金属材料扭转实验报告

金属材料扭转实验报告（精选8篇）

篇1：金属材料扭转实验报告

材料力学金属扭转实验报告

【实验目的】

1、验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量 G。；测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b 握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能；

2、绘制扭矩一扭角图； 3、观察和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象，并比较它们性质的差异； 4、了解扭转材料试验机的构造和工作原理，掌握其使用方法。

【实验仪器】

仪器名称

数量

参数

游标卡尺 1 0-150mm，精度 CTT502 微机控制电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩 500N·m，最大功率 低碳钢、铸铁 各 1 标准

【实验原理和方法】

1..测定低碳钢扭转时的强度性能指标

试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，当达到某一值时，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩esM，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM 

式中：/3pd W   为试样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩sT 后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩ebM，低碳钢的抗扭强度为 pebb43WM 

对上述两公式的来源说明如下：

低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的  eM 图如图1-3-2 所示。当达到图中 A 点时，eM 与  成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s，如能测得此时相应的外力偶矩epM，如图 1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为 pepsWM 

经过 A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图 1-3-3b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图 1-7c 所示的情况，对应的扭矩sT 为 OM eABCM epM esM eb 图 1-3-2

低碳钢的扭转图  sT

 sT

 sT（a）

pT T 

（b）s pT T T  

（c）sT T 

图 1-3-3

低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布

s p s3d/2

0

2sd/2

0

s s3412d 2 d 2         WdT      由于es sM T ，因此，由上式可以得到 pess43WM  无论从测矩盘上指针前进的情况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看，A 点的位置不易精确判定，而 B 点的位置则较为明显。因此，一般均根据由 B 点测定的esM 来求扭转

切应力s。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图 1-7c 完全相符合时才是正确的，对塑性较小的材料差异是比较大的。从图 1-6 可以看出，当外力偶矩超过esM 后，扭转角  增加很快，而外力偶矩eM 增加很小，BC近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图 1-7c 所示，只是切应力值比s 大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩ebM，可求得抗扭强度为 pebb43WM 2..测定灰铸铁扭转时的强度性能指标

对于灰铸铁试样，只需测出其承受的最大外力偶矩ebM（方法同 2），抗扭强度为 pebbWM 

由上述扭转破坏的试样可以看出：低碳钢试样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成45 角，表明破坏是由拉应力引起的。

【 实验步骤 】

一、低碳钢

1、试件准备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。

2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。

3、装夹试件：

（1）先将一个定位环夹套在试件的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试件标距要求，将试件搁放在相应的 V 形块上，使两卡盘与 V 形块的两端贴紧，保证卡盘与试件垂直，以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。

（2）先按“对正”按键，使两夹头对正。如发现夹头有明显的偏差，请按下“正转”或“反转”按键进行微调。将已安装卡盘的试件的一端放入从动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试件夹紧。按“扭矩清零”按键或试验操作界面上的扭矩“清零”按钮。推动移动支座移动，使试件的头部进入主动夹头的钳口间。先按下“试件保护”按键，然后慢速扳动夹头的手柄，直至将试件夹紧。

（3）将扭角测量装置的转动臂的距离调好，转动转动臂，使测量辊压在卡盘上。

4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。

5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。

二、铸铁

1、试件准备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。

2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。

3、装夹试件：启动扭转试验机并预热后,将试件一端固定于机器,按“对正”按钮使两夹头对正后,推动移动支座使试件头部进入钳口间.4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。

5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。

【实验数据与数据处理】

一.低碳钢扭转

1.低碳钢直径 D 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

上部

中部

下部

2.低碳钢定位环间距 L 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

L

注：第二次实验修正标距为 100

3.线性阶段相关数据

当处于线性阶时,有

扭矩 M(N·m)扭角ψ(°)相对扭角ψ 0(°)

二.铸铁扭转

1.铸铁直径 d 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

上部

中部

下部

【实验结果分析】

一、低碳钢数据处理1、验证线性阶段的数据是否为一条直线，以验证比例极限内的扭转角公式

根据 Original Data, 运用 b matlab 拟合实验数据

则 选取数据如下表

数据

LoadV

PosV

LoadV

PosV

用 用 b matlab 绘制的图如下

满足线性关系

二、计算 低碳钢 模量 G G

篇2：金属材料扭转实验报告

2.了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。

二.概述 硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力，是重要的机械性能之一。它 是给初级金属材料软硬程度的数量概念，硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能 力越大，材料产生塑性变形就越困难，硬度实验方法简单，操作方便，出结果快，又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度等。.布氏硬度（HB（1）布氏硬度实验的基本原理 布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷 P, 压入被测金属表面（如 图 1 所 示）保持一定时间，然后卸荷，根据金属表面的压痕面积 F 求应力值，以此作为 硬度值的计量指标，以 HB 表示，则 HB = P/F= P 眄

（5-1）

式中：

P —负荷（kgf）； D —钢球直径（mr）i —压痕深度（mr）i

图 5-1 布氏硬度实验原理图 由于测量压痕 d 要比测量压痕深度 h 容易，将 h 用 d 代换，这可由图 5-1（b）

中的△ Oab 关系求出：

(5-2)将式（5-2）代入式（5-1）即得:(5-3)式（5-3）中，只有 d 是变数，所以只要测量出压痕直径，就可根据已知的 D 和 P 值计算出 HB 值。在实际测量时，可根据 HB D P、d 的值所列成的表，若 D P 已选定，则只需用读数测微尺（将实际压痕直径 d 放大 10 倍的测微尺）

测量压痕直径 d，就可直接查表求得 HB 值。

由于金属材料有硬有软，所测工件有厚有薄，若采用同一种负荷（如 3000kgf）和钢球直径（如 10mm 时，则对硬的金属适合，而对软的金属就不合 适，会使整个钢球陷入金属中；若对厚的工件适合，而对薄的金属则可能压透，所以规定测量不同材料的布氏硬度值时，要有不同的负荷和钢球直径，为了保持 统一的，可以相互进行比较的数值，必须使 P 和 D 之间保持某一比值关系，以保 证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。

由图 5-1（b）可知:

(a)（b）力和 ti 的关.系

D d —aux —=—(5-4)将式（5-4）代入式（5-3）得:

式（5-5）说明，当©值为常数时，为使 HB 值相同，P/D 2 也应保持为一定 值，因此对同一材料而言，不论采用何种大小的负荷和钢球直径，只要满足 P / D 2 =

常数，所得的 HB 值都是一样的。对不同材料，所测得的 HB 值也可进行比较。

P/D 2 比值有 30、10、2.5 三种，其试验数据和应用范围可参考表 5-1。

表 5-1 各种负荷、压头及应用范围 材料种类 布氏硬度 范围 试样厚度（mrh 负荷 P 与钢球 直径 D 之间的 关系 钢球直 径 D（mm 负荷 P（kgf）

负荷持续 时间（秒）

>63000

钢铁 140-450 6-3 P=30D 2750 10（黑色金属）

<3

2.5 187.5

>61000

同上 <140 6-3 P=10D 2250 10

<3

2.5 62.5

有色金属及

>61000

合金（铜、青 铜、黄铜、镁 31.8-130 6-3 P=10D 5 250 30 合金）

<3

2.5 62.5

>6250

同上 8-35 6-3 P=2.5D “ 5 62.5 60

<3

2.5 15.6

（2）布氏硬度试验的技术要求 1）被测金属表面必须平整光洁。）

压痕距离金属边缘应大于钢球直径，两压痕之间距离应大于钢球直径。

(5-5)）

HB 〉 450 的金属材料不得用布氏试验机测定。）

用读数测微尺测量压痕直径 d 时，应从相互垂直的两个方向上测量，然 后 取 其平均值。）

查表时，若使用的是 5、2.5mm 的钢球时，则应分别以 2 和 4 倍压痕直径查 阅。）

为了表明试验条件，可在 HB 之后标注 D/P/T，如 HB O /3 OOO / IO，即表示此硬度值 是在D=100mmP=3000kgf , T=10 秒的条件下得到的。

（3）布氏硬度试验机的结构及操作 HB-3000 型布氏硬度试验机的结构如图 5-2 所示。它是利用杠杆系统将负荷 加到金属表面上的。加卸负荷都是自动的。

图 5-2 HB-3000 布氏硬度试验机外形结构图 试验时，将试样置于试样台上，顺时针转动手轮，使试样上升直到钢球压紧 并听到“卡”一声为止。按上电钮，此时电动机通过变速箱使曲轴转动，连杆下 降，负荷通过吊环和杠杆系统施加于钢球上，保荷一定时间后，电动机自动运转，连杆上升，卸除负荷，使杠杆及负荷恢复到原始状态，同时电动机停止运转，再 反向回转手轮，使试样台下降，取下试样，即可进行压痕直径的测量，查表即得 HB 值。

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篇3：电子材料扭转试验机的应用

一、执行标准

1. JJG269-2006:扭转试验机。

2. GB/T10128-2007:金属材料, 室温扭转试验方法。

3. JB/T9370—1999:扭转试验机, 技术条件。

二、主要结构介绍

该扭转试验机主要由全数字交流伺服驱动系统、计算机控制、数据采集及处理系统组成。整个试验过程加载速率无冲击、稳定。数据的测量由扭矩传感器、光电编码器等组成。扭矩传感器采集试样产生的扭矩, 光电编码器采集试样产生的扭角;要求检测材料的剪切模量时, 还要增加扭转计。试验由计算机进行控制、数据处理及输出结果。

三、试验过程

1. 试样的准备

首先按照GB/T10128-2007的规定, 以及该试验机的夹具型式、尺寸, 准备好标准试样 (如图1所示) 。

2. 试样的装夹 (如图2所示)

试样的装夹很关键。在装夹时, 先将试样插入静夹头端 (带有传感器的一端) , 然后调整试验机的动夹头, 使之容易地让试样进入动夹头。注意:在装入试样后, 不要再旋转动夹头。

3. 试验过程

试样装夹完毕, 可以开始试验。先将扭矩显示窗口清零。根据材料特性选择加载速率。如果只是检测材料的抗扭强度、最大扭矩等, 可以不加扭转计。如果要测试试件的剪切模量等, 需要增加扭转计。图3是试样在加载过程中的变形示意图。

低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别。图4 (a) 所示低碳钢试样的断面与横截面重合, 断面是最大切应力作用面, 断口较为平齐, 可知为剪切破坏;图4 (b) 所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45o角的螺旋面, 断面是最大拉应力作用面, 断口较为粗糙, 因而是最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

从图5 (a) 可以看到, 低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段 (oa段) 、屈服阶段 (ab段) 和强化阶段 (cd段) 构成, 但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长, 图中只绘出其开始阶段和最后阶段, 破坏时试验段的扭转角可达10π以上。

5 (b) 所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线 (与拉伸曲线相似, 没有明显的直线段) , 试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。

4. 试验结果的处理

(1) 抗扭强度的计算:扭转试验机专用程序自动处理

(2) 材料的切变模量

材料的切变模量G遵照GB/T10128可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转试验时, 扭矩厂与扭转角中之间的关系符合扭转变形的胡克定律为截面的极惯性矩。当试样长度l和极惯性矩I p均为已知时, 只要测取扭矩增量ΔT和相应的扭转角增量ΔΦ, 可由式:

计算得到材料的切变模量。试验通常采用多级等增量加载法, 这样不仅可以避免人为读取数据产生的误差, 而且可以通过每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形胡克定律。

注意到3个弹性常数E, μ, G之间的关系由材料手册查得材料的弹性模量E和泊松比μ, 计算得到材料的切变模量Gtr, 如将计算值Gtr取作真值, 可将测试得到的G值与Gtr值进行比较, 检验测试误差。还有一些比较复杂的处理, 如规定非比例扭转应力、规定非比例扭矩等, 这里就不一一介绍。

篇4：精选实验材料,提高实验效果

一、用鸭跖草科植物紫锦草代替蚕豆叶做“观察叶下表皮结构”的实验

七年级生物上册中，有一个“观察叶片的结构”实验，其中有一部分内容是学生观察叶片的下表皮。这个实验要求学生首先要成功地制作出一个临时装片，然后观察下表皮（主要观察叶下表皮上的保卫细胞）。书上采用的材料是蚕豆叶，但由于季节和地域的关系，要在地处珠江三角洲的中山，在深秋季节去找蚕豆叶，无疑是相当困难的。因此，我选用了紫锦草（即紫竹梅）做了替代品。这种鸭跖草科植物在本地十分常见，校园里、公路边的绿化地带常采用这种植物，有些学生家中也有盆栽。由于紫锦草很容易撕取一层表皮细胞，故学生能很快做成临时装片。在显微镜下观察，紫锦草下表皮的一层细胞非常清楚，其上的保卫细胞也非常多而明显，易观察到气孔，实验效果很好。

另外，我也常采用藤菜（即落葵，本地也叫它潺菜）的叶子，在市场上很易买到，价格便宜，但实验效果也相当不错。

二、用酢浆草代替天竺葵做“绿叶在光的作用下制造淀粉”的实验

“绿叶在光的作用下制造淀粉”这个实验在教材里是采用天竺葵作为实验材料，实验中需要对植株进行暗处理，这是一个很重要的环节。但我们往往很难找到大小适中的盆栽植株，即使找到了，进行暗处理后，对需要遮光的叶片在操作时稍有不慎，就会出现漏光现象，从而导致实验效果不佳，甚至失败。

我们改为选用了酢浆草作为实验材料。这种草本植物适应环境能力强，时常在盆栽植物的旁边自行生长，几乎随处可采集到。另外，由于植株小，暗处理很容易，很方便。这种植物的叶片为三片掌状复叶，叶片细小，可随意选定一片进行遮光，一般不会出现漏光现象。

在解决原有的矛盾后，我们还发现该材料具有很多的优点。比如，由于叶片细小质薄，在测定时，煮沸褪色，加碘显色的速度大大加快，节省了许多时间，无论是教师演示实验或学生分组实验，老师都有充分的时间进行提问、解答、指导学生实验操作、检查实验报告等等。同时，也是因为叶片细小而薄，褪色剂、酒精灯燃料和显色剂的需用量大大降低，节约了实验经费。

三、用小泥鳅代替小鱼做“观察小鱼尾鳍血液流动”的实验

七年级下册“人体生理卫生”部分有这么一个实验：用湿棉花包住一条小鱼的鳃盖和躯干，露出尾鳍，平铺于培养皿中，再放到显微镜下观察尾鳍里血液流动的情形，尤其是毛细血管。但我们在实验过程中发现了许多的弊端。如小鱼尾鳍色素细胞较多，颜色较深，观察起来相当困难，要看到里面毛细血管内血液流动就更不易了。另外，小鱼非常容易死亡，往往当同学们观察到血液流动时，小鱼也给折腾得呜呼哀哉了。

针对以上缺点，我们选用了泥鳅来代替小鱼。虽然由于泥鳅体表湿滑，不易抓紧，给学生在用湿棉花包裹时造成一定困难，但一旦包好后，在显微镜下观察的效果非常好，能够很清晰地看到血液流动的精彩物像。另外，由于泥鳅不易死亡，学生有充分的时间仔细观察分辨清楚哪条是小动脉、小静脉和哪条是毛细血管，清晰地观察到毛细血管中红细胞单行通过的情形。

四、用蚯蚓代替鼠妇做“光对鼠妇生活的影响”

七年级上册第二章里有这么一个实验，“光对鼠妇生活的影响”，其中的实验材料鼠妇不是到处都有，不是很好找，而且又爬得快，难以采集，同时，也很容易死亡。而学生刚接触生物这门课程，如果实验效果不好，很是降低学习兴趣，打击学习的积极性。我们改用了蚯蚓来做替代材料，蚯蚓容易采集，实验时效果也很明显，学生根据自己的观察，纷纷发表结论，气氛热烈，兴趣盎然。

在实验教学工作中，需要不断创新，不断探究，不一定要照搬教材的方法和步骤，而且要给学生留下足够的时间和空间，让他们有机会充分发挥，通常会收到事半功倍的效果。

篇5：金属检测实验报告

学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣

时间：

2013年11月

引言认识金属探测器金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+.属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。

一、设计目的1、进一步了解和运用涡流效应的原理。

2、了解电容三点式振荡电路原理。二：任务和要求

1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。

2、探测器性能要求：（1）工作温度范围：-40℃——+50℃。（2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。

三、总方案设计

1、元器件的准备电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。

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2、电路的制作与调试图2是金属探测器电原理图图，组装前将所用元器件的管脚引线处理干净并镀上锡。对照三个图，依次将电阻器、二极管、电容器、三极管、发光二极管、微调电阻器焊到电路板上，再将电感探头连接到电路板上。电路装好，检查无误就可以通电调试。接通电源，将微调电阻器R8的阻值由大到小慢慢调整，直到发光二极管亮为止。然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。调整微调电阻器R8可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器R8的阻值过大或过小电路均不能工作。如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳 S L1 6.8mH 1 3 C20.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3kR23.3k R36.8k R4100 R6680k R72M R8 5.1k C4 0.1ufC5 0.1ufC72.2uf Q1A TR_2_IS_N_A 3 1 2 Q1BTR_2_IS_N_A 6 4 5 Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 0.01uf CAP NP D1 DIODED2DIODE D3 LED5V

图2 金属探测器总原理图

3、电路工作原理涡流效应图3涡流传感器结构图根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属[包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)μr1， 较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计；对于铁磁性金属（如：铁、钴、镍）μr很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器用如图4所示。VT1的静态工作点：取R6=6.8K（电位器）,R2=3.3K,VBQ=0.5VCC。当图2中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它 的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，R8和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。S L1 6.8mH 1 3 C2 0.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3k0.01uf CAP NP

图4 电容三点式振荡电路理论计算振荡器的频率为：（C是C1，C2的串联）金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器R8减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R6是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R3、R9及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行半波整流，电容器C7进行滤波。整流滤波后的直流

电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。

R4 100 C72.2uf Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 D1 DIODE D3 LED5V

图5 发光二极管检测电路

四、原件清单

NPN9014

3个

0.01uF无极性电容

3个

0.1uF电容

2个

202uF电容

1个自制电感线圈

1个二极管1N4004

2个

发光二极管

1个 6.8K电阻

1个 6.8K变阻器

1个 3.3K电阻

2个 100欧姆电阻

1个 2M电阻

1个 5.1K变阻器

1个 9K电阻

1个

篇6：材料的力学实验报告

一、 拉伸实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2 二、 压缩实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 三、 拉压弹性模量E测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6 四、 低碳钢剪切弹性模量G测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8 五、扭转破坏实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10 六、 纯弯曲梁正应力实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・12 七、 弯扭组合变形时的主应力测定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15 八、 压杆稳定实验・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18

一、拉伸实验报告标准答案

实验结果及数据处理： 例:(一)低碳钢试件

强度指标:

Ps=__22.1___KN屈服应力 ζs= Ps/A __273.8___MPa P b =__33.2___KN强度极限 ζb= Pb /A __411.3___MPa 塑性指标:

L1-LAA1

伸长率100%33.24 %面积收缩率100%68.40 %

LA

低碳钢拉伸图

:

(二)铸铁试件

强度指标:

最大载荷Pb =__14.4___ KN

强度极限ζb= Pb / A = _177.7__ M Pa

问题讨论：

1、 为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同

答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸

试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.

材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).

2、 分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.

答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇，断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织。.

二、压缩实验报告标准答案

实验数据记录及处理： 例：(一)试验记录及计算结果

问题讨论：

1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.

答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成45°~50°夹角，在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限，因而发生斜面剪

切破坏。

2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料

答：低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。

通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差，其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态，比如车床机座。

三、拉压弹性模量E测定试验报告

实验数据记录及处理：

(一)碳钢试件尺寸

计算长度L =__100___mm直 径d =__10___mm

截面面积A =___78.5____mm2

平均(ΔA1)=平均(ΔA2)=

(1)(A2)

= 左右两表读数差平均值:(A)

2

平均伸长增量(ΔL)=__________mm

碳钢弹性模量 E

PL

MPa

(LA)

问题讨论：

1、 试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么

答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。

2、 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量

答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。

四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验报告标准答案

实验数据记录及处理： (一)试验数据及计算结果

MnL032MnL0

G4

篇7：工程材料基础实验报告

一．实验目的

1．观察和分析碳纲和白口铸铁在平衡状态下的显微组织。

2．分析含碳量对铁碳合金的平衡组织的影响，加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。

3．熟悉灰口铸铁中的石墨形态和基体组织的特征，了解浇铸及处理条件对铸铁组织和性能的影响，并分析石墨形态对铸铁性能的影响。

4．识别淬火组织特征，并分析其性能特点，掌握平衡组织和非平衡组织的形成条件和组织性能特点。

二、．实验仪器及材料

1．观察表2—1中的金相样品.2．几种基本组织的概念与特征见表2—2 3．XJB—1型、4X型、XJP—3A型和MG型金相显微镜数台 4．多媒体设备一套 5．金相组织照片两套

三、实验内容

1．实验前应复习课本中有关部分，认真阅读实验指导书。2．熟悉金相样品的制备方法与显微镜的原理和使用。

3．认真聆听指导教师对实验内容、注意事项等的讲解。

4．用光学显微镜观察和分析表2—1中各金相样品的显微组织。5．观察过程中，学会分析相、组织组成物及分析不同碳量的 铁碳合金的凝固过程、室温组织及形貌特点。

四、实验问题分析

2.根据实验结果，结合所学知识，分析碳钢和铸铁成分、组织和性能之间的关系。

（1）亚共析钢

含碳量在（0.0218—0.77）%之间的铁碳合金，室温组织为铁素体和珠光体，随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应的增加，显微组织中铁素体呈白色，珠光体呈暗黑色或层片状。

（2）过共析钢

含碳量在（0.77—2.11）%之间，室温组织为珠光体和网状二次渗碳体，含碳量越高，渗碳体网愈多、愈完整。当含碳量小于1.2%时，二次渗碳体呈不连续网状，强度、硬度增加，塑性、韧性降低，当含碳量大于或等于1.2%时，二次渗碳体呈连续网状，使强度、塑性、韧性显著降低，过共析钢含碳量一般不超过（1.3—1.4）%，二次渗碳体网用硝酸酒精溶液腐蚀呈白色，若用苦味酸钠溶液热腐蚀后，呈暗黑色。（3）共晶白口铸铁

含碳量为4.3%，室温组织由单一的莱氏体组成，经腐蚀后，在显微镜下，变态莱氏体呈豹皮状，由珠光体，二次渗碳体及共晶渗碳体组成，珠光体呈暗黑色的细条状及斑点状，二次渗碳体常与共晶渗碳体连成一片，不易分辨。呈亮白色。（4）灰口铸铁

由铁碳双重相图可知，铸铁凝固时碳可以以两种形式存在，即以渗碳体的形式Fe3C和石墨G的形式存在。碳大部分以渗碳体Fe3C形式存在的，因其断口呈白色。而称白口铸铁，如前所述，白口铸铁硬而脆，很少用做零件。而碳大部分以石墨形式存在的，因其断口呈灰色，而称灰口铸铁。

3.分析碳钢（任选一种成分）或白口铸铁（任选一种成分）凝固过程。

共晶白口铸铁[ w(C)=4.3%]平衡结晶过程：

合金在1点发生共晶反应, 由L转变为(高温)莱氏体Le[即(A+Fe3C)]。1¢～2点间, Le中的A不断析出Fe3CII。Fe3CII与共晶Fe3C相连, 在显微镜下无法分辨, 但此时的莱氏体由A+ Fe3CII+ Fe3C组成。由于Fe3CII的析出, 至2点时A的碳质量分数降为0.77%, 并发生共析反应转变为P;高温莱氏体Le转变成低温莱氏体Le¢(P+ Fe3CII+ Fe3C)。从2¢至3点组织不变化。所以室温平衡组织仍为Le¢, 由黑色条状或粒状P和白色Fe3C基体组成。

共晶白口铸铁的组织组成物全为Le¢, 而组成相还是F和Fe3C。

共晶白口铸铁室温平衡组织

典型铁碳合金在Fe-Fe3C相图中的位置 2

篇8：材料力学实验报告答案

评分标准 拉伸实验报告

一、实验目的（1分）1.测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。2.测定铸铁的强度极限σb。3.观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（p－δl曲线）。4.比较低碳钢与铸铁的力学特性。

二、实验设备（1分）

机器型号名称电子万能试验机

测量尺寸的量具名称游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据（2分）

四、实验结果处理（4分）?s??b? psa0pba0 ＝300mpa 左右 ＝420mpa 左右 ＝20～30％左右＝60～75％左右 ?? l1?l0 ?100％ l0a0?a1 ?100％ a0 ?＝

五、回答下列问题（2分，每题0.5分）

1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。略

2、画出拉伸曲线图。

3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。

低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。

4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？ 相同 延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。压缩实验报告

一、实验目的（1分）

1.测定压缩时铸铁的强度极限σb。

2.观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。

二、实验设备（1分）

机器型号名称电子万能试验机（0.5分）

测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm（0.5分）

三、实验数据（1分）

四、实验结果处理（2分）?b? pb =740mpaa0 左右

五、回答下列思考题（3分）

1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。略 2.绘出两种材料的压缩曲线。略

3.为什么在压缩实验时要加球形承垫？ 当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。

4.对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？ 1? h0 ?3 d0 试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。试件越短，影响越明显。若试件过长，容易产生失稳现象。5.铸铁的压缩破坏形式说明了什么？ 铸铁的抗剪能力低于抗压能力。

测定弹性模量e实验报告

一、实验目的（1分）

1.测定常用金属材料的弹性模量ｅ

二、实验设备（1分）

机器型号名称 电子万能试验机

测量尺寸的量具名称 游标卡尺精度 0.02 mm 引伸计标距 50 mm

三、实验数据（2分）

四、实验结果处理（3分）e? fnl0（约a0?l 200gpa）

五、画出f??l曲线图（1分）

六、讨论题（2分）1.试件尺寸和形式对测定e有无影响？ 无影响 弹性模量e是只与材料有关的量，与其他量无关。

2.影响实验结果的因素是什么？为何要用等量增载法进行实验？ 扭转实验报告

一、实验目的（1分）

1.观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。2.测定低碳钢的剪切屈服极限?s和剪切强度极限?b。3.测定铸铁的剪切强度极限?b。

二、实验设备（1分）

机器型号名称 电子扭转试验机 选择量程：钢 nm 精度 nm 铸铁 nm 精度 nm 测直径量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm

三、实验数据和计算结果（6分）

四、回答下列问题（2分）

1.画出低碳钢和铸铁试件实验前、后的图形。篇二：材料力学实验报告标准答案

力 学 实 验 报 告

标 准 答 案

一、拉伸实验报告标准答案

实验目的： 见教材。实验仪器 见教材。实验结果及数据处理： 例:(一)低碳钢试件

强度指标: ps=__22.1___kn屈服应力 ζs= ps/a __273.8___mpa p b =__33.2___kn强度极限 ζb= pb /a __411.3___mpa 塑性指标: a?a1l1-l ?100%? 68.40 % 伸长率???100%? 33.24 %面积收缩率??al 低碳钢拉伸图:

（二）铸铁试件1 强度指标: 最大载荷pb =__14.4___ kn 强度极限ζb= pb / a = _177.7__ m pa 问题讨论：

1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇，断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织。.二、压缩实验报告标准答案

实验目的：见教材。实验原理： 见教材。

实验数据记录及处理： 例：(一)试验记录及计算结果2 问题讨论：

1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.答：铸铁试件压缩破坏，其断口与轴线成45°~50°夹角，在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限，因而发生斜面剪切破坏。

2、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料? 答：低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随荷载增加发生塑性形变；铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。

通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差，其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态，比如车床机座。

三、拉压弹性模量e测定试验报告 3 实验目的： 见教材。实验仪器： 见教材。实验数据记录及处理：

（一）碳钢试件尺寸

计算长度l =__100___mm直 径d =__10___mm 截面面积a =___78.5____mm2平均(δa1)=平均(δa2)=(??1)?(?a2)＝ 左右两表读数差平均值:(?a)? 2平均伸长增量(δl)=__________mm 碳钢弹性模量 e? ?p?l ? mpa(?l?a)问题讨论：

1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么? 答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。4篇三：材料力学实验报告 实验一拉伸实验

一、实验目的

1．测定低碳钢(q235)的屈服点?s，强度极限?b，延伸率?，断面收缩率?。2．测定铸铁的强度极限?b。

3．观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。4．熟悉试验机和其它有关仪器的使用。

二、实验设备

1．液压式万能实验机；2．游标卡尺；3．试样刻线机。

三、万能试验机简介

具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成；

1）加载部分，利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。

2）测控部分，指示试件所受载荷大小及变形情况。

四、试验方法

1．低碳钢拉伸实验（1）用画线器在低碳钢试件上画标距及10等分刻线，量试件直径，低碳钢试件标距。（2）调整试验机，使下夹头处于适当的位置，把试件夹好。

（3）运行试验程序，加载，实时显示外力和变形的关系曲线。观察屈服现象。（4）打印外力和变形的关系曲线，记录屈服载荷fs=22.5kn，最大载荷fb =35kn。（5）取下试件，观察试件断口: 凸凹状，即韧性杯状断口。测量拉断后的标距长l1，颈缩处最小直径d1低碳钢的拉伸图如图所示 图1-4 低碳钢拉伸曲线 2．铸铁的拉伸

其方法步骤完全与低碳钢相同。因为材料是脆性材料，观察不到屈服现象。在很小的变形下试件就突然断裂（图1-5），只需记录下最大载荷fb=10.8kn即可。?b的计算与低碳钢的计算方法相同。

六、试验结果及数据处理 表1-2 试验前试样尺寸

表1-3 试验后试样尺寸和形状

根据试验记录，计算应力值。低碳钢屈服极限?s? fsa0 ?fba0 22.5?1078.54?35?1078.54 3 ?286.48mpa 3 低碳钢强度极限 ?b? ?445.63mpa 低碳钢断面收缩率?? a0?a1 a0l1?l0 l0 ? ?100%? 78.54?28.27 78.54 ?64% 低碳钢延伸率 ???100%? 3 125?100100 ?25% 铸铁强度极限 ?b? fba0 10.8?1078.54 ?137.53mpa 2

七、思考题

1． 根据实验画出低碳钢和铸铁的拉伸曲线。略

2． 根据实验时发生的现象和实验结果比较低碳钢和铸铁的机械性能有什么不同? 答：低碳钢是典型的塑性材料，拉伸时会发生屈服，会产生很大的塑性变形，断裂前有明显的颈缩现象，拉断后断口呈凸凹状，而铸铁拉伸时没有屈服现象，变形也不明显，拉断后断口基本沿横截面，较粗糙。

3． 低碳钢试样在最大载荷d点不断裂，在载荷下降至e点时反而断裂，为什么？ 答：低碳钢在载荷下降至e点时反而断裂，是因为此时实际受载截面已经大大减小，实际应力达到材料所能承受的极限，在最大载荷d点实际应力比e点时小。3 实验二 压缩实验

一、实验目的

1． 测定低碳钢的压缩屈服极限和铸铁的压缩强度极限。2． 观察和比较两种材料在压缩过程中的各种现象。

二、实验设备、材料

万能材料试验机、游标卡尺、低碳钢和铸铁压缩试件。

三、实验方法

1． 用游标卡尺量出试件的直径d和高度h。

2． 把试件放好，调整试验机，使上压头处于适当的位置，空隙小于10mm。3． 运行试验程序，加载，实时显示外力和变形的关系曲线。

4． 对低碳钢试件应注意观察屈服现象，并记录下屈服载荷fs=22.5kn。其越压越扁，压到一定程度（f=40kn）即可停止试验。对于铸铁试件，应压到破坏为止，记下最大载荷 fb =35kn。打印压缩曲线。

5． 取下试件，观察低碳钢试件形状: 鼓状；铸铁试件，沿45?~55?方向破坏。f△l 图2-1低碳钢和铸铁压缩曲线

四、试验结果及数据处理 表2-1 压缩实验结果 4 低碳钢压缩屈服点 ? ?s fsa0fba0 ? 22000 ??10/4 60000 2 ?280.11mpa 铸铁压缩强度极限 ? ?b ? ??10/4 2 ?763.94mpa

五、思考题

1.分析铸铁破坏的原因，并与其拉伸作比较。

答：铸铁压缩时的断口与轴线约成45?角，在45?的斜截面上作用着最大的切应力，故其破坏方式是剪断。铸铁拉伸时，沿横截面破坏，为拉应力过大导致。2.放置压缩试样的支承垫板底部都制作成球形，为什么？ 答：支承垫板底部都制作成球形自动对中，便于使试件均匀受力。

3.为什么铸铁试样被压缩时，破坏面常发生在与轴线大致成45?~55?的方向上？ 答：由于内摩擦的作用。

4.试比较塑性材料和脆性材料在压缩时的变形及破坏形式有什么不同？ 答：塑性材料在压缩时截面不断增大，承载能力不断增强，但塑性变形过大时不能正常工作，即失效；脆性材料在压缩时，破坏前无明显变化，破坏与沿轴线大致成45?~55?的方向发生，为剪断破坏。