材料力学冲击试验装置设计

1. 材料力学试验机的功能、用途、精度

材料试验机主要用于材料力学性能试验机分：拉伸、压缩、弯曲、冲击、硬度、疲劳等性能检测，济南邦科试验机

2. 材料力学σb σp σs σcr 分别代表什么

σb、σp、σs、是材料力学中应力-应变曲线的常用符号，其中σb表示抗拉强度，σp表示比例极限，σs表示屈服极限。而σcr多用在材料力学压杆稳定问题中，代表压杆的临界压力。

1、抗拉强度，是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力，抗拉强度反映了材料的断裂抗力。

2、比例极限，在材料弹性变形阶段，应力一应变呈线性关系，材料处于弹性阶段。但由于比例极限很难测定，所以常采用发生很微小的塑性变形量的应力值来表示，称为规定比例极限，用σp表示。

3、屈服极限，是金属材料发生屈服现象时的屈服强度，也就是抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服现象出现的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值作为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于屈服强度的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。

4、压杆的临界压力，在压杆问题中，当轴向应力P增加到一定程度P'(小于许压应力）时，压杆的直线平衡状态开始失去稳定，产生弯曲变形，这个力具有临界的性质，因此称为临界力。临界力大小与杆件的材料、长度、截面形状尺寸以及杆端的约束情况有关。

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除以上符号外，材料力学其他性能符号及意义：

1、拉伸弹性模量E: 拉伸实验时，材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。

2、剪切弹性模量G: 扭转实验时，材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。

3、疲劳极限σ-1：在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力

4、疲劳强度σN：在规定的循环应力幅值和大量重复次数下，材料所能承受的最大交变应力

5、伸长率δ：指金属材料受外力（拉力）作用断裂时，试棒伸长的长度与原来长度的百分比，伸长率按试棒长度的不同分为：短试棒求得的伸长率，代号为δ5，试棒的标距等于5倍直径长试棒求得的伸长率

6、断面收缩率ψ：材料受拉力断裂时断面缩小，断面缩小的面积与原面积之比值叫断面收缩率，以ψ表示。单位为%。

7、冲击韧度αk：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。一般用αk表示，单位为J/M。

3. 材料力学教学需要哪些设备呢

压杆稳定实验机 振动声学测试分析系统 动态信号处理系统 激振器、冲击力锤、常温加速度传感器及高温加速度传感器 电子万能试验机 力传感器及引伸计 波高采集系统 力学多功能教学实验系统等。

4. 研究冲击载荷作用下材料力学性质的实验设备有哪些

材料力学的研究内容：材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应专变、应力、强度属、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。1、是材料的力学性能（或称机械性能）的研究，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；2、是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆(见柱和拱)、受弯曲（有时还应考虑剪切）的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。

5. 材料力学对研究对象作了哪些基本假设

在人们运用材料进行建筑、工业生产的过程中，需要对材料的实际承受能力和内部变化进行研究，这就催生了材料力学。运用材料力学知识可以分析材料的强度、刚度和稳定性。材料力学还用于机械设计使材料在相同的强度下可以减少材料用量，优化结构设计，以达到降低成本、减轻重量等目的。
在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。
材料力学的研究内容包括两大部分：一部分是材料的力学性能（或称机械性能）的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆(见柱和拱)、受弯曲（有时还应考虑剪切）的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类：
①线弹性问题。在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力)，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形（或内力）叠加，从而得到最终结果。
②几何非线性问题。若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。
③物理非线性问题。在这类问题中，材料内的变形和内力之间（如应变和应力之间）不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂－恩盖塞定理或采用单位载荷法等。
在许多工程结构中，杆件往往在复杂载荷的作用或复杂环境的影响下发生破坏。例如，杆件在交变载荷作用下发生疲劳破坏,在高温恒载条件下因蠕变而破坏,或受高速动载荷的冲击而破坏等。这些破坏是使机械和工程结构丧失工作能力的主要原因。所以，材料力学还研究材料的疲劳性能、蠕变性能和冲击性能。

6. 简述材料力学的基本假设。

1、连续性假设--组成固体的物质内毫无空隙地充满了固体的体积:

2、均匀性假设--在固体内任何部分力学性能完全一样:

3、各向同性假设--材料沿各个不同方向力学性能均相同:

在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体，但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。材料在机构中会受到拉伸或压缩、弯曲、剪切、扭转及其组合等变形。

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变形假设要求构件材料承载时变形很小，即限定小弹性变形范围以保证材料卸载后构件恢复原状，不能因为变形而卡死机器或增加摩擦消耗额外功率。

这样可以方便地应用虎克定律进行名义计算，或进一步应用有限元方法进行构件内部应力分布状态分析，实现合理的强度设计。

通常机器中的变形量小到肉眼不能观察出来，但是相反的一个例子是客机飞行时机翼的上下摆动是可以明显观察到的，因为有足够的机翼摆动空间而不影响其他构件的运作同时变形仍旧处于弹性变形范围内，所以还是允许的。

7. 材料力学拉伸实验的实验设备是什么

如果就拉伸试验而言，需要拉伸试验机；
10-20T吨以下由伺服电机控制齿轮专传动带动横梁属上下移动，实现材料的拉伸与压缩；
20吨-300吨较多为液压控制；
一般情况下力学实验室的设备主要包括拉伸试验机、疲劳试验机、扭拉试验机、金属冲击试验机、硬度计和一些测量工具等常用实验设备。