冲击疲劳光测等力学实验

姓名：学院：专业：学号：冲击试验1、实验目的（1）测定低碳钢的冲击性能指标：冲击韧度。（2）测定灰铸铁的冲击性能指标：冲击韧性。（3）比较低碳钢与灰铸铁的冲击性能指标和破坏情况。2．实验设备和仪器（1）冲击试验机（2）游标卡尺3．实验式样4.实验原理与方法使摆锤从一定的高度自由落下，撞断试样，读取试样在被撞断过程中所吸收的能量Uk，冲击韧度为αk=AUk式中：A为试样在断口处的横截面积。分别测试低碳钢、灰铸铁材料的冲击韧度值。5.实验步骤（1）测量试样的尺寸。（2）了解冲击实验机的操作规程和注意事项。（3）将试样安装好。注意在安装试样时，不得将摆锤抬起。（4）抬起摆锤，使操纵手柄置于“预备”位置，销住摆锤，注意在摆动范围内不得有人和任何障碍物。（5）将手柄迅速推至“冲击”位置，使摆锤摆动一次后将手柄推至“制动”位置。（6）记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。6．实验数据的记录与计算材料试样缺口处的横截面面积A/mm2试样所吸收的能量Uk/MJ冲击韧度αk/(MJ·m-2)低碳钢8060750灰铸铁80101257.思考题1.为什么冲击试样要有切槽？答：模拟工程中实际构件有截面大小变化、沟槽、螺纹、螺孔等承受冲击的不利情况，即切槽处可能有应力集中，处于不利的三向拉应力状态，呈脆性断裂破坏。2.比较低碳钢与灰铸铁的冲击破坏特点。答：低碳钢有明显的塑形破坏，而铸铁是脆性破坏，断裂截面有明显区别。疲劳实验1实验目的（1）了解测定材料疲劳极限，S—N曲线的方法。（2）通过观察疲劳试样断口，分析疲劳原因。（3）了解所使用疲劳实验机工作原理和操作过程。2实验设备（1）疲劳实验机。（2）游标卡尺。3实验原理及方法金属材料的疲劳实验可采用升降法（GB3075—82）和单点法(HB5152---1980)，其原理及方法详见2.3.5节。本实验使用单点法。因为则上式可写为P=Kσ式中：K为加载乘数，它可根据实验机的尺寸a和试样的直径DMAX算出。在式样的应力确定后，便可计算出应施加的载荷P。载荷中包括套筒，砝码和加力架的重量G，所以应加砝码的重量实为P′=P-G=K-G4.实验步骤（1）测量试样最小直径dmin（2）计算或查处K值（3）根据确定的应力水平σ，由式P′=P-G=K-H计算应加砝码的重量P′（4）将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与式样成为一个整体（5）连接挠性联轴节（6）加上砝码（7）开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地加上砝码，并将计算器调零（8）试样断裂，记下寿命N,取下式样。（9）按照“单点法”测试原理，继续王成剩下5~7根试样的实验，绘制疲劳寿命曲线确定疲劳极限5.实验时应注意的事项（1）未装试样前机制启动试验机，以免挠性联轴节甩出（2）实验进行中如发生连接螺杆松动，赢立即停机重新安装6.实验结果处理（1）下列情况试样数据无效：载荷过高致试样弯曲变形过大，造成中途停机；断口有明显夹渣致使寿命降低（2）将所得实验数据列表，然后以lgN为横坐标，σmax为纵坐标，绘制光滑的S-N曲线，并确定σ-1的大致数值。总结：通过老师的讲解，我了解了什么是金属疲劳以及金属疲劳试验所采用的方法有升降法与单点法，分析得到金属疲劳的原因。光测法实验一光弹性实验l.实验目的(1)了解光弹性法的基本原理与测试方法。(2)观察光弹性实验的等差线图与等倾线图。2实验设备和模型(1)光弹性仪,如图6.20所示。(2)光弹性模型:圆盘，梁和中间开有孔的拉伸板试样等。3实验原理和方法(1)等差线条敏级数的确定在单色光做光源时,等差线条纹是黑色的。如果采用白光为光源,等差线只有零级条纹是永久性黑色条纹,其他非零级条纹都是彩色的。白光是红、種、黄、绿、青、蓝、紫七种色光混合组成,每种色光对应一定的波长。光弹性实验中,当模型上某点的光程差恰好等于某一色光波长的整数倍时,在检偏镜后看到的就是它的互补色光。因此,凡光程差数值相同的点,就形成了同一种颜色条纹,故等差线又称为等色线。在模型上,光程差为零的点,任何波长的色光均被消光,呈现为黑点。所以,零级等差线呈黑色。当光程差随着主应力差连续增加时,首先被消光的是波长最短的紫光,然后依蓝、青、绿……的次序消光,与这些色光对应的互补色就按黄、红、蓝、绿依次呈现出来。当光程差大于红光波长以后,会有几种颜色的光波同时被消去。即当光程差等于几种色光波长的整数倍时,则这几种色光同时消失,这时互补色就变得浅淡。主应力差愈大,互补色愈浅淡。亦即条纹级数愈高,等色线的颜色就愈淡。实验时一般先用白光做光源,这时零级条纹是黑色的,其它级数的等差线是彩色的。当颜色的变化为黄、红、蓝、绿,则为级数增加的方向,反之为级数减少的方向。按照等色线的深浅顺序就可容易地确定各等差线的级数:根据应力分布的连续性，条纹级数也是连续变化的。定出各等差线条纹级序后,再改用单色光作光源，进行拍摄或描绘。根据实验要求，非整数级条纹级次,可利用光弹仪或其它方法测取。图5·8为对径:又.压圆盘在暗场下的等差线条纹图。(2)等倾线图和主应力迹线图绘制等倾线图时，采用白光光源的正交平面偏振光场，此时，等差线除零级条纹外总是彩色条纹，而等倾线总是黑色条纹。先缓慢地同步转动起偏镜和检偏镜，同时观察等倾线的变化规律。反复观察几次后,才开始描绘等倾线。一般以检偏镜的偏振轴位于水平位置，起偏镜的偏振轴位于铅垂位置作为零度起始位置。这时，模型上出现的是0。等倾线。然后,由检偏镜视向起偏镜,按逆时针方向同步旋转起偏镜及检偏镜。每隔一定的角度度(5°或10°等)描绘出对应的等倾线,如图5.9所示。根据等倾线,可以绘制在工程中有实用价值的主应力迹线。例如混凝土中的钢筋布置,板、売结构中的加强筋布置,都是以主应力迹线为依据的。4实验步骤(1)了解其各部件的名称与作用，掌握平面偏振光场，园偏振光场的调整方法。(2)调整光弹性仪各镜轴的位置,使其成平面偏振光暗场,用白光光源,将圆盘光弾模型置于加载架上,预加5N初载荷。圆盘模型中呈现水平和垂直的十字形等倾线,即零度等倾线,然后逐步加载,观察等差线与等倾线的变化。同步转动起偏振镜与检偏振镜,依次转5°、10°则相应的黑线称为5°、10°等倾线。(3)调整光弹性仪为圆偏振光暗场,先用白光光源,模型加载,确定零级条纹,判断条纹增减方向,再用单色光源,观察等差线图案。(4)载荷不变,将检偏镜转90°,形成平行圆偏振光场,观察半数级等差线条纹图。5注意事项(1)保护光学器件不要用手触摸镜片。(2)安装试样时,要使模型平面与光线方向垂直。(3)加载要小心,防止模型、加载附件损伤镜片。总结：通过自己学习与老师讲解，我明白了在模型上,光程差为零的点成黑点，当光程差随着主应力差连续增加时,首先被消光的是波长最短的紫光,然后按次序消光,与这些色光对应的互补色就按黄、红、蓝、绿依次呈现出来亦即条纹级数愈高,等色线的颜色就愈淡，主应力差愈大,互补色愈浅淡。