化学实验报告怎么写?材料的弯曲强度和拉伸强度之间是什么关系呀(图片中有问题详细描述)_应力_强度_弯曲

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  • 化学实验报告怎么写
  • 材料的弯曲强度和拉伸强度之间是什么关系呀(图片中有问题详细描述)

化学实验报告怎么写

读书期间写的最多的就是化学实验报告,一般情况下一门实验课,我们会写两次实验报告,第一次,自我预习实验报告,包括实验原理,实验仪器设备,试剂,注意事项等。第二次,实验操作结束后的实验报告,这里需要这的东西就比较多了,除了固定的实验原理,目的,仪器设备,试剂等之外,详细记录实验过程很重要,比如实验现象中沉淀反应,结晶,颜色变化等,每个步骤都需要详细记录,因为后期实验失败成功的关键在这里,即使失败了也能很好的找到原因,以上是我自己的一点心得,希望有用。

材料的弯曲强度和拉伸强度之间是什么关系呀(图片中有问题详细描述)

感谢邀请,实际上任何一个力学专业的人都可以回答这个问题。虽然,描述材料力学性能的参数有很多,但是最基本的还是其应力-应变曲线,其它参数都可以从这跟曲线上得到。下面我就最基本的概念介绍起,从根源弄清楚弯曲强度和拉伸强度之间的关系。

1、机械行业与力学专业的区别

为什么首先要说机械行业和力学专业的区别呢?这要从我亲身经历的一件事说起。我是力学专业出身,毕业后南农工作。工学院没有力学专业,所以我在机械系。大概2-3年前,我带的一个本科毕设,做的是三点弯动态断裂仿真。答辩的时候,就有老师问他弯曲强度的问题。(学生转述:三点弯仿真有没有用到弯曲强度?)学生自然无法回答,于是引来一堆批评。

问出这个问题,从他自身的角度来说,自然是没有任何问题的,只能说他对力学了解不够深入。这也恰恰是机械行业和力学专业的区别。在机械行业内,一切为工程服务,所以有很多材料的力学参数,要求的是可以直接使用。而力学专业的本构方程就一“个”,各类力学参数最基本的也就那一根应力应变曲线(上图)。另外一些力学参数,是可以通过这跟曲线得到的。也就是说:有一些力学参数并不是独立的参数。

2、应力应变曲线

《材力》告诉我们,通过万能试验机,对标准试件进行拉伸,可以得到其拉伸曲线,即记录下的拉伸力和拉伸位移。通过转换,就得到了应力-应变曲线,转换关系如下图。

但是,《材力》并没有告诉我们,这跟曲线其实误差较大,特别是韧性材料。因为,试件会越拉越细,横截面积会越来越小,如下图板件拉伸所示。也就是说实际的应力应该是大于上面换算得到的应力的。

我们把上面得到的应力应变曲线称之为工程应力应变曲线(Nominal Stress-Strain curve,红色),而经过换算后的称为真实应力应变曲线(Ture Stress-Strain curve,蓝色),下图。工程应力应变曲线就是机械行业常用的曲线,大多数情况下,他们不考虑损伤断裂,只考虑屈服极限(强度极限)就够了。但是,力学就不能只关心其弹性阶段了,而是整个过程。

3、拉伸强度

我们回到工程应力应变曲线上,因为一些力学参数都是基于工程应力应变曲线定义的。这跟曲线可以分成4个阶段(以韧性材料为例),每个阶段都有定义的力学参数,比如弹性极限、比例极限、屈服极限、强度极限等等。实际上,这些力学参数对应的就是不同的阶段。对于脆性材料,就只有强度极限一个参数了。所谓的拉伸强度,应该就是工程应力应变曲线的最高点,即强度极限,上图的e点。

4、弯曲强度

弯曲强度是指物体受弯后能承受的最大应力,同常是拉应力,因为大多数材料都是首先被拉断的。真正学力学的人,是不会弯曲强度的,因为弯曲应力完全可以根据计算公式计算出来。根据弯曲的形式,其受力主要就是一侧拉一侧压。所以,可以利用单轴拉压曲线来衡量其强度。杆件类的具体计算公式参见材力弯曲部分内容,更复杂的参见铁木辛柯梁。

既然材力已经提供了准确的计算公式,为何还会有专门的标准实验来测量弯曲强度呢?一个显著的原因就是,实验测起来简单,而力学的弯曲理论却晦涩难懂。特别是到了二维的板弯曲,公式非常复杂。另外一个显著的原因是,弯曲强度与结构形状尺寸密切相关,不同的结构就会有不同的极限值。工程上,为了简单起见,直接实验测量,虽然这会浪费较多的人力和物力。

实际上,弯曲强度完全可以从力学上计算出来。最简单的就是《材力》介绍的弯曲应力计算。复杂结构,也可以通过有限元分析计算出最大拉应力。

5、弯曲强度是否就是强度极限

根据弯曲强度的定义,它是弯曲时局部承受的最大拉应力。所以,从这个角度来讲,两者是一样的。实际上也是如此,尽管应力应变曲线的强度极限是单轴拉伸测得的,但是到了强度极限这个阶段,试件内早就不是单纯的单轴拉伸,而是三向应力状态。而到达弯曲强度时,这个最大应力点也不是单纯的拉应力。

但是,由于通常使用的曲线是工程应力应变曲线,根据弯曲试验测得的强度值会高于拉伸的强度极限。实际上,这完全就是两根曲线关系的原因。

6、总结

弯曲强度在力学专业内并不是一个专有的名词,它主要在机械行业内使用,其值可以通过弯曲试验来测得。但是,在力学上,弯曲强度完全可以通过力学的方法计算得到,简单的如《材力》的弯曲应力计算公式,复杂的可通过有限元分析计算。总之,力学中,最基本的还是那个应力应变曲线,其他一些参数都可以通过这跟曲线求得,弯曲强度并不是一个特征量,不是独立量。本质上,弯曲强度就是拉伸强度极限。

PS:从力学的角度,和从机械的角度,会有不一样的理解,欢迎大家讨论。

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