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弹簧模量和规定非比例延伸强度的测定

发布时间:2019-5-30 分类:技术文章 来源: 点击:

试验采用“程控”控制方式,利用试验机的引申计系统,绘制力-变形弹性回归曲线,这个实验内容的技术含量是高的,能充分发挥微机控制电子万能试验机的特点。

本次试验学生操作要点有两个:一是让学生动手进行变形测量系统标定(即引伸计标定),使学生明白标定是怎么一回事,标定是本次试验重要的环节,标定的好坏直接影响试验精度;二是让学生自己动手在试样上装卡引伸计,在材料的弹性范围内用程控方式进行卸载和再加载,绘制力-变形弹性回归曲线,以证明胡克定律。这个实验过程看起来很简单,因为胡克定律是经典理论,不会有错,但在弹性范围内力-变形曲线的加载线,卸载线和再加载线能否重合,实际上是考核微机控制电子万能试验机的整体水平(包括测量控制系统和试验软件)及试验者的操作技能。下图为低碳钢试样验证胡克定律(加载-卸载-再加载)的力-变形弹性回归曲线。

本次实验需要准确绘制低碳钢和硬铝两种材料的力-变形曲线,根据实验曲线判读并计算弹性模量和规定非比例延伸强度,这样实验内容在高校材料力学实验中一般不做,因为需要学生使用引伸计系统,如果操作不当容易出事,损坏引伸计系统。当然试验结果的正确与否,也跟微机控制电子万能试验机的引伸计配置、试验软件有关。引伸计的正确配置应为50mm标距5mm量程,变形测量范围为0.2%-100%F.S。在材料力学性能实验中应该让学生动手使用引伸计系统,这样才能全面掌握微机控制电子万能试验机的使用,而且使用引伸计可以使学生更好理解“变形”和“位移”的不同含义,掌握测量试样变形的试验方法。

(1)对于低碳钢弹性模量测试,实验的主要目的是为了验证胡克定律和测定其拉伸弹性模量。

在编制“自动程控”程序时要求:一对试样所加载荷必须保证材料不进入屈服,这样试样可反复使用;二在弹性范围内能自动进行加载卸载再加载以验证胡克定律。在编制“低碳钢弹性模量测试”方案时,设置了返车参数,试验结束后试验机会以5mm/min速度自动返车,返回试验开始设置(即试验力卸到零),便于取下试样。本次试验大变形量只有0.052mm左右,对学生的操作技能是个考验。

在试验中要求学生注意观察弹性直线段内的加载、卸载再重新加载过程,观察所绘制的直线是否重合,以验证胡克定律。试验结束后学生在软件的数据处理界面上自己进行数据处理,计算出弹性模量并按国家标准规定修约。

(2)对于铝合金拉伸试验,实验主要目的是为了验证胡克定律、测定弹性模量和规定非比例延伸强度、观察材料的滞后现象、验证“位移”与“变形”不是同一概念,掌握直线平移法判读规定非比例延伸强度的处理方法。

铝合金拉伸试验的“自动程控”程序有10步:第1步至第3步是为了证明胡克定律。第4步至第5步是为了验证卸载定律、观测冷作硬化和材料屈服后产生的滞后现象。第5步当变形至1.6mm时,根据试验方案的预先设置,程序会自动提示取下引伸计,从这时起位移代替试样的变形。第7步至第8步是为验证“位移”与“变形”不是同一概念编制的,说明力-位移曲线只能定性分析,不能定量计算E。第8步至第10步,改变试验速度(加快速度)直至试样拉断,试验机停机。

试验结束后,进入数据处理界面,用作图方法可直观判读R,其过程为:

用鼠标在弹性直线内判读弹性段J点(一般取弹性直线段的10%)和弹性段K点(一般取弹性直线段的50%),通过所选的两点确定直线段的斜率,用直线平移法平移0.2%.Le与曲线相交的点即为R。

学生在数据处理界面上自己进行数据处理,计算出铝合金的弹性模量E、规定非比例延伸强度R、抗拉强度R,并按国标规定进行修约,后打印试验报告。

本次试验要求学员应观察和掌握的重点:电测作图法原理和方法、在弹性直线段验证胡克定律的情况、材料屈服后的滞后现象、变形和位移的区别、硬铝冷作后的硬化现象、硬铝的破坏断口及原因、引伸计装卡技能、规定非比例延伸强度R判读和处理;弹性模量修约规则。