致，该如何处理？（这个老师给了） 10.纤维体积含量的测试方法？ 密度法、溶解法 11.评价膜基结合强度的实验方法？ 划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。 12.简述试样机械加工的规范？ 试样的取位区(距板材边缘30mm以上，最小不得小于20mm) 试样的质量（气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层） 试样的切割（保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符） 试样的加工（采用硬质合金刀具或砂轮片加工，防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤） 试样的冷却（采用水冷，禁止油冷） 13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因？ 所有纤维在同一位置破坏，材料吸收断裂能量很小，材料断裂韧性差； 纤维在基体中拔出，吸收断裂能量很大，材料韧性增加并伴随界面开裂； 介于以上两者之间。 14.加强片的要求？ 材料硬度低，便于夹具的咬合；材料的强度高，保证载荷能传递到试样上，且在试样发生破坏前本身不发生破坏。
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理 拉伸实验原理 拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。 对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示， 图 1 金属试样拉伸示意图 则样品中的应力为 其中A 为样品横截面的面积。应变定义为 其中△l 是试样拉伸变形的长度。 典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。 图3 金属拉伸的四个阶段 典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理 可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。 三点弯曲的示意图如图 4 所示。 图4 三点弯曲试验示意图 据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。 弯曲弹性模量的测定 将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲，对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图 5 所示。 对试样施加相当于σ。 (或σ的10％以下的预弯应力F。并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σ(或σ的50％。记录弯曲力的增量DF 和相应挠度的增量Df ,则弯曲弹性模量为 对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I 为 其中b、h 分别是试样横截面的宽度和高度。 也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σ(或σ的弯曲力。宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图 6 所示。然后利用式(4)计算弯曲弹性模量。 二、试样要求
织物的力学性能测试 （拉伸性能、撕裂性能、顶破性能、耐磨性能） 织物的力学性能是指织物在各种机械外力作用下所呈现的性能。它是织物的基本性能。 织物抵抗因外力引起损坏的性质称为织物的耐久性或坚牢度，大多是通过测试织物的拉伸断裂、顶裂、撕裂以及耐磨性等来反映这一性能的。织物在小负荷作用下呈现的性质近年来备受人们的关注，如织物手感、视觉风格、起毛起球、勾丝等。这里主要介绍织物的坚牢度试验。 织物的拉伸断裂试验 织物拉伸断裂试验目前主要采用单向(受力)拉伸，即测试织物试条的经(纵) 向强力、纬(横)向强力，或与经纬向呈某一角度的强力。它适用于机械性能具有各向异性、拉伸变形能力较小的制品。对于容易产生变形的针织物(特别是易卷边的单面针织物)、编织物以及非织造布一般采用顶破试验为宜。 一、试验原理 将一定尺寸的试样，按等速伸长方式拉伸至断裂，测其承受的最大力——断裂强力及产生对应的长度增量——断裂伸长。必要时，还可画出织物的强力——伸长曲线，算出多种拉伸指标。 二、试验参数选择 1、试样形状 根据织物的品种不同，试样的形状有以下3种形式，见图。 图织物拉伸断裂试验的试条形状和夹持方法 (1)拆边纱法条样：用于一般机织物试样。裁剪的试样宽度应比规定的有效试验宽度宽5mm或lOmm(按织物紧密程度而定)，然后通过拆边纱法从试样宽度两侧拆去数量大致相等的纱线，直至试样宽度符合规定要求，以确保试验过程中纱线不会从毛边中脱出。 (2)剪切法条样：适用于针织物、涂层织物、非织造布和不易拆边纱的机织物试样。
(3)抓样法条样：试样宽度大于夹持宽度。适用于机织物，特别是经过重浆整理的，不易抽边纱的和高密度的织物。 比较3种形态试样的试验结果，拆边法的强力不匀较小，而强力值略低于抓样法。 2、试验参数 织物拉伸断裂的试验参数见表。 注：拆边纱法条样应先裁剪成6 mm宽或7 mm宽（疏松织物），然后两边抽去等量边纱，使试样的有效宽度为5 mm。 为便于施加张力，试样长度宜放长30~50 mm。 3、预加张力 按以下原则确定预张力： (1)按试样的单位面积质量来决定，见表。 (2)当断裂强力低于20N时，按概率断裂强力的(1±0.25)％确定预加张力。 (3)抓样法的预张力，采用织物试样的自重即可。 (4)当试样在预张力作用下产生的伸长大于2％时，应采用无张力夹持法(即松式夹持)。这对伸长变形较大的针织物和弹力织物更合适。 4、大气条件 试样的调湿、测试的标准大气条件为三级标准大气条件。 三、试验步骤 (1)准备试样。根据织物品种，选择试条形状，按规定的试样尺寸裁剪试样，长度方向应平行于织物的经向(纵行)或横向(或横列)。每份样品的经纬向试样至少5块，并在标准大气条件下调湿4h。 (2)按规定要求，调整上下夹钳的隔距(夹持长度)、拉伸速度。 (3)夹装试样。先将试样一端夹紧在上夹钳中心位置，然后将试样另一端放
力学性能检验规范 编制： 审核： 批准： 日期:
1、目的 本规程指在为公司质量检测部力学性能试验的操作和判定做出指导，规范其操作，保证力学性能试验能够快速、准确的完成。 2、依据标准 2.1 ASTM A370-2014 钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 ASTM_E23-2012C 金属材料切口试棒冲击试验的试验方法 GB2975-1998 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T228.1-2010 金属材料_室温拉伸试验方法 GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法 3、拉伸试验 3.1、取样 3.1.1试样尺寸执行相关技术文件或标准取样。 3.1.2试样在机加工过程中要防止冷变形或受热而影响其力学性能。通常以切削加工为宜，进刀深度要适当，并充分冷却。特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大，以免影响性能。 3.2、方法 拉伸试验应按产品的技术要求,选择GB/T228或ASTM A370的方法进行。 3.3、设备 微机屏显式液压万能试验机 主要性能参数最大试验力300KN、试验力准确度优于示值±1%，变形测量准确度在引伸计满量程的2%~100%范围内优于±1% 电子引伸计 主要参数级别 1.0 ；标距Le(mm) 50 ；计算方法端点法； 最大变形（mm）10.0 ; 灵敏度（mV/V） 2 3.4、实验设备的校准 3.3.1效准依据：ISO 7500-1或ASTM E4 3.3.2效准频率：每年 4、夏比V型缺口冲击试验 4.1、取样 4.1.1试样尺寸执行相关技术文件或标准取样。
4.1.2由于冲击试样缺口深度、缺口根部曲率半径及缺口角度决定着缺口附近的应力集中程度，从而影响该试样的吸收能量，因此对缺口的制备应特别仔细，以保证缺口根部处没有影响吸收的加工痕迹。缺口对称面应垂直于试样纵向轴线。另外，加工时，除端部外，试样表面粗糙度值应优于5μm。 4.2.、方法 夏比V型冲击试验应按照按产品的技术要求,选择ASTM A370和ASTM E23或GB/T229的方法执行。 只要能达到规定温度下的吸收能要求，在低于规定温度的温度下进行的试验是合格的。 4.3.、设备 冲击试验机 最大试验力300J，冲击能量30/15公斤每米 冲击试验低温槽 主要参数控温范围 -60℃；控温精度＜±0.5℃； 保温时间 8min ；冷却介质乙醇或其他不冻液 4.4、实验设备的校准 3.3.1效准依据：ISO 7500-1或ASTM E4 3.3.2效准频率：每年
拉伸试验 金属材料是工程材料中的主体 ,其力学性能是工程应用中十分重要的性能。 为保证材料构件的安全 ,通过材料的各种性能试验所得到的性能参数必须真实 地描述由材料化学成分、 冶炼条件和热处理制度等一切冶金因素所决定的金属 材料的材质特性,而不应该与试验因素有关[17]。 1.试验样件 试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果均有影响。为了便于比较各种材料 的机械性能，对试样的尺寸和形状在国家标准（GB6397-86）《金属拉伸试验试样》 中有统一规定。最常见的拉伸试样是圆形和矩形试样。由夹持，过渡和平行三部 分组成。夹持部分稍大，过渡部分是圆弧，与平行部分光滑地连接，以保证试样 破坏时端口在平行部分。 (a)圆截面标准试件：10d 5d l l ==或 图1.1圆截面标准试件 (b) 矩形截面标准试件(截面积为A ）：1.35.l == 图1.2 矩形截面标准试件 2.抗拉强度σb(Mpa)=Fm/S 0 屈服强度σs(MPa)=Fel/S 0 下屈服载Fel(kN)，最大载荷Fm(kN)，原始横截面S 0(mm 2)=∏d 02/4 材料的塑性指标用延伸率和断面收缩率来表示。 (1)延伸率00 100%l l l δ-=? l --试件拉断后的长度
(2)断面收缩率00 100%A A A ψ-=? A --试件拉断后断口处的最小横截面面积，≥5%—塑性材料, ＜5%—脆性材料 压缩实验 一、实验目的 1. 观察低碳钢，铸铁压缩时的变形和破坏现象。 2.测定压缩时低碳钢的流动极限 σs 和铸铁的强度极限σb 。 二、实验设备 万能材料实验机 游标卡尺。 三、试件 低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形，如图2—1 所示， 并规定1≤d h ≤3。 四、实验步骤 1.低碳钢试件 （1）试件准备。用游标卡尺测量试件两端及中部三处截面的直径，取三处中最小一处的平均直径来计算截面面积。根据低碳钢的屈服极限 σs 估算屈服载荷的大 小。 （2）试验机准备。选择测力度盘。调整指针，对准零点，并调整自动绘图器。 （3）安装试件。将试件两端面涂以润滑剂，然后准确地放在试验机球形承垫的中心处。