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金属液态成型工艺实验指导书

金属液态成型工艺实验指导书
金属液态成型工艺实验指导书

实验型砂性能试验

一、实验目的:

1、了解铸造用粘土湿型砂的基本性能,增加对粘土湿型砂及其基本要求的感性认识,

2、熟悉和掌握粘土湿型砂主要性能的测定原理和测试方法。

3、熟悉和了解湿型砂性能测试的仪器、装置及其使用方法。

二、实验内容:

1、紧实率的测定

2、透气率的测定

3、湿压强度的测定

4、破碎指数的测定

三、实验用仪器、设备:

1、型砂混合料的制备:试验用辗轮式混砂机

2、标准工艺试样的制备:锤击式制样机

3、透气率的测定:透气性测定仪(直读式或水柱式)

4、湿压强度的测定;液压或数显式万能强度试验机

5、破碎指数的测定:破碎指数测定仪

四、试验方法:

1.标准工艺试样的制作

将砂子、粘土放入试验用的碾轮式混砂机中,干混2分钟,然后加水湿混8分钟,将混好的混合料盛于带盖的容器中或扎紧的塑料袋内,放置10分钟后进行试验。但应该注意的是,配好的混合料到进行试验之间相隔的时间不超过1小时。

标准工艺试样是在锤击式冲样器上制作的。重锤重6.35±0.1公斤,重锤下落高度0.0508米,冲击3次,作用于试样上的功为6.35×0.05.8×3=1公斤·米。(1)园柱形试样的制作

称取试样砂150~190克(一般根据经验,以便控制冲制好的试样的高度),倒入试样筒中。

抬起冲头,将试样筒连同底座一起放在冲头下。让冲头下落3次,冲成试样。

利用仪器上的标准刻线,检查试样高度,并通过调整试料重量以保证制好的

试样高度符合要求。

2.紧实率的测定

使型砂通过3毫米筛孔的筛子,落入试样筒中,

刮平试样筒顶面,用冲样器冲击三次,测量紧实距

离(B ),按下式计算紧实率。

紧实率=100%A B A

-? 式中:A ——试样筒高度(毫米) B ——紧实距离(毫米)。

3.透气率的测定

(1)标准方法

通过试样的气体量与气体的压力、试样的截面积、气体通过的时间成正比,与试样的高度成反比,可用下式表达为: τ

τ

FP VH K H FP V == 式中V ——通过试样的空气体积,该法利用的是2000厘米3的室温空气; H ——试样高度,5厘米;

F ——试样截面积,19.6厘米2;

P ——试样前面气体的压力,(厘米水柱或克/厘米2);

τ——空气通过试样的时间,(分);

K ——系数,即所求的透气率。

将已知数据代入上式后所得:

τ

p .K 5509= 试验时,将试样连同试样筒一起倒扣在试

样座上,将旋钮旋至“吸放气”位置,提起

钟罩至刻线“0”处,然后将旋钮旋至“关闭”

位置。

旋钮旋至“工作”位置,同时开动记时用

的秒表,记不钟罩内2000厘米3空气通过试

样流出的时间(τ),记下压力计读数(p ),

即可用上式计算出该试样的透气率。

(2)快速方法

在钟罩内气体流向试样前先通过一个通气塞,通气塞有园形通孔,孔的直径有大孔φ1.5±0.03、小孔φ0.5±0.03两种;当透气率大于50时用大孔、小于50时用小孔。

由于气体通过孔口的速度与试样两端的压力差有一定的比例关系,因而试验时只要记不气压计水柱高度,就可根据表格查得透气率。

快速法的操作与标准法大致相同,但不需要用秒表,也不需要钟罩内的空气全部通过试样。

测定干态透气率时,试样必须按规定的温度烘干,然后放入专供测定干态透气率的试样筒中按上述方法(标准法或快速法)测定透气率。

通气塞小孔经常使用,可能会有变化,故应经常校准小孔的阻力大小。无砂样时,2000立方厘米空气通过φ1.5孔及φ0.5孔的时间应分别是0.5和4.5分钟。

4.强度的测定

型砂的强度以其试样受力破坏时的应力数值来表示。在液压式万能强度试验仪上可进行型砂试样的抗压、抗剪、抗弯、抗裂等强度试验。

试验前,必须在试验仪上装上与试验内容相对应的试样夹具,然后小心地放置好试样。

缓慢而均匀地摇动手轮,给试样加载,直至试样破坏,然后从表盘上记下相应的强度值。

5.型砂韧性的测定

“破碎指数”反映了型砂的冲击韧性,其测定方法如下:

将φ50×50的标准试样放在“破碎指数测定装置”的针砧上,使φ50、重510克的钢球自距铁砧上表面1米高处自由落下,直接打在标准试样上。

试样破碎后,大块型砂留在筛网上(筛网孔为3/8吋)碎的漏过筛网,然后称上筛上型砂和重量,按下式计算破碎指数。

破碎指数=

%100 试样重量

停留在筛上的砂块重量

六、实验报告

实验结束,学生要独立处理在实验时记录的相关实验数据,客观认真地作好实验数据整理;对实验数据作出分析、计算和总结,认真撰写实验报告,并及时交给任课教师,作为课程考核和评分的依据之一。学生实验须使用规范的实验报告用纸,纸张大小一致,便于统一装订存档。

七、思考题

1.型砂的紧实率对控制型砂的质量有什么作用?检测的目的是什么?

2.影响粘土砂强度和透气性的因素有哪些?它们都有怎样的影响?。

液态金属成型原理作业

液态金属成型原理 一、简述普通金属材料特点及熔配工艺 1 普通金属材料的特点 1.1铸铁材料 铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金,其成分范围为:2.4%~ 4.0%C,0.6%~3.0%Si,0.2%~1.2%Mn,0.1%~1.2%P,0.08%~0.15%S。依据碳在铸铁中的形态可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁,其中灰口铸铁依据石墨形态的不同分为普通灰铸铁、蠕虫状石墨铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。 (1)白口铸铁 白口铸铁中的碳少量溶于铁素体,大部分以碳化物的形式存在于铸铁中,断口呈银白色。白口铸铁硬而脆,很难加工。我们可以利用它的硬度高和抗磨性好的特点制造一些高耐磨的零件和工具。 (2)灰铸铁 碳主要结晶成片状石墨存在于铸铁中,断口为暗灰色。灰口铸铁不能承受加工变形,但是却具有特别优良的铸造性能,同时切削加工性能也很好,低熔点、良好的流动性和填充性以及小的凝固收缩。 (3)麻口铸铁 麻口铸铁具有灰口和白口的混合组织,断口呈灰白交错。麻口铸铁不利于机械加工,也无特殊优异的使用性能。 (4)可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经过石墨化退火后制成的。具有较高的强度、塑性和韧性,与球墨铸铁相比具有质量稳定、处理铁水简便以及易于组织流水线生产等优点,适用于形状复杂薄壁小件的大批量生产。 (5)球墨铸铁 球墨铸铁中的碳主要以球状石墨形态存在于铸铁中。球墨铸铁具有比灰口铸铁高得多的强度、塑性和韧性,同时仍保持着灰口铸铁所具有的耐磨、消震、易切削加工、容易铸造等一系列优异性能。 1.2 铸钢材料 铸钢具有良好的综合机械性能和物理化学性能,比铸铁具有更高的强度、塑性和良好的焊接性。按化学成分可以分为碳素钢和合金钢,其中碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。(1)低碳钢 低碳钢的含碳量小于0.20%,它的塑性和韧性较高,但是强度较低,通常要经过渗碳后进行淬火、回火处理来提高强度和耐磨性。低碳钢的铸造性能差,熔点高,钢液流动性差,

测试技术实验指导书及实验报告2006级用汇总

矿压测试技术实验指导书 学号: 班级: 姓名: 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室

实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间,围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置,由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点,分别为;6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置,用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳,将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后,由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数,以后每次读得的数值与初读数之差,即为测点的位移值。当读数将到零刻度时,松开螺丝,使测尺再回到l00mm左右的位置,重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介: 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器,在顶板钻孔中布置两个测点,一个在围岩深部稳定处,一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。

二、安装方法: 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔,孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置;抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后,用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接,且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法: 孔口测读装置上所显示的颜色,反映出顶板离层的范围及所处状态,显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度,进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报,探测超前支撑压力高 峰位置,监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(%) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0~200 (4)使用高度(mm) 1000~3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时,依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出,每小 格2毫米,每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米,微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出,每小格为0.01毫米(共200 小格,对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时,通过压杆3压缩压力弹簧7,推动齿条6下 移,带动齿轮,齿轮带动指针8顺时针方向旋转,顶底板每 移近0.01毫米,指针转过1小格;同时齿条下端游标随齿条 下移,读数增大。后次读数减去前次读数,即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间,即得

碳钢热处理与金相观察实验指导参考书(1)

目录 前言 --------------------------------------------------------------------------------- 2实验一金属的磨片实验 --------------------------------------------------------- 3实验二铁碳合金的平衡组织观察 ---------------------------------------- 12 实验三钢的热处理综合实验 ------------------------------------------------- 20

前言 本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察,使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识,而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系,还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。

实验一金属的磨片实验 一、实验目的 1 掌握金相显微试样的制备过程和基本方法,并观察、认识其金相显微组织; 2 初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。 二、实验仪器及材料 1 仪器:台式金相显微镜、预磨机、抛光机、吹风机等。 2 材料;45 钢待磨试样(O12×15)每人一块;各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套;腐蚀剂;4%硝酸酒精;制备好的工业纯铁试样,棉球、镊子等。 三、实验内容 在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时,需要在该材料的典型部位截取样块,然后通过一系列的制备过程,制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以观察到很清晰的金相显微组织,其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下: 1 .取样 ①取样的部位及磨面的选择 根据被检验金属材料或零件的特点,加工工艺及研究目的进行选择,如:研究另件破裂的原因时,应在破裂部位取样,再在离破裂处较远的部位取样,以做比较。研究铸造合金时,由于组织不均匀,从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。 研究轧材时,如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截取横向试样.如研究夹杂物的形状、类形,材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等,应在平行于轧制方向上截取纵向试样。 研究焊缝组织时,应在焊缝及热影响区周围取样。 研究热处理后的零件时,固其组织较均匀,可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理(如渗碳)的情况,则应在横断面上观察。

混凝土结构实验指导书及实验报告(学生用)

土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业:土木工程周淼 编 班级::学 号: 理工大学 2018 年9 月

实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征; 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式; 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法; 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时,梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段:第一阶段——弹性阶段(I阶段):当荷载较小时,混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁,梁截面的应力呈线性分布,卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度,且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时,在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时,梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段(II阶段):梁开裂后,裂缝处混凝土退出工作,钢筋应力急增,且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力,使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段(III阶段):钢筋屈服后,在很小的荷载增量下,梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展,中和轴不断上移,压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时,压区混凝土压碎,梁正截面受弯破坏。此时,梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服,终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形,破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏,属于延性破坏。 三、试验装置

奥贝球铁ADI调研报告

奥贝球铁ADI的调研报告 一、什么是奥贝球铁(ADI)? 等温淬火球墨铸铁(Austempered ductile iron, ADI)通常称为奥贝球铁,是球墨铸铁经等温淬火工艺得到的奥氏体+贝氏体组织为主的高强度铸铁。 球墨铸铁:铁素体+珠光体+石墨球ADI:贝氏体(针状铁素体)+残余奥氏体 ★球墨铸铁:球化率1-3级,球径大小:6-7级; ★ADI中,针状铁素体和残余奥氏体的组织粗细及比例决定了铸铁不同的力学性能。 二、奥贝球铁有哪些优异的性能? 2.1 优异的机械性能 ★高强度。同样延伸率下,其强度是普通球墨铸铁的2倍;优于或者相当于碳钢、低合金钢的强度。 等温淬火热处理工艺

★高硬度。大大高于普通球墨铸铁,与中高碳钢相当。 ★优越的耐磨性,优越的疲劳强度和断裂韧性,减震吸音性好等,这些特点使得ADI已经代替锰钢、合金钢等应用于车辆、工程机械上。 2.2 优越的材料性能 ★比重小。因为含有一定量的石墨,密度约为7.1g/cm3,同样尺寸的零件较钢件轻10%左右。 ★成本低。相比锻件、焊接件等,ADI材料具有优良的铸造性,能够制造出实际形状和尺寸更接近设计要求的无余量零件,既降低了材料成本,也节省了加工成本。 三、如何得到奥贝球铁,其原理如何? 3.1 普通球墨铸铁 选择合适的化学成分,熔炼→球化→孕育,得到普通球墨铸铁。 3.2 等温淬火工艺 ★A→B:P+α-Fe→γ-Fe. 奥氏体化(>A C1):相变,碳的扩散; ★B→C:奥氏体均匀化,碳的扩散; ★C→D:淬火,避免得到珠光体

★D→E:γ-Fe→下贝氏体(针状铁素体)+A残(残余奥氏体) 等温淬火:温度、时间 ★E→F:空冷。可能存在残余奥氏体的转化。 3.3分析 ★设备条件:密闭进行,防止加热过程中铸件与外界反应,影响组织与性能; 加热炉与盐浴炉控制稳定:加热过程中铸件变化稳定、可预见,便于设计铸件尺寸。 ★淬火介质: 常用的热处理淬火介质有:油、气体、熔盐等。 ?油:不能长时间在280度以上工作,不适用于ADI的制备; ?气体:要求:防腐蚀、防氧化;冷却效率低; ?熔盐:优点:温度控制范围宽,操作简单;缺点:腐蚀性、污染环境、铸件需要清洗; 常用的淬火介质:(1)55%硝酸钾+45%亚硝酸钠,熔点143℃,应用温度范围:160-550℃; (2)50%硝酸钠+50%硝酸钾,熔点220℃,应用温度范围:280-550℃. 四、工艺关键点及其影响 4.1 化学成分 ★化学成分对于ADI组织和性能的影响主要有以下三个方面: (1)偏析;(2)等温处理时ADI组织对时间的敏感性;(3)淬透性; ★主要化学元素的影响作用简述及建议值: 碳元素:碳能稳定奥氏体;含碳量过高会造成石墨漂浮;建 议值:3.5-3.7% 硅元素:硅在等温淬火转变时抑制碳化物的析出而产生更多 的针状铁素体,并且在等温淬火球墨铸铁中含有更高的硅量可以改 善韧性和具有较宽的热处理工艺带。与此同时,当硅含量超过2.7% 时,会使铁素体脆化,石墨形态恶化,奥氏体含量下降,使韧性迅速降 低。因此,为了获得良好的力学性能,将含硅量定在2.3%-2.7%之间。 锰元素:一方面,增加淬透性;另一方面,正偏析,易形成碳化物。控制范围0.25-0.5%。 GBT 24733-2009国标推荐:

安全人机工程学实验指导书

安全人机工程学实验指导书 安全人机工程学 验指导湖南工学院20XX年3月 实验六深度知觉测定实验八记忆广度测量实验 实验九动作速度测定实验 实验七手指灵活性、手腕动觉方位能力测定实验六深度知觉测定实验目的 深度知觉测试是测试人的视觉在深度上的视锐程度,通 过测试可以了解双眼对距离或深度的视觉误差,也可以比较双眼和单眼在辨别深度中的差异。 实验仪器简介 采用EP503A深度知觉测试仪。主要技术指标: 1比较刺激移动速度分快慢二档: 快档50mm/s慢档25mm/s 2比较刺激移动方向可逆。±200mm 3比较刺激移动范围:400mm 4比较刺激与标准刺激的横向距离为55mm 5工作电压

220V 50HE 工作原理: 1 EP503A深度知觉测试仪结构如图2所示: 图 2 EP503A深度知 觉测试仪结构移动比较刺激,使之与标准刺激三点成一直线,在 实验 过程中,可测出被试者视觉在深度上的差异性。 2遥控键如图3所示: 图3 EP503A深度知觉测试遥控器面板示意 3面板布置如图4所示: 图4 EP503A深度知觉测试面板示意三实 验步骤 1、被试在仪器前,视线与观察窗保持水平,固定头部, 能看到仪器内两根立柱中部。2、以仪器内其中根立柱为 标准刺激,距离被试2米,位置固定。另一根可移动的立柱为变异刺激,被试可以操纵电键前后移动。 3、正式实验时,先主试将变异刺激调至任意位置,然 后要求被试仔细观察仪器内两根立柱,自调整,直至被试认为两根立柱在同一水平线上,离眼睛的距离相等为止。被试 调整后,主试记录两根立柱的实际误差值,填入下表中 4、正式实验时,先进行双眼观察20次,其中:有10吃是变异刺激在前,近到远调整; 有10次是变异刺激在后,远到近调整。顺序和距离随 机安排。

液态成型作业答案 完结版

第二讲 1、哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏? 答:以下现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏:(1)物质熔化时体积变化、熵变(及焓变)一般均不大。[注意:简答题此部分可略:如金属熔化时典型的体积变化△Vm/V(多为增大)为3~5%左右,表明液体原子间距接近于固体,在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。](2)金属熔化潜热比其汽化潜热小得多(1/15~1/30),表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。 2、实际液态金属的结构是怎样的? 实际液态金属和合金由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子集团、空穴所组成,同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物,而且还表现出能量、结构及浓度三种起伏特征,其结构十分复杂。 3、名词解释:能量起伏、结构起伏、浓度起伏、粘度、运动粘度、雷诺数、层流、紊流、表面张力和表面能。 答:能量起伏:液态金属中的原子热运动强烈,原子所具有的能量各不相同,且瞬息万变,这种原子间能量的不均匀性,称为能量起伏 结构起伏: 由于液态原子处于能量起伏之中,原子团是时聚时散,时大时小,此起彼伏的,称为结构起伏 浓度起伏: 对于多元素液态金属而言,同一种元素在不同原子团中的分布量不同,也随着原子的热运动瞬息万变,这种现象称为成分起伏 粘度: 流体在层流流动状态下,流体中的所有液层按平行方向运动。在层界面上的质点相对另一层界面上的质点作相对运动时,会产生摩擦阻力。当相距1cm的两个平行液层间产生1cm/s的相对速度时,在界面1cm2面积上产生的摩擦力,称为粘滞系数或粘度运动粘度:液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度,数值等于γ=η/ρ。 表面张力:产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。与表面能大小、单位一致,从不同角度描述同一现象。 表面能:表面自由能(简称表面能)为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。 雷诺数: 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re 表示。Re是一个无因次量。 层流:流体流动时,如果流体质点的轨迹(一般说随初始空间坐标x、y、z和时间t而变)是有规则的光滑曲线(最简单的情形是直线),这种流动叫层流。 紊流:在一定雷诺数下,流体表现在时间和空间上的随机脉动运动,流体中含有大量不同尺度的涡旋(eddy)。 4、分析粘度的影响因素及其对粘度的影响规律。 ①温度一般情况下温度提高,液体金属的粘度减小。 ②化学成分 杂质的数量、状态和分布情况都能在不同程度上影响到液态金属的粘度。在液态金属中呈固态杂质常使其粘度增加。但有些熔点低的杂质在液态属中呈熔融状态,反而会使该液态金属的粘度降低。酸性钢较碱性钢的粘度小就是因为酸性钢的杂质多是液态的,而碱性钢的杂质常呈粒状固体;共晶成分的合金粘度小;液体金属和合金的粘度与其过热度有关,过热度越大,粘度越小。 5、分析表面张力的影响因素及其对表面张力的影响规律。 (1)表面张力与熔点的关系 熔点越高,或摩尔表面积越大,表面张力越大。因为熔点越高说明金属原子之间的作用

土工实验指导书及实验报告

土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月

目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题

实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提,为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性,应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序;而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序,这些程序步骤的正确与否,都会直接影响到试验成果的可靠性,因此,试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备,包括: (1)孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛; (2)孔径0.075mm的洗筛; (3)称量10kg、最小分度值5g的台秤; (4)称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平;

(5)不锈钢环刀(内径61.8mm、高20mm;内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm); (6)击样器:包括活塞、导筒和环刀; (7)其他:切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 (一)原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置,剥去蜡封和胶带,开启土样筒取土样。 2、检查土样结构,若土样已扰动,则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸,并在环刀内壁涂一薄层凡士林,然后刃口向下放在土样上,将环刀垂直下压,同时用切土刀沿环刀外侧切削土样,边压边削直至土样高出环刀,制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样,然后擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量。 5、切削试样时,应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样,供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。

金属学与热处理实验指导书

金属学与热处理实验指导书 张学萍毕鉴智 沈 阳 理 工 大 学 二O O 七 年 九 月

前言 本书是根据《金属学与热处理》课程的有关内容为提高实验教学质量、加强实验教学环节而编写的。在内容上基本符合教学大纲的要求。 本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察,使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识,而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系,还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。 本实验指导书使用于:材料成型及控制专业

目录 实验一金属的磨片实验 (4) 实验二铁碳合金的平衡组织观察 (14) 实验三钢的热处理综合实验 (21)

实验一金属的磨片实验 一、实验目的 1掌握金相显微试样的制备过程和基本方法,并观察、认识其金相显微组织; 2初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。 二、实验仪器及材料 1仪器:台式金相显微镜、予磨机、抛光机、吹风机等。 2材料;45钢待磨试样(?12×15)每人一块;各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套;腐蚀剂; 4%硝酸酒精;制备好的工业纯铁试样,棉球、镊子等。 三、实验内容 在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时,需要在该材料的典型部位截取样块,然后通过一系列的制备过程,制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以观察到很清晰的金相显微组织,其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下:1.取样 ①取样的部位及磨面的选择 根据被检验金属材料或零件的特点,加工工艺及研究目的进行选择,如: 研究另件破裂的原因时,应在破裂部位取样,再在离破裂处较远的部位取样,以做比较。研究铸造合金时,由于组织不均匀,从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。 研究轧材时,如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截取横向试样.如研究夹杂物的形状、类形,材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等,应在平行于轧制方向上截取纵向试样。 研究焊缝组织时,应在焊缝及热影响区周围取样。 研究热处理后的零件时,固其组织较均匀,可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理(如渗碳)的情况,则应在横断面上观察。 ②试样的截取方法 截取试样时,应保持不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法截

人机工程学实验

实验一:双手调节器 1.实验目的 2.实验介绍和实验思路:双手调节器是一种典型的动作技能操作仪器。它是通过双手的操 作合作完成设定的曲线轨迹的运动,即是右手完成目标的上下移动,左手完成目标的左右移动。以被试完成任务所用的时间及偏离轨迹的次数,作为衡量其多次练习后的进步水平。 3.实验过程:分两项实验 第一种:自变量:同一个人的被实验次数即练习遍数。(每人四次,左右单程各两次)因变量:走完单程过程中个出错次数和时间 双手协调能力测试实验中的被试者完成实验的时间及错误次数数据统计分析如下:

根据实验结果绘制的练习曲线如下,用练习遍数作横坐标,用完成任务所用时间及出错次数为纵坐标,做出示意图为: 4.实验结论:完成任务所用的时间及每遍练习中的错误次数随着练习遍数的增加总体趋势 偶尔也会错误次数和时间略有增加。 实验二:瞬时记忆 1.实验目的:证实瞬时记忆的现象及其性质。 2.实验(方案一)思路:恒定变量设为1,自变量为设定秒数,因变量为报对码数目。 方案一数据:

根据图表可知,在设定时间不断减少的情况下,学生答对的图码数目不断减少。 (方案二)实验思路:恒定变量为时间(0.4秒),自变量为图码行数不同,因变量为记忆图码正确数量。 方案二数据:

根据图表可知,当被测试者接收一行图码信息时,思路清晰,记忆较快,当被测试者接收两行图码信息时,记忆速度不如一行图码快。 3.实验总结:1. 在设定时间不断减少的情况下,学生答对的图码数目不断减少。 2. 瞬间记忆在0.4秒情况下,记忆的合理码数在 3.2—3.5之间。 实验三:记忆广度 1.实验目的:学习测定光简单反应时的程序,比较光简单反应时的个体差异,通过测定闪光融合领率.学习使用阶梯法测定感觉阈限 2. 实验介绍和实验思路: 影响短时记忆广度的因素很多,组块的大小,熟悉性,复杂性等都会影响短时记忆的容量设自变量为计位数,因变量为正确个数,测试正确率: 3.根据数据分析结果: 随着计位数的不断增加,实验者按对的个数不断减少,正确率越来越低, 这说明人的记忆广度有限,所以在适当的记忆时间内,应设计相应的可记忆的内容,严防记忆过载。从另一方面讲了解短时记忆的特点,选择正确的方法加以训练,有助于个人记忆的

CAD上机实验指导书及实验报告

北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 (试行) 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册,按手册要求填写,若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印,打印要求用A4纸;页边距要求如下:页边距上下各为2.5厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准)。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号,要求文字书写工整,不得潦草;作图规范,不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录,须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印,手写一律用钢笔书写,统一采用国家标准所规定的单位与符号,要求文字书写工整,不得潦草;作图规范,不得随手勾画。打印要求用A4纸;页边距要求如下:页边距上下各为2.5厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准)。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括:实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括:实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况(附上图表、原始数据等)、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括:课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8

实验报告 课程名称计算机绘图(CAD) 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日

金属硬度测试实验指导书讲解

北京理工大学珠海学院-工程材料及热处理实验 工程材料及热处理实验指导书 北京理工大学珠海学院机械与车辆学院 2012.10

实验一金属材料的硬度实验 一、实验目的 1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2、了解布氏、洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。 二、概述 金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出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的能力越大,材料产生塑性变形就越困难。另外硬度与其他机械性能(如强度指标σ b及塑性指标ψ和δ)之间有着一定的内在联系。所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。 测量硬度的方法很多,在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度,压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 压入法硬度试验的主要特点是: ①实验时应力状态最软,(即最大切应力远远大于最大正应力)因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。 ②金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系: σ b=K*HB 式中:σ b ——材料的抗拉强度值;HB——布氏硬度值K——系数 退火状态的碳钢K=0.34~0.36 合金调质钢K=0.33~0.35 有色金属合金K=0.33~0.53 ③硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有一定的参考价值,通常硬度值高,这些性能也就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求,往往只标注硬度值,其原因就在于此。 ④硬度测量后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕,并不损坏零件,因而适合 于成品检验。 ⑤设备简单,操作迅速方便。 三、布氏硬度 (一)布氏硬度试验的基本原理 布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P,将直径为D的钢球压入被测金属表面(如图1-1所示)保持一定时间,然后卸除载荷,根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F凹求

棒框仪实验报告

棒框仪实验报告 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

人机工程学 报告书 姓名:董思洋 班级:工业设计10-3班学号: 二零一二年

棒框仪实验指导书 陈亚明编 艺术与设计学院 二0一二年二月

棒框仪实验 一、实验目的 本仪器可测量一个倾斜的框对判断一根棒的垂直性影响的程度。被试的判断受倾斜的框的影响,相当于周围环境条件变化的影响,所以此 本仪器可以通过被试的认知方式来测量人格特性。 二、实验方法 两人一组,正确使用棒框仪进行测量: 1、一个放在平台上的观察筒被试观察面为圆白背景面板上有一个黑色正方形框和黑色棒。棒的倾斜度可由被试通过旋钮调节。 2、主试面有一个半圆形的刻度,圆弧内指针指示框的倾斜度,中央指针指示棒的倾斜度。主试调节面板上旋钮改变框与棒的倾斜度。 3、在平台上有一个水平仪,可通过旋转平台下面的螺丝将平台调整到水平的位置。此棒框仪的优点在于没有电源的条件下可以使用。 三、测量器具 人体形体测量尺350×165×215mm的棒框仪 四、实验内容 (1)将平台调到水平位置。 (2)根据实验的要求,主试将框和棒调到在一定的倾斜度。 (3)要求被试通过观察筒进行观察,并根据自己感觉将棒调整得与地面垂直。(4)从刻度上读出的棒的倾斜度,即记录下误差的度数和方向。 (5)主试调节不同的方框的倾斜度,即不同的场条件下,重复实验。由被试调整出的棒倾斜度总结出框对棒的影响,从而研究被试的场依存性。 五、实验要求 1.每位同学都要参与测量、被测量过程; 2.记录数据以度为单位 3.测量数据要准确,测量精确;

《流体力学》课程实验(上机)指导书及实验报告格式

《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月

前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上,通过伯努利方程实验、动量方程实 验,实现对基本理论的验证。 2)通过实验,使学生对水柱(水银柱)、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件,在实验过程中,采取学生自己动手和教师演示相结合的方法,力求达到较好的实验效果。

实验一伯努利方程实验 1.观察流体流经实验管段时的能量转化关系,了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系,从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2.掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3.掌握流量、流速的测量方法,了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1.实验装置: 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位,在水箱下部装接水平放置的实验细管8,水经实验细管以恒定流流出,并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管,可以测量到相应截面上的各种水头的大小,从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管,所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置(由浮子、光栅计量尺和光电子

低碳钢熔化焊焊接接头组织分析

低碳钢熔化焊焊接接头组织分析 一、实验目的 1观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷 2、观察焊缝、热影响区及母材的各种典型结晶形态 3、掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化 4、测定在不同的焊接工艺下热影响区的宽度 二、实验概述 手工电弧焊的焊接过程如图1所示。当电弧在焊条与焊件之间引燃后,电弧热使焊件(与电弧接触部分)及焊条末端熔化,熔化的焊件和焊条(以熔滴形式下落)形成共同的金属熔池。焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应,产生液态熔渣和大量气体。液态熔渣包围着 熔滴,当其进入金属熔池后,因其比重小而浮在熔池表面。所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。 图1手工电弧焊过程示意图 1、焊条芯 2、焊条药皮 3、液态熔渣 4、固态渣壳 5、气体 6、金属熔滴 7、熔池8焊缝9、工件 焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进,以保持一定的电弧长度。同时,焊条还应沿焊接方向前进。当电弧离开熔池后,被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属,液态熔渣也凝固成固态熔壳。在电弧移达的下方,又形成新的熔池及其上的液态熔渣,以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。上述过程继续进行下去,只至整个焊缝被焊完为止。从而形成一条连续的焊缝金属。

在焊接过程中,由于焊接接头各部分经受了不同的热循环,因而所得组织各异。组织的 不同,导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析,是对接头机械性能鉴定的不可 缺少的环节。 焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。 宏观分析的主要内容为:观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析的主要内容为:借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察,分析焊缝的结晶形态,焊接热影响区金属的组织变化,焊接接头的微观缺陷等。 焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的 组织变化不仅与焊接热循环有关,而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。 (一)焊缝凝固时的结晶形态 熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态,焊缝金属凝固后实现金属的焊接。联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征,图2为母材和焊缝金属交互结晶的示意 图。由图可见,焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒,即熔池金属的结晶是从熔合区母材 的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。当晶体最 易长大方向与散热最快方向一致时,晶体便优先得到成长,有的晶体由于取向不利于成长,晶粒的成长会被竭止,这就是 所谓选择长大,并形成焊缝中的柱状晶形态,如图3(a)所 示。 图2焊缝金属的交互结晶示意图 (a)

(完整word版)安全人机工程学综合实验指导书20131

《安全人机工程学》实验指导书 杨轶芙编 实验学时:6学时

目录 实验一手指灵活性测试 ................................................................... - 1 -实验二动觉方位辨别能力的测定 ..................................................... - 3 -实验三暗适应测试实验 ..................................................................... - 5 -实验四明度适应测试 ......................................................................... - 8 -实验五选择、简单反应时测定实验............................................... - 10 -实验六听觉实验 ............................................................................... - 15 -实验七动作稳定性测试 ................................................................... - 22 -

实验一手指灵活性测试 『实验目的』 测定手指、手、手腕灵活性以及手眼协调能力。 『实验仪器』 采用EP707A型手指灵活性测试仪。 该仪器的主要技术参数如下: 1、手指灵活性测试100孔 2、指尖灵活性测试M6、M5、M4、 M3螺栓各25个 3、计时范围0~9999.99秒 4、电源电压220V 50HZ 5、消耗功率10W 6、外形尺寸505×310×48 7、重量3.5千克(净重) 『实验内容』 (一)手指灵活性测试(插孔插板) 1、使用者接上电源打开电源开关,此时计时器即全部显示为0000. 00。然后插上手指灵活性插板(有100个φ 1.6mm 孔),按复位按键被试即可进行测试。 2、被试用优势手拿住镊子钳住φ1.5针,插入开始位,计时器开始计时 3、依次用镊子(从左至右,从上至下)钳住φ1.5针插满100个孔,最后插终止位,计时会自动结束,记录下插入100个棒所需要的时间; 4、每次重新开始需按“复位”键清零。 (二)指尖灵活性测试 1、使用者接上电源打开电源开关,此时计时器即全部显示为0000. 00。然后插上指尖灵活性插板(M6、M5、M4、M3螺栓各25个),按复位按键被试即可进行测试。 2、当被试用优势手放入起始点第一个M6垫圈起,计时器开始计时,然后

材料成型工艺基础习题答案

材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则?试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁,使其实现定向凝固。 答:①同时凝固原则:将内浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白

口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好?普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些?其目的是什么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除内应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。

电磁场实验指导书及实验报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10

电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一.实验目的: 1.熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况; 2.学会使用Matlab 进行数值计算,并绘出相应的图形; 二.实验原理: 根据库伦定律:在真空中,两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向在两个电荷的连线上,两电荷同号为斥力,异号为吸力,它们之间的力F 满足: R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知: R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷,根据场论基础中的定义,有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中,由以上公式算出各点的电势U ,电场强度E 后,可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三.实验内容: 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取

常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。

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