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發(fā)布時(shí)間:2019-05-30 11:22:26 分類:技術(shù)文章 來源: 點(diǎn)擊:次
試驗(yàn)采用“程控”控制方式,利用試驗(yàn)機(jī)的引申計(jì)系統(tǒng),繪制力-變形彈性回歸曲線,這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的技術(shù)含量是高的,能充分發(fā)揮微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)。
本次試驗(yàn)學(xué)生操作要點(diǎn)有兩個(gè):一是讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行變形測量系統(tǒng)標(biāo)定(即引伸計(jì)標(biāo)定),使學(xué)生明白標(biāo)定是怎么一回事,標(biāo)定是本次試驗(yàn)重要的環(huán)節(jié),標(biāo)定的好壞直接影響試驗(yàn)精度;二是讓學(xué)生自己動(dòng)手在試樣上裝卡引伸計(jì),在材料的彈性范圍內(nèi)用程控方式進(jìn)行卸載和再加載,繪制力-變形彈性回歸曲線,以證明胡克定律。這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程看起來很簡單,因?yàn)楹硕墒墙?jīng)典理論,不會(huì)有錯(cuò),但在彈性范圍內(nèi)力-變形曲線的加載線,卸載線和再加載線能否重合,實(shí)際上是考核微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)的整體水平(包括測量控制系統(tǒng)和試驗(yàn)軟件)及試驗(yàn)者的操作技能。下圖為低碳鋼試樣驗(yàn)證胡克定律(加載-卸載-再加載)的力-變形彈性回歸曲線。
本次實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)確繪制低碳鋼和硬鋁兩種材料的力-變形曲線,根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線判讀并計(jì)算彈性模量和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度,這樣實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在高校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中一般不做,因?yàn)樾枰獙W(xué)生使用引伸計(jì)系統(tǒng),如果操作不當(dāng)容易出事,損壞引伸計(jì)系統(tǒng)。當(dāng)然試驗(yàn)結(jié)果的正確與否,也跟微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)的引伸計(jì)配置、試驗(yàn)軟件有關(guān)。引伸計(jì)的正確配置應(yīng)為50mm標(biāo)距5mm量程,變形測量范圍為0.2%-100%F.S。在材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該讓學(xué)生動(dòng)手使用引伸計(jì)系統(tǒng),這樣才能全面掌握微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)的使用,而且使用引伸計(jì)可以使學(xué)生更好理解“變形”和“位移”的不同含義,掌握測量試樣變形的試驗(yàn)方法。
(1)對(duì)于低碳鋼彈性模量測試,實(shí)驗(yàn)的主要目的是為了驗(yàn)證胡克定律和測定其拉伸彈性模量。
在編制“自動(dòng)程控”程序時(shí)要求:一對(duì)試樣所加載荷必須保證材料不進(jìn)入屈服,這樣試樣可反復(fù)使用;二在彈性范圍內(nèi)能自動(dòng)進(jìn)行加載卸載再加載以驗(yàn)證胡克定律。在編制“低碳鋼彈性模量測試”方案時(shí),設(shè)置了返車參數(shù),試驗(yàn)結(jié)束后試驗(yàn)機(jī)會(huì)以5mm/min速度自動(dòng)返車,返回試驗(yàn)開始設(shè)置(即試驗(yàn)力卸到零),便于取下試樣。本次試驗(yàn)大變形量只有0.052mm左右,對(duì)學(xué)生的操作技能是個(gè)考驗(yàn)。
在試驗(yàn)中要求學(xué)生注意觀察彈性直線段內(nèi)的加載、卸載再重新加載過程,觀察所繪制的直線是否重合,以驗(yàn)證胡克定律。試驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生在軟件的數(shù)據(jù)處理界面上自己進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算出彈性模量并按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定修約。
(2)對(duì)于鋁合金拉伸試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)主要目的是為了驗(yàn)證胡克定律、測定彈性模量和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、觀察材料的滯后現(xiàn)象、驗(yàn)證“位移”與“變形”不是同一概念,掌握直線平移法判讀規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的處理方法。
鋁合金拉伸試驗(yàn)的“自動(dòng)程控”程序有10步:第1步至第3步是為了證明胡克定律。第4步至第5步是為了驗(yàn)證卸載定律、觀測冷作硬化和材料屈服后產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象。第5步當(dāng)變形至1.6mm時(shí),根據(jù)試驗(yàn)方案的預(yù)先設(shè)置,程序會(huì)自動(dòng)提示取下引伸計(jì),從這時(shí)起位移代替試樣的變形。第7步至第8步是為驗(yàn)證“位移”與“變形”不是同一概念編制的,說明力-位移曲線只能定性分析,不能定量計(jì)算E。第8步至第10步,改變?cè)囼?yàn)速度(加快速度)直至試樣拉斷,試驗(yàn)機(jī)停機(jī)。
試驗(yàn)結(jié)束后,進(jìn)入數(shù)據(jù)處理界面,用作圖方法可直觀判讀R,其過程為:
用鼠標(biāo)在彈性直線內(nèi)判讀彈性段J點(diǎn)(一般取彈性直線段的10%)和彈性段K點(diǎn)(一般取彈性直線段的50%),通過所選的兩點(diǎn)確定直線段的斜率,用直線平移法平移0.2%.Le與曲線相交的點(diǎn)即為R。
學(xué)生在數(shù)據(jù)處理界面上自己進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算出鋁合金的彈性模量E、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度R、抗拉強(qiáng)度R,并按國標(biāo)規(guī)定進(jìn)行修約,后打印試驗(yàn)報(bào)告。
本次試驗(yàn)要求學(xué)員應(yīng)觀察和掌握的重點(diǎn):電測作圖法原理和方法、在彈性直線段驗(yàn)證胡克定律的情況、材料屈服后的滯后現(xiàn)象、變形和位移的區(qū)別、硬鋁冷作后的硬化現(xiàn)象、硬鋁的破壞斷口及原因、引伸計(jì)裝卡技能、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度R判讀和處理;彈性模量修約規(guī)則。