低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验(1900字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.8.27

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

1 实验目的

1、在比例极限内验证虎克定律;

2、学习使用单向引伸计测定钢材的弹性模量E;

3、再次熟悉电子万能试验机的使用;

4、学习拟定试验加载方案。

2 仪器和设备

50KN电子万能试验机、单向引伸计、游标卡尺。

3 实验原理

在比例极限内测定弹性常数,应力与应变服从虎克定律,其关系式为:

??E???????????1? 上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。则:

E?P Pn?

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A0P?LL0?PL0?LA0??????????2? 为了验证虎克定律并消除测量中可能产生的误差,一般采用增量

法。所谓增量法就是把欲加的最终载荷分成若干等份,逐级加载来测量

试件的变形。设试件横截面面积为A0,引伸计的标距为L0,各级载荷

增加量相同,并等于?P,各级伸长的增加量为?L,则式(2)可改写为:

Ei??PL0P1P0 增量法示意图 A0??L?i??????????3?

式中下标i为加载级数?i?1,2,??n?;?N为每级载荷的增加量。

由实验可以发现:在各级载荷增量?P相等时,相应地由引伸计测出的伸长增加量?L也基本相等,这不仅验证了虎克定律,而且,还有助于我们判断实验过程是否正常。若各次测出的?L相差很大,则说明实验过程存在问题,应及时进行检查。

4 实验操作步骤

1、用游标卡尺测量试样的直径和标距,并记录。

在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径,在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。取六次测量的平均值做为原始直径d0,并据此计

算试件的横截面面积A0。测量标距时,要用游标卡尺测量三次,并取三次测量结果

的平均值作为试件的原始长度l0。

2、做实验

⑴ 装夹拉伸试样。通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端;

⑵ 使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止;

⑶ 在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零,夹紧下钳口;

⑷ 在“控制面板”上选择“位移控制”,采用0.2mm/min的速度使横梁下降,消除预紧力,使负荷变为零;

⑸ 装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上;加载速度选0.5mm/min;

⑹ 单击“新建试样”按钮,输入试件的有关信息,包括直径(或长、宽)、标距,然后点击“新建试样” 按钮,再点击“确认”。

⑺ 再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。

⑻ 单击“位移方式”,切换为“取引伸计”模式。在取引伸计模式下,点击“开始”按钮,开始实验。注意观察加载过程中的载荷与位移的关系曲线,是一条斜直线。表明试件处于弹性状态,应力与应变成线性关系。按加载方案在下表中记录各级载荷作用下的应变值。

当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。接着材料进入强化阶段,可将加载速度调至5mm/min,继续实验直至试样拉断。

⑼ 试样拉断后,立即按“停止”按钮。然后点取“保存数据” 按钮,保存试验数据。取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度l1,及断口处最小的直径d1,并计算断后面积。

⑽ 数据处理。单击菜单栏中的“试验分析”,并在相应的对话中选择需要计算的项目。然后单击“自动计算”。需要打印时单击“试验报告”按钮,把需要输出的选项移到右侧的空白框内,在曲线类型栏中选择应力---应变曲线,单击“确定”铵钮后打印试验报告。

(11)关闭软件和试验机。

5 试验结果处理

(一)碳钢试件尺寸

计算长度L =____mm 直 径d =__

2

截面面积A =______mm

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

(三)数据处理结果

平均(ΔA1)= 平均(ΔA2)=

左右两表读数差平均值:(?A)?

(??1)?(?A2)

2

平均伸长增量(ΔL)=__________mm

碳钢弹性模量 E?

?P?L(?L?A)

? MPa

按表格中计算出的每级载荷作用下的变形增加量,根据式⑶计算每级载荷作用下的弹性常数Ei,再把每级载荷作用下得到的Ei求平均值:

n

?

E?

i?1

Ein

??????????4?

上式中的n为加载级数。根据实验结果,按式(4)计算的弹性模量即为最终实验结果。


第二篇:低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验 2100字

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

1 实验目的

1、在比例极限内验证虎克定律;

2、学习使用单向引伸计测定钢材的弹性模量E;

3、再次熟悉电子万能试验机的使用;

4、学习拟定试验加载方案。

2 仪器和设备

50KN电子万能试验机、单向引伸计、游标卡尺。

3 实验原理

①、实验原理

在比例极限内测定弹性常数,应力与应变服从虎克定律,其关系式为:

??E???????????1? 上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。则: P

PnE?PL0?P????????????2? ?L?A?LA00L0为了验证虎克定律并消除测量中可能产生的误差,一般采用增量

法。所谓增量法就是把欲加的最终载荷分成若干等份,逐级加载来测量

试件的变形。设试件横截面面积为A0,引伸计的标距为L0,各级载荷

增加量相同,并等于?P,各级伸长的增加量为?L,则式(2)可改写为: P1P0 增量法示意图 ?PL0Ei???????????3? A0?Li

式中下标i为加载级数?i?1,2,??n?;?N为每级载荷的增加量。

由实验可以发现:在各级载荷增量?P相等时,相应地由引伸计测出的伸长增加量?L也基本相等,这不仅验证了虎克定律,而且,还有助于我们判断实验过程是否正常。若各次测出的?L相差很大,则说明实验过程存在问题,应及时进行检查。

②、加载方案的拟定

采用增量法拟定加载方案时,通常要考虑以下情况:

(1) 最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比例极限,但也不能小于它的一半,一般取屈服载荷的70%~80%,故通常取最大载荷Pmax?0.8Ps ;

(2)至少有4~6级加载,每级加载后应使引伸计的读数有明显的变化。

4 实验操作步骤

①、依次打开计算机、变压器,并按下主机外罩上的“复位”按钮启动试验机。 ②、双击桌面上的图标WinWdw-PCI ,进入软件操作系统。

③、点击“试验操作”,打开实验操作界面,做拉伸试验时,在软件操作系统的“控制面板”上选取“拉向”。

④、用游标卡尺测量试样的直径和标距,并记录。

在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径,在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。取六次测量的平均值做为原始直径d0,并据此计算试件的横截面面积A0。测量标距时,要用游标卡尺测量三次,并取三次测量结果的平均值作为试件的原始长度l0。

⑤、做实验

⑴ 装夹拉伸试样。通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端;

⑵ 使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止;

⑶ 在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零,夹紧下钳口;

⑷ 在“控制面板”上选择“位移控制”,采用0.2mm/min的速度使横梁下降,消除预紧力,使负荷变为零;

⑸ 装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上;加载速度选0.5mm/min;

⑹ 单击“新建试样”按钮,输入试件的有关信息,包括直径(或长、宽)、标距,然后点击“新建试样” 按钮,再点击“确认”。

⑺ 再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。

⑻ 单击“位移方式”,切换为“取引伸计”模式。在取引伸计模式下,点击“开始”按钮,开始实验。注意观察加载过程中的载荷与位移的关系曲线,是一条斜直线。表明试件处于弹性状态,应力与应变成线性关系。按加载方案在下表中记录各级载荷作用下的应变值。

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。接着材料进入强化阶段,可将加载速度调至5mm/min,继续实验直至试样拉断。

⑼ 试样拉断后,立即按“停止”按钮。然后点取“保存数据” 按钮,保存试验数据。取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度l1,及断口处最小的直径d1,并计算断后面积。

⑽ 数据处理。单击菜单栏中的“试验分析”,并在相应的对话中选择需要计算的项目。然后单击“自动计算”。需要打印时单击“试验报告”按钮,把需要输出的选项移到右侧的空白框内,在曲线类型栏中选择应力---应变曲线,单击“确定”铵钮后打印试验报告。

(11)关闭软件和试验机。

5 试验结果处理

按表格中计算出的每级载荷作用下的变形增加量,根据式⑶计算每级载荷作用下的弹性常数Ei,再把每级载荷作用下得到的Ei求平均值:

E??Ei?1ni

n??????????4?

上式中的n为加载级数。根据实验结果,按式(4)计算的弹性模量即为最终实验结果。 6 预习思考题

①.试验前为什么分别在夹紧试件前及开始加载前两次对“负荷、峰值、变形、位移、时间”等项目清零?

②.测定E值时,最大荷载如何确定?为什么应力不能超过比例极限?

③. 计算E值时为什么用?P而不直接使用每次的加载值?增量法的作用是什么?

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