實驗四??塑性材料剪切彈性模量(G)的測定
1.?實驗?zāi)康?/span>
(1)測定低碳鋼的剪切彈性模量(G),并使學(xué)生基本掌握測試塑性材料剪切彈性模量的實驗設(shè)計、實驗條件、設(shè)備操作及試驗結(jié)果分析。
(2)驗證圓軸扭轉(zhuǎn)變形公式。
2.?實驗設(shè)備及量具
NY—4型扭轉(zhuǎn)試驗機、百分表、游標(biāo)卡尺、鋼板尺等。
3.?試件選取及設(shè)備主要指標(biāo)
(1)取ф10低碳鋼(圓鋼),試件長度260 mm。經(jīng)同批試件拉伸試驗,測定屈服強度為235Mpa(Q235#鋼)。
(2)測G值試件要求:取標(biāo)距=120mm(標(biāo)距可調(diào),60—150?mm),在標(biāo)距內(nèi)卡算出試件的最小直徑,用于計算極慣性矩。
(3)設(shè)備的力臂長度a=200?mm;百分表觸點到試樣軸線距離b=100mm;放大倍數(shù)K=100格/mm;砝碼4塊,每塊重=5N,扭矩增量==1?N·m;砝碼托作為初載荷,重1.3N,它產(chǎn)生的初始扭矩T0=0.26?N·m;設(shè)備精度:誤差<5%。
4.?實驗原理
(1)驗證虎克定律
選取已知屈服點的低碳鋼材料。在比例極限內(nèi),利用設(shè)備通過n次等增量加載荷,由百分表可測出每次產(chǎn)生相近的位移增量值?(因設(shè)備誤差,不可能完全相等),即可驗證虎克定律的正確性。
(2)剪切彈性模量求取
在剪切比例極限內(nèi),分四次加載荷,每次對試件施加相等的載荷。圓軸受扭時,橫截面上只有切應(yīng)力,因符合虎克定律,所以每次扭矩增量也相等,在四次相同扭矩增量的作用下,求取所產(chǎn)生的四個極為相近的扭轉(zhuǎn)角增量值。每個扭轉(zhuǎn)角增量值可通過百分表讀取格數(shù)后換算得到,所以每個扭角增量值對應(yīng)的百分表讀格數(shù)亦極為相近,故取其算術(shù)平均值=(單位:格)作為扭轉(zhuǎn)角增量(單位:弧度rad)對應(yīng)的換算值。從扭轉(zhuǎn)試驗機構(gòu)的造原理知,當(dāng)標(biāo)距兩端截面產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時,標(biāo)距兩端截面相對扭角增量很小,百分表測出的平均位移增量值(弦長)與對應(yīng)的弧長幾乎相等。于是有=?,即可測算。
根據(jù)圓軸扭轉(zhuǎn)的變形公式,扭轉(zhuǎn)角增量(單位rad)的表達式為=,這里G、及均為常數(shù),這個變形公式是否成立,即扭角增量與扭矩增量是否成線性關(guān)系,該關(guān)系在此實驗中容易得到驗證。
試件標(biāo)矩和極慣性矩均已知,只要測取扭矩增量和相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角增量,由扭轉(zhuǎn)變形公式可得到剪切彈性模量:
???????????????????????? ?
故材料的剪切彈性模量G值完全可以從測試中求取。
5.?實驗步驟
(1)卡取試件直徑:為了避免試件加工的錐度和橢圓度影響,在標(biāo)距內(nèi)選取3個卡點,3個卡點的位置分別選在標(biāo)距中間和接近標(biāo)距的兩端;對每個卡點,用游標(biāo)卡尺在兩個相互垂直方向上卡其直徑,兩個卡值的精度≤0.02mm,取其算術(shù)平均值,精度0.1mm;選擇3個卡點中最小值的平均直徑(d0)參加極慣性矩的計算(л=3.1416)。修約口決見7。
(2)將已卡取直徑為、長為260mm的試件安裝在NY—4型測G扭轉(zhuǎn)試驗機上,并固緊。
由于扭轉(zhuǎn)試驗機帶有=10?mm的標(biāo)準(zhǔn)試件,所以實驗步驟的前兩步可免。
(3)桌面目視基本水平,把儀器放到桌子上(先不加砝碼托及砝碼)。
(4)調(diào)整兩懸臂桿的位置,先固定左懸臂桿,在固定右懸臂桿前,用游標(biāo)卡尺控制使左、右懸臂桿的距離達到=120mm,然后再固定右懸臂桿。調(diào)整右橫桿,使百分表觸頭距試件軸線距離b=100mm,并使表針預(yù)先轉(zhuǎn)過十格以上(b值也可不調(diào),按實際測值計算)。
(5)掛上砝碼托,記下百分表的初讀數(shù)。
(6)分4次加砝碼(加砝碼時一定要平穩(wěn)緩慢,不可使砝碼擺動、傾斜、避免滑落),每加一次砝碼,記錄一次百分表的讀數(shù),后一次減前一次的讀數(shù)即為增加5N砝碼產(chǎn)生的值,取四次的算數(shù)平均值。
(7)要求:至少重復(fù)做3次試驗,取最穩(wěn)定的一組數(shù)據(jù)計算值。
(8)實驗完畢,卸下砝碼,卸下百分表,規(guī)整試驗機。
6.?注意事項
(1)加載過程中,要注意檢查傳力機構(gòu)的零件是否受到干擾,若受干擾,需卸載調(diào)整。
(2)加、減砝碼時要緩慢放手,以使之為靜載,并防止失落而砸傷人、物等。
(3)加載荷前,要先加有一定重量的初載荷(一般指砝碼托),它的意義不僅在于其上可加載荷,主要是避免實驗開始時試件會因夾頭不牢或設(shè)備機構(gòu)間隙的存在而產(chǎn)生松動,導(dǎo)致試件夾持表面上產(chǎn)生微小的滑動,這些均影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,故必須加一定的初載荷。
7.?計算單位及精度
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228—2010,剪切彈性模量(G)單位為Mpa,精度取三位有效數(shù)字;標(biāo)距精度0.1mm;極慣性矩()精度0.0001mm4;百分表讀數(shù)精度1格,平均()精度為1格;扭轉(zhuǎn)角增量值()精度1×10-5弧度。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,前為偶數(shù)應(yīng)舍去,前為奇數(shù)應(yīng)進一。
8.?試驗數(shù)據(jù)記錄
試件原始尺寸及幾何參數(shù)
試件 | 力臂 ?(mm) | 百分表 | 法碼托產(chǎn)生的扭矩T0?(N·m) | 扭矩增量 (N·m) | 極慣性矩 (mm4) | ||
直徑 (mm) | 標(biāo)距 ?(mm) | ?(mm) | 放大倍數(shù) (格/mm) | ||||
實?驗?記?錄
載荷 (N) | (N) | 百分表讀數(shù)(格) | |
Ci | △Ci | ||
1.3N | |||
5N | |||
6.3N | |||
5N | |||
11.3N | |||
5N | |||
16.3N | |||
5N | |||
21.3N | |||
算術(shù)平均值(格) | = |
9.?實驗結(jié)果
扭轉(zhuǎn)角增量:
=
剪切彈性模量:
=
10.?討論題
(1)試討論影響測量誤差的主要因素是什么?
(2)用實驗結(jié)果驗證圓軸扭轉(zhuǎn)的剪應(yīng)力公式。
實驗五??純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力分布規(guī)律實驗
⒈ 實驗?zāi)康?/span>
??①?用實驗方法測定梁在純彎曲時橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律。
② 驗證梁在純彎曲下的正應(yīng)力公式。
③ 掌握電測法的原理、方法及電阻應(yīng)變儀的使用。
⒉ 實驗設(shè)備及量具
WSG—80型純彎曲正應(yīng)力試驗臺、電阻應(yīng)變儀、電源插座、螺刀。
⒊ 標(biāo)準(zhǔn)試件
試驗臺已備標(biāo)準(zhǔn)試件(圖)。試件材料為20#鋼,E=208×103MPa,跨度L=600mm,a=200mm,副梁跨度(純彎曲段)CD=200mm,橫截面高h=28mm,寬b=10mm。載荷增量△F=200N(砝碼分4次加載,每個砝碼重10N,采用1:20杠桿比例放大),橫截面在荷載的作用下,彎矩M=F×a/2,所以△M=20Nm。砝碼托作為初載荷,F0=30N,M0=3.0Nm。橫截面對中性軸Z的慣性矩Iz=bh3/12=10×283/12≈18293.3333mm4。
?
圖???標(biāo)準(zhǔn)試件受力狀況
⒋ 實驗原理
(1)試件受力圖
在實驗過程中,標(biāo)準(zhǔn)試件受力狀況見圖。
(2)實驗前,在試件矩形截面梁的純彎曲區(qū)域內(nèi),離中性軸不同高度處粘貼好五個間距相等的電阻應(yīng)變片:?1片、5片貼在距中性軸距離的h/2處(梁截面的上下邊緣),2片、4片貼在距中性軸距離的h/4處,3片貼在中性軸的位置上。
(3)理論值計算
梁橫截面上某點的正應(yīng)力增量的理論值按公式可計算,其中yi為測點到中性軸的距離。
(4)實測值計算
由于CD段是純彎曲段,縱向?qū)用娓骼w維間互不擠壓,只產(chǎn)生拉伸或壓縮變形,故橫截面上各測點為單向受力狀態(tài)。因此可按虎克定律計算正應(yīng)力的增量△σ實。根據(jù)橫梁截面上各點所測出的應(yīng)變增量,計算△σ實=E·。將計算出各點的正應(yīng)力增量△σ實與理論值△σ進行比較,計算出他們的相對誤差,以驗證理論公式的正確性。
⒌ 實驗步驟
(1)粘貼應(yīng)變片
在CD段大致中間的位置上,沿與軸線平行的方向粘貼五片應(yīng)變片,各片相距h/4,均作為工作片。另外在一塊與試件相同的材料上粘貼一片應(yīng)變片,作為補償片。應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為2.00。
(2)實驗操作
①應(yīng)變儀接線:將粘貼在測點的應(yīng)變片(5個通道線和一個0線)和補償塊上的應(yīng)變片按1∕4橋接到靜態(tài)應(yīng)變儀對應(yīng)通道的接線柱上;?0線接在應(yīng)變儀某一接線柱的最上端;補償塊上的應(yīng)變片接在指定的接線柱上。打開電源開關(guān),應(yīng)變儀進入自然掃描狀態(tài),但需要預(yù)熱30分鐘。
②設(shè)置修正系數(shù):應(yīng)變儀的靈敏度系數(shù)為2.00,故修正系數(shù)為1.0000。選擇通道——按設(shè)置鍵——輸入修正系數(shù)值——按確認(rèn)鍵。對每個接線通道均重復(fù)以上過程即可完成設(shè)置。
③測試儀—試驗臺聯(lián)合操作:調(diào)動試驗臺蝶形螺母,使杠桿尾端稍翹起一些。選擇應(yīng)變儀通道——確認(rèn)——調(diào)平。先掛砝碼托,記錄應(yīng)變儀顯示的數(shù)值;再分四次加砝碼測試,分別記錄數(shù)值。完后,再按次序逐一取下砝碼,觀察是否回到最初狀態(tài);如果回到最初狀態(tài),則確定下一個通道,重復(fù)進行;如果沒回到最初狀態(tài),則重做。靜態(tài)應(yīng)變儀的微機監(jiān)控系統(tǒng)由老師操作。
④注意事項:加砝或撤碼時,要緩慢進行;加載過程中,檢查各傳力零件是否受卡、別等,若受卡、別等應(yīng)卸載調(diào)整。
(3)結(jié)束操作
實驗完成后,關(guān)閉開關(guān),拔掉電源,規(guī)整設(shè)備,清掃雜物。
⒍ 計算結(jié)果要求
對每個測點,取四次測量結(jié)果差值的算術(shù)平均值作為該測點的測量應(yīng)變值,精度為10-7mm,即0. 1個με單位應(yīng)變值。實驗計算的△σ實值和理論計算的△σ值,單位為Mpa,精度為0.01,修約口決見實驗一。兩者的相對誤差應(yīng)小于7.0%(工程上的要求)。橫截面對中性軸Z的慣性距Iz,精度0.0001mm。
⒎ 試驗數(shù)據(jù)記錄
試?件?和?電?阻?應(yīng)?變?片?數(shù)?據(jù)
材料彈性模量E= 208×103?(Mpa) | 截面尺寸 | 軸慣性矩 | 其它參數(shù) | R(?)= K= | |||
b(mm) | h(mm) | Iz?(mm4) | L(mm) | a(mm) | 至中性層距離 | y1= | |
y2= | |||||||
y3= | |||||||
y4= | |||||||
y5= |
實?驗?記?錄
測點 με 載荷N | 1點 | 2點 | 3點 | 4點 | 5點 | ||||||
P | △P | ε1 | △ε1 | ε2 | △ε2 | ε3 | △ε3 | ε4 | △ε4 | ε5 | △ε5 |
平均值 |
⒏?實驗結(jié)果
實驗值與理論值比較
計算值 | 計算公式 | 正??應(yīng)??力?(MPa) | ||||
1點 | 2點 | 3點 | 4點 | ??5點 | ||
? 實驗值 | ||||||
理論值 | ||||||
誤差(%) |
⒐?討論題
(1)試用米格紙畫出梁橫截面上正應(yīng)力的分布:理論值曲線與實驗值曲線。
(2)彎曲正應(yīng)力的大小是否會受材料彈性模量E的影響?
(3)影響實驗結(jié)果準(zhǔn)確性的主要原因是什么?
實驗六??彎扭組合變形主應(yīng)力測試實驗
⒈ 實驗?zāi)康?/span>
①?利用電阻應(yīng)變儀和應(yīng)變花測定平面應(yīng)力狀態(tài)下一點的主應(yīng)力大小及方向,并與理論值進行比較。
②?測定彎扭組合變形桿件中的彎矩和扭矩分別引起的應(yīng)變,并確定內(nèi)力分量彎矩和扭矩的實驗值。
③?掌握電阻應(yīng)變片花的應(yīng)用。
⒉ 實驗設(shè)備及量具
WNG—100型彎扭組合變形試驗臺、電阻應(yīng)變儀、電源插座及螺刀。
⒊ 標(biāo)準(zhǔn)試件
試驗臺已備標(biāo)準(zhǔn)試件,是一個薄壁圓管。它的一端固定在支座上,另一端固定一個加力臂上。加力裝置采用1:10杠桿比例放大,杠桿的一端懸掛砝碼,另一端通過吊桿、吊叉與加力臂的加力端聯(lián)接。圓管受彎曲和扭轉(zhuǎn)組合作用,在距離加力臂的中心平面處l取一點A,A點處于平面應(yīng)力狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)試件的圓管長L=317mm,外徑D=50mm,內(nèi)徑d=43~45mm(具體值在管壁上,要抄下來)。材料為20#鋼,彈性模量E=199.8Gpa,泊松比μ=0.2685。被測點至加力臂豎直軸線平面的距離,位于圓管的上頂點。加力臂的加力點至圓管軸線的距離a=250mm。載荷增量△P=100N(砝碼分4次加載,每個砝碼重10N),相應(yīng)地△T=25Nm,△M=15Nm。砝碼托做初載荷P0=13N?(已放大10倍),相應(yīng)地T0=3.25Nm,M0=1.95Nm。
⒋ 實驗原理
利用已知參數(shù)的材料和專用設(shè)備,在標(biāo)準(zhǔn)試件同時受到彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種載荷作用下,用應(yīng)變儀測定已知點在不同方向上的應(yīng)變值,并計算出實驗的正應(yīng)力,從而驗證理論計算值。
(1)理論值計算
①A點產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力增量值為??
式中:W—圓管的抗彎截面模量 ???????
l—測點至加力臂的距離 ?????????l=150mm。
②A點的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力增量值為??????
式中:Wn—圓管的抗扭截面模量 ??????
a—加力點至圓筒中心的距離 ????a=250mm。
③理論值計算主應(yīng)力公式
? ? ???????????????????(1)
? ? ? ? ?? ????(2)
(2)實測值計算
在測點A處貼一組45°的應(yīng)變花,根據(jù)測得應(yīng)變花的應(yīng)變值、、代入以下公式算出實驗值的主應(yīng)力的大小和方向:
??????(3)? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??????????????(4)
將實驗得出的正應(yīng)力σ1、2實、方向角實與理論值σ1、2理、方向角理進行比較,計算出他們的相對誤差,以驗證理論公式的正確性。
5.?實驗步驟
(1)粘貼應(yīng)變花
在被測點上貼一片450的應(yīng)變花,另在一塊不受力的鋼片上貼一片應(yīng)變花的1/3部分(補償片)。應(yīng)變花的靈敏度系數(shù)為2.09。
應(yīng)變花的粘貼是電測法的重要工序,貼片的質(zhì)量對測量的可靠性影響極大,粘貼技術(shù)要求也高,其粘貼過程及要求詳見有關(guān)教程。
(2)實驗操作
①應(yīng)變儀接線:將粘貼在測點的應(yīng)變花(3個通道線和一個0線)和補償片上的應(yīng)變花按1∕4橋接到靜態(tài)應(yīng)變儀對應(yīng)通道的接線柱上,即:0°線(X軸方向)接1通道;45°線接2通道;90°線接3通道;0線接在應(yīng)變儀某一接線柱的最上端;補償片上的應(yīng)變花接在指定的接線柱上。打開電源開關(guān),應(yīng)變儀進入自然掃描狀態(tài),但需要預(yù)熱30分鐘。
②設(shè)置修正系數(shù):應(yīng)變儀的靈敏度系數(shù)為2.00,故修正系數(shù)為0.9569。選擇通道——按設(shè)置鍵——輸入修正系數(shù)值——按確認(rèn)鍵。對每個接線通道均重復(fù)以上過程即可完成設(shè)置。
③試驗臺加碼操作:調(diào)動蝶形螺母,使杠桿尾端稍翹起一些。選擇應(yīng)變儀通道——確認(rèn)——調(diào)平。先掛砝碼托,記錄應(yīng)變儀顯示的數(shù)值;再分四次加砝碼測試,分別記錄數(shù)值。完后,再按次序逐一取下砝碼,觀察是否回到最初狀態(tài);如果回到最初狀態(tài),則確定下一個通道,重復(fù)進行;如果沒回到最初狀態(tài),則重做。
④每個通道取4次測量結(jié)果差值的平均值作為該點通道的應(yīng)變值,即可算出該點的主應(yīng)力的大小和方向。
(3)注意事項
①加碼或撤碼時,要緩慢進行。
②應(yīng)變花的面積一定要小,一般是2×3,最好是1×2,這樣測量的值才更接近于一點的應(yīng)變。因為圓管比較細(xì),曲率大,如果應(yīng)變花面積大就會有較大誤差。
(4)結(jié)束操作
實驗完成后,關(guān)閉開關(guān),拔掉電源,規(guī)整設(shè)備,清掃雜物。
⒍ 計算結(jié)果要求
(1)л=3.1416。圓管的抗彎截面模量,精度0.001mm3。圓管的抗扭截面模量,精度0.001mm3。
(2)彎曲正應(yīng)力增量值,精度為0.001Mpa。扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力增量值,精度為0.001Mpa。
(3)對實測點某個方向的通道,取四次測量的算術(shù)平均值作為該方向通道的測量應(yīng)變值,精度為0.1個με的應(yīng)變值。
(4)實驗計算的σ1、2實值和理論計算的σ1、2理值,單位Mpa,精度0.01(修約口決見實驗一),兩者的相對誤差<10.00%(試驗臺使用說明要求)。方向角實與方向角理的單位為度,精度0.01°,相對誤差<10.00%。
⒎ 試驗數(shù)據(jù)記錄
?儀器編號:????????????????試?件?參?數(shù)?表
管長 L(mm) | 外徑 D(mm) | 內(nèi)徑 d(mm) | 彈性模量 E(Gpa) | 泊松比 μ | 抗彎截面模量W(mm3) | 抗扭截面模量Wn(mm3) |
其?它?參?數(shù)?表
測點至加力臂 距離l(mm) | 加力點至圓筒中心距離a(mm) | 彎曲正應(yīng)力增量值△σx(Mpa) | 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力增量值△τxy(Mpa) |
測?試?記?錄?表()
載荷?(N) | 1片 | 2片 | 3片 | ||||
P | △P | ε0° | △ε0° | ε45° | △ε45° | ε90° | △ε90° |
平均值 |
⒏?實驗結(jié)果
(1)理論值計算主應(yīng)力公式
??= ????????Mpa
?= ???????????????????????????????????????
(2)實測值計算
?= ????????????????????????????
將實驗得出的正應(yīng)力σ1、2實、方向角實與理論值σ1、2理、方向角理進行比較,計算出他們的相對誤差,驗證理論公式的正確性。
實驗值與理論值比較
項??目 | 實?驗?值 | 理?論?值 | 相對誤差(%) |
(MPa) | |||
(MPa) | |||
方向角 |
⒐?討論題
(1)試分析本次實驗的誤差是由哪些主要原因造成的?
(2)在粘貼應(yīng)變花時,是否一定要有一片的方位與桿的軸線平行?在選應(yīng)變花及選擇測點的位置時要注意些什么?
實驗七??塑性材料彈性模量(E)的測定
1.?實驗?zāi)康?/span>
(1)在比例極限內(nèi)驗證胡克定律。
(2)測定低碳鋼的彈性模量(E),使學(xué)生基本掌握測試塑性材料拉伸彈性模量的實驗設(shè)計、實驗條件、設(shè)備操作及試驗結(jié)果分析。
2.?實驗設(shè)備及量具
CEG—4K型測E試驗機、Qy—1球鉸式引伸儀、千分表、游標(biāo)卡尺。
3.?試件選取及設(shè)備主要指標(biāo)
(1)取ф10低碳鋼(圓鋼),試件長度380 mm。經(jīng)同批試件拉伸試驗,屈服強度為235Mpa(Q235#鋼)。
(2)測E值試件要求:取標(biāo)距=100mm(由球鉸式引伸儀控制),在標(biāo)距內(nèi)卡算出最小直徑,參加計算截面積。
(3)設(shè)備采用1:40杠桿比放大;初載砝碼托16N,初載荷F0=16×40=640N;分四次加載,每個砝碼重25N,載荷增量=1000N。設(shè)備精度:誤差<5%。
4.?實驗原理
(1)驗證虎克定律
選取已知屈服點的低碳鋼材料。在比例極限內(nèi),利用設(shè)備通過n次等增量加載荷,由千分表可測出每次產(chǎn)生相近的位移增量值?(因設(shè)備誤差,不可能完全相等),即驗證虎克定律的正確性。
(2)拉伸彈性模量求取
分四次加荷,每加一次載荷則在標(biāo)距內(nèi)產(chǎn)生一個伸長增量,對每個伸長增量值可由千分表讀出。由于符合虎克定律,所以在四次增加相同載荷的作用下,相應(yīng)產(chǎn)生4個相近的伸長增量放大值(單位:格?),求取4個拉伸增量的算術(shù)平均值,即=。由此得到,在載荷的作用下,真實的拉伸增量值=,式中K=2000(格/mm)為放大系數(shù)。由虎克定律:/=E·/, 于是彈性模量E可由下式算出:
E?=·∕·???????????????
其中:是本次實驗所測算的數(shù)值。
5.?實驗步驟
(1)卡取試件直徑,為了避免試件加工的錐度和橢圓度影響,在標(biāo)距內(nèi)選取3個卡點,3個卡點的位置分別選在標(biāo)距中間和接近標(biāo)距的兩端。對每個卡點,用游標(biāo)卡尺在兩個相互垂直方向上卡其直徑,兩個卡值的精度≤0.02mm,取其算術(shù)平均值,精度0.1mm。選擇3個卡點中最小平均直徑(d0)計算截面積(),л=3.1416。修約口決見實驗四。
(2)將已卡取直徑為、長為380mm的試件安裝在測E試驗機上,并固緊。
由于測E試驗機帶有=10 mm的標(biāo)準(zhǔn)試件,所以實驗步驟的前兩步可免。
(3)在試件上安裝球鉸式引伸儀,使試件與引伸儀充分接觸,先擰上頂尖螺釘,之后將引伸儀小軸放平,使其與下標(biāo)距叉對齊、對嚴(yán),再擰下頂尖螺釘。夾裝后的引伸儀不打滑即可。
(4)將千分表安裝在引伸儀上。安裝時,引伸儀體架不與試驗臺體接觸,千分表面與試驗臺體大致成45°左右。
(5)調(diào)整千分表,使表中小針倒回0.3—0.5mm的位置,再將測頭與引伸儀的測頭座接觸,擰緊表夾使之固定。轉(zhuǎn)動千分表大盤,使大針指向零點。
(6)調(diào)節(jié)試驗臺的吊桿螺母,使杠桿尾端上翹一些,滿載時近于水平。
(7)加碼試驗
①掛上砝碼托,記錄千分表的讀數(shù)。
②依次加4個砝碼,每加1個砝碼,在千分表上讀一次數(shù),并記錄。讀數(shù)精度為1格。
③加碼、讀數(shù)完成后,逐個輕拿砝碼卸載,同時觀察每去掉一個砝碼時的讀數(shù),如果差別較大,則重做。
④要求:至少做3次試驗,取最穩(wěn)定的一組數(shù)據(jù)計算值。
(8)結(jié)束操作
試驗操作完成后,先卸下砝碼,再卸下引伸儀,規(guī)整設(shè)備。
6.?注意事項
(1)調(diào)節(jié)吊桿螺母前,必須使兩墊刀刃對正V形槽溝底,否則墊刀將由受力不均而被壓裂。此外引伸儀為精密儀器,裝夾時要特別小心,以免受損。
(2)安裝好的引伸儀應(yīng)對試件左右對稱,不對稱度<0.2mm。
(3)引伸儀下標(biāo)距叉不能因裝夾而有明顯的高低不平,以保證千分表測桿與下標(biāo)距叉相垂直。千分表測桿的軸線與下標(biāo)距叉的縱向?qū)ΨQ線不相交度<0.5mm,保證所測得變形是純軸線伸長。
(4)保證千分表側(cè)頭最高點與下標(biāo)距叉螺頂?shù)捻敿饣驹谝恢本€上。為減小測試誤差,不得使用非本儀器配置的千分表,并定期用標(biāo)定儀標(biāo)定。
(5)加載過程中,要注意檢查傳力機構(gòu)的零件是否受到干擾,若受干擾,須卸載調(diào)整。
(6)加、減砝碼時要緩慢放手,以使之為靜載,防止失落傷人、物等。
(7)加載荷前,要先加有一定重量的初載荷(一般指砝碼托)。它的意義不僅在于其上可加載荷,主要是避免實驗開始時試件會因夾頭不牢或設(shè)備機構(gòu)間隙的存在而產(chǎn)生松動,導(dǎo)致試件夾持表面上產(chǎn)生微小的滑動,這些均影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,故必須加一定的初載荷。
7.?計算單位及精度
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228—2010,拉伸彈性模量(E)單位為Mpa,精度取三位有效數(shù)字;標(biāo)距精度0.1mm;截面積()精度0.01 mm2;千分表讀數(shù)精度1格,平均()精度為1格;拉伸增量值()精度1×10-4mm。修約口決見實驗四。
8.?試驗數(shù)據(jù)記錄
試?件?及?引?伸?儀?參?數(shù)
直徑 (mm) | 截面積 (mm2) | 標(biāo)距 (mm) | 放大倍數(shù)K(格/mm) |
10.0 | 78.54 | 100 | 2000 |
測?試?記?錄?參?數(shù)
載荷 (N) | 引伸儀讀數(shù) (格) | ||
F0?=640 | 1000 | ||
F1?=1640 | |||
1000 | |||
F2?=2640 | |||
1000 | |||
F3?=3640 | |||
1000 | |||
F4?=4640 | |||
平均值 | 1000 | = |
9.?實驗結(jié)果
應(yīng)力增量:??????????????= ?????Mpa
引伸儀讀數(shù)差的平均值:??=
試件在標(biāo)距L段各級變形增量的平均值:= ????mm
應(yīng)變增量:??????????????
彈性模量:?????????????Mpa
10.?討論題
(1)軸向受單向拉伸時,橫向應(yīng)變等于,則橫向的正應(yīng)力為,這樣對嗎?為什么?
(2)實驗時為什么要加初載荷F0?為什么不測F=0時的引伸儀讀數(shù)?又為什么要嚴(yán)格控制終載荷Fn的值?