材料物理性能试验指导书
西南交通大学
二零零五年三月
课程名称：材料物理性能英文名称：Physical Properties of Materials
实验指导书名称：材料物理性能实验指导书编者：朱德贵
一、学时学分
总学时：48 总学分：3 实验时数：8 实验学分：0.5
二、实验的地位、作用和目的
实验是材料物理性能课程中重要的实践环节。通过实验，使学生加深对课堂教学内容的理解，加深对所学物理性能测试原理、方法、表征方式等的理解，培养学生物性测试设备的使用能力，培养正确选用物性测试手段的能力。
三、基本原理及课程简介
材料物理性能是一门专业基础课，主要讲述材料物理性能的基本原理、物理概念、基本测试原理测试方法。实验课以介绍基本原理及实验测试基本方法，使学生学会正确选用测试手段，明确每一物理性能的本质及应用。
四、实验方式与基本要求
1．由指导教师讲清实验的基本原理、要求、实验设备使用方法、实验目的及注意事项：
2．实验每组2-4人，每个实验时间2h，由学生独立操作完成实验：
3．了解试验原理、设备工作原理，及测试方法，并弄清每一性能测试与材料组织转变的相互关系。
五、考核与报告
1．学生按指导书要求提交实验报告，实验结果须有指导教师签字方有效：
2．实验指导教师对报告进行批改、评分。
六、设备及器材配置
每组：l、电子电位差计l台2、电阻箱3、电桥3台
4、分光光度计
5、光强测试仪2台
6、磁性测试仪
7、膨胀分析仪3台
8、耗材
七、实验项目与内容提要：
实验一 膨胀法测定钢的相变温度和膨胀系数
一、实验目的
1．了解膨胀测试原理及方法。
2．测定钢在加热和冷却过程中膨胀曲线并确定起其相变点。
二、实验原理
热容理论认为：晶体中，原子围绕其平衡位置作简谐振动，当温度增加时振幅增大，动能增大，使得固体材料的热容增加。显然，这样无法解释热膨胀现象。因为作简谐振动的原子不论其振幅多大，其振动中心不能产生位移。既然热膨胀的存在确定无疑，显然表明原子振动是非简谐振动。
按照格律乃森的经验公式，相邻两原子的位能
n
m r
b
r a U +-
= 式中a 、b 为常数；r 为原子；m 和n 分别表示引力和斥力的幂指数。
对于金属材料，m 约等于3，而n 在很宽的范围内变化，但总是n>m 。正是由于这种位能的不对称变化引起了固体的热膨胀。
当材料的温度从T1变化到T2时，材料的体积由V1变到V2，则该材料的平均体膨胀系数为：
T
V
V T T V V V ???=--=
11)12(112β
当ΔT 趋近于零时，上式的极限值(在压力P 恒定的情况下)定义为微分体膨胀 系数，即该材料在温度T 时的体膨胀系数：
P T T
V V )(1??=
β 由于体膨胀系数β值的测定比较困难。通常采用线膨胀系数α来表示材料的膨胀特性，即P
T T L L ??? ????=
1α。材料在T1至T2温度区间的平均线膨胀系数为T
L
L T T L L L ???=--=
11)12(112α。对于各向同性材料近似有αβ3=。
当材料内部不发生组织结构转变时，其线膨胀系数。随温度T 的变化曲线如图l 所示。
由于温度变化所引起的材料内部组织结构的改变，会造成α随温度T 的变化曲线的改变。例如，当温度达到发生第一类相变的温度时，此时由于存在体积的突然改变，使α趋于无穷大，如图2(a)所示：当发生第二类相变时(磁性转变，有序一无
序转变)，在转变温度处α值有突变，如图2(b)所示。
因此，根据膨胀系数α随温度T的变化曲线上所产生的附加变化，可以分析材料的组织结构变化。这是研究材料相变的重要方法之一。
另外，由于温度的提高，造成材料内部晶体缺陷的增多，使得α随温度T的变化曲线在高温段有别于比热容随温度的变化。
三、实验测试方法
材料膨胀系数的测定取决于两个物理量—温度、位移的准确测量。一般情况下，温度的测定使用热电偶。位移的测定可以使用千分表法、光学法、可变变压器法等。无论采用何种方法，其基本原理如图3所示。
四、实验内容
本实验使用Forma3to卜D全自动膨胀仪，测定钢的膨胀系数和相变点。参观千分表法和光学法膨胀测定仪。
五、实验报告
1．简述实验目的和原理：
2．整理实验数据，确定材料的临界温度，计算其膨胀系数；
3．误差分析及讨论。
实验二钢的电学性能测定
一、实验目的
1．了解电阻测量方法。
2．了解电阻与材料处理工艺及组织结构关系。
3．测定不同处理工艺的材料的电阻及电阻与温度关系。
二、实验原理
材料的电阻率ρ是由成分、组织状态及温度等因素决定的重要的物理性能之一。由于电阻值R是与物体的形状、大小有关，而电阻率ρ与形状、大小无关，电阻率ρ常被用来表征材料的导电性能。因为电阻率ρ是属于对组织结构敏感的性能，所以它在材料的研究，特别是基础理论的研究中被广泛地采用，成为分析研究相图、组织转变过程等的重要手段。
测量电阻的方法很多，如伏安法、欧姆表法、桥式电路法等。通常根据被测电阻值的大小来选定。在金属材料的研究中，经常遇到的是测量小电阻值(电阻的变化)。因此，一般采用桥式电路法。
1．惠斯登电桥(单电桥)
单电桥由参考电阻Rl、R2，标准电阻RN和待测电阻Rx组成，用导线将其连成封闭的四边形；在A、C端接电源E和开关K1，在B、D端之间接以灵敏度较高的检流计G和开关K2，构成“桥”：将R1、R2、RN和Rx称为“桥臂”，如图l所示。
一般情况下，当K1、K2闭合时，检流计G内有电流流过，因此检流计指针发生偏转。调节R1和R2，使通过检流计的电流为零，即达到电桥平衡。此时，电桥
电路中B 、D 两点的电位相等，则有下列关系：
DC BC AD AB V V V V ==;
所以
两式相比可得
根据此式，若已知RN 和调节平衡后的两臂的电阻值R1和R2即可求得Rx 。 必须注意，由此法所测得的Rx 值，实际上包括了连接导线的电阻和导线与接线柱之间的接触电阻(一般为1 0-6一1 0-4Ω)。当待测电阻较大时，这些附加的电阻值影响不显著。当Rx 很小时，它们就会引入很大的误差。因此，单电桥只适用于测量较大电阻。测量微小电阻通常采用双电桥。 2．凯尔文电桥(双电桥)
双电桥的原理如图2所示。
图2 双电桥原理图
其中R N 为标准电阻，Rx 为待测电阻。Rx 和R N 各有一对“电流接头”Cxl 、Cx2和Cnl 、Cn2，以及一对“电位接头”Px1、Px2和Pn1、Pn2。
为了排除和减小接线电阻和接触电阻对测量结果的影响，在接线时一定要使电
流的引出线之间只包含待测电阻Rx 。因此，一般电流接头均接在电位接头的外侧。在RH 和Rx 之间用一根粗导线R 连接起来，并和电源组成闭合回路。在各“电位接线”上，分别与桥臂电阻R1、R2、R3、R4连接，各桥臂的电阻值应不低于10Ω，当调整电桥达到平衡时，通过检流计的电流I g =0，C 、D 电位相等。根据克希霍夫第二定则，有下列关系：
I 1R 1=I N R N +I 3R 3 I 2R 2=IxRx+13R 4 (I N -I 3)R=I 3(R 3+R 4)
解此方程组得 N X R R R R ?=
12+)2
413(432R R R R R R R R R -++? 因为在电桥的制造时，采用两个机械连动的转换开关，同时调节R1与R3和R2与R4，使R1=R3,R2=R4。因此，电桥在调平衡的过程中始终保持
2
4
13R R R R =。所以电桥有N X R R R R ?=
1
2
的关系。 由上面的叙述可知，双臂电桥之所以能排除和减小接线电阻和接触电阻对测量值的影响，是由于：
1．被测电阻Rx 和标准电阻R N 之间的接线电阻和接触电阻Cn 、Cx2都被包含在含有电阻R 的支路内，可认为是R 的一部分，由于保证
2
4
13R R R R =，R 值的大小对测量结果无关：
2．Rx 和R N 与电源连接线的电阻以及接触电阻，只影响总的工作电流，对电桥平衡无影响；
3．电位接头的接触电阻及连线电阻分别包括在相应的桥臂支路中，由于桥臂电阻的值均在10Ω以上，接触电阻和接线电阻的值(10-6~10-4Ω)与此相比是极小的，因此影响很小。
三、实验内容
1．将65Mn 试样(共12根)加热至800-．820'(2淬火，并分别在不同的温度进行回火处理(回火温度从100'C-600'C ，每隔50~C 一个试样)，测出淬火试样和回火试样的电阻值，求出电阻率；
2．作65Mn 钢的电阻率与回火温度关系曲线；
3．测定Fe-Cr-Al 电炉丝的电阻串—温度关系曲线。
四、实验报告
1．简述实验原理和内容；
2．列出实验数据，画出实验曲线： 3．实验结果分析与讨论。
实验三 材料光学性能测定
一、实验目的
1．了解材料组织的结构与光学性能关系 2．测定材料透光率及发光强度
二、实验原理
当光从一种介质进入另一种介质时，一部分透过介质，一部分被吸收，还有 一部分在两种介质的界面上被反射。设入射到固体表面的光辐射能流率为Φo ，透射、吸收和反射光的辐射能流率分别为ΦT,ΦA 和ΦR ，则
Φo=ΦT+ΦA+ΦR
光辐射能流率的单位为Wm -2，表示单位时间内通过单位面积(与光线传播方向垂直)的能量。上式也可写成
1=++ρατ 式中：
）。
为反射率（）为吸收率（）为透射率（o
R o A o T ΦΦ=ΦΦ=ΦΦ=ρρααττ;; 透明材料是透射率较高而吸收率和反射率较小的材料。半透明材料是光线透过它时能发生漫散射的材料。不透明材料是透射率极小的材料。
金属对整个可见光谱都是不透明的，即所有的入射光不是被吸收，就是被反射。所有的电绝缘材料都可能制成透明材料。半导体材料中，有些是透明的，有些是不透明的。在纯高聚物(不加添加剂和填料)中，非晶态均相高聚物应该是透明的，而结晶高聚物一般是半透明甚至是不透明的。
在固体材料中出现的光学现象是电磁辐射与固体材料中原子、离子或电子之 间相互作用的结果。最重要的两种作用是电子极化和电子能态的转变。
(1)电子极化
电磁波的分量之一是迅速交变的电场分量。在可见光频率范围内，电场分量与传播过程中遇到的每一个原子都发生相互作用，引起电子极化，即造成电子云和原子核的电荷中心发生相对位移。其结果，当光线通过介质时，一部分能量被吸收，同时光波速度减小。后者导致折射。
(2)电子能态转变
电磁波的吸收和发射包含电子从一种能态转变到另一种能态的过程。某个原子吸收了光子的能量后，可能将低能级上的电子激发到较高的空能级上去，电子发生的能量变化ΔE 与电磁波的频率有关：
νh E =?
式中：h 为普朗克常数；ν为光子振动频率。在这里必须明确几个概念：第一，原子中电子的能级是分立的，能级之间只有特定的ΔE 值。因此，只有能量为ΔE 的
光子才能被原子通过能态转变而吸收，而且在每一次激发中，每个光子的能量将全部被吸收。第二，受激电子不可能无限长时间地保持在激发状态，经过一个短时期后，它又会衰变回基态，同时发射出电磁波。衰变的途径不同，发射出的电磁波的频率就不同。
1．能带结构和光学性能
在金属的电子能带结构中，费密能级以上存在许多空能级。因此，当金属受到光线照射时，比较容易吸收入射光线的光子能量，将价带中的电子激发到费密能级以上的空能级中去。实际上，只要金属箔的厚度为0．1μm就可能吸收全部光能。大部分被金属材料吸收的光又会从表面上以同样波长的光被反射出来，表现为反射光(图1)。大多数金属的反射率为0．9--0．95。还有一小部分能量以热的形式损失掉了。肉眼看到的金属颜色是由反射光的波长决定的。
图1 金属材料吸收电磁波(光子)后能态的变化
(a) 电子受激跃迁(b) 受激电子返回基态，发射出光子
对于非金属材料，由于其能带中存在禁带Eg，在大多数情况下对可见光是透明的。只有入射光子的能量，大于禁带宽度，才有可能通过电子激发被吸收(图2)。每一种非金属材料对特定波长以下的电磁波不透明，具体波长取决于Eg。例如，金刚石的Eg=5．6eV，因而对波长小于0．22Llm的电磁波是不透明的(Eg=hc／λ)。
禁带较宽的介电材料也可能吸收光波，不过机制不是激发电子从价带进入导带，而是因为杂质或其他带电缺陷在禁带中引进了能级(施主能级或受主能级)，使电子能够在吸收光子能量后实现从价带—>禁带或从禁带—>导带的转移(图3)。
电子受激时吸收的能量必定会以某种方式释放出来。释放的机理有几种。对于通过电子从价带>导带所吸收的能量，可能会通过电子与空穴的重新结合而释放出来，也可能通过禁带中的杂质能级而发生电子的多级转移，从而发射出两个光子。一个光子的能量等于电子从导带回到杂质能级所释放出来的能量：另一个光子的能量等于电子从杂质能级回到基态时释放出来的能量。此外，还可能在电子的多级转移中发出一个电子和一个光子。
图2非金属材料吸收光子后能态的变化
(a)受激电子越过禁带，并产生一个空穴
(b)电子返回价带并与空穴复合发射出一个光子
图3介电材料吸收光子后电子能态的变化
(a)禁带中杂质能级电子吸收光子后激发进入导带
(b)电子从导带衰变到杂质能级，发射出一个光子：再从杂质能级返回到基
态，又发射出一个光子
(c)电子从导带衰变到杂质能级，发射出一个声子：再从杂质能级返回到基
态，又发射出一个光子
介质净吸收的光波能量不仅与介质特性有关，还有光程有关。透射光的辐射能流率随光程x的增加而减小：
x e o T β-?Φ=Φ'
式中R o o Φ-Φ=Φ'
，即入射光中的非反射辐射能流率； β为吸收系数，单位为(mm)-1，是材料的特征常数；x 是光线在介质中经过的距离。
2．发光现象
发光是辐射能量以可见光的形式出现。如果辐射或其他任何形式的能量，激发电子从价带进入导带，则当该电子返回价带时，便发射出光子(能量为1．8eV 一3．1eV)。如果这些光子的波长在可见光范围内，那么，便产生发光现象。与热辐射发光相区别，称这种发光为冷光。根据材料从吸收能量到发光之间延迟时间的长短，把冷光分为荧光(<10-8s)和磷光(>10-8s)。能发出荧光和磷光的材料有某些硫化物、氧化物、钨酸盐和一些有机物。纯物质一般不会发光，必须加进适当的杂质后才能诱导出发光现象。图4是夜光材料SrAl 2O 4-x ：Eu ，Dy 的余辉特性曲线。
图4夜光材料SrAl 2O 4-x ：Eu ，Dy 的余辉特性
发光现象有许多重要的实际应用。如荧光灯的发光，电视显示屏、显示器，示波器、雷达监视屏，发光二极管，夜光表等。
三、测试方法
用分光光度计测量不同材料的透光率曲线，确定材料的禁带能级宽度。用紫外可见光检测仪激发材料发光，用光强计测量长余辉夜光材料的余辉特性。
四、实验内容
测定有机玻璃的透光率曲线，确定禁带宽度；测定ITO 薄膜的透光率曲线。测定长余辉夜光材料SrAl 2O 4-x ：Eu ，Dy 的余辉特性。
五、实验报告
1. 简述实验目的零1原理：
2．整理实验数据，确定材料的禁带宽度： 3．误差分析及讨论。
实验四材料磁学性能分析
一、实验目的
1．了解材料磁学性能及磁化曲线
2．测定材料磁化强度及磁滞曲线
二、实验原理
磁介质可分为顺磁体、抗磁体、铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体。对于顺磁体和抗磁体来说，它们的相对磁导率μr接近于1。而对于其他磁性材料的相对磁导率μr 很大(μr>>1)，磁性材料具有一系列特性，如μr不是一个常数，能保留剩余磁性，并具有一个临界温度(居里温度Tc)，达到该温度以上磁性物质转化为顺磁体等。
任何铁磁体和亚铁磁体，在温度低于居里温度Tc时，都是由磁畴组成的。磁畴是自发磁化到饱和(即其中的磁矩均朝一个方向排列)的小区域。相邻磁畴之间的界线叫磁畴壁(图1)。在一块未经外磁场磁化的样品中，磁畴的取向是无序的，故磁畴的向量之和为零，因此，整块磁体对外不显示磁性。
图1 铁磁体和亚铁磁体的磁畴和磁畴壁结构示意图
铁磁体和亚铁磁体在外磁场作用下，磁感应强度B和磁场强度H间不是简单的线形比例关系。假设样品在一开始已经退磁化，那么磁感应强度B随H的变化如图2所示。曲线自原点开始，H增加时，B也增加。一开始B的增加比较缓慢，后来增加较快．最后又减慢并达到平衡值Bs。
磁性材料磁化的本质是磁畴结构的变化过程。图2给出了B-H曲线上某些点所对应的磁畴结构示意图。一开始，在已经退磁化的样品中磁畴的驭向是无序的，因此无净磁感应强度。施加外磁场后，那些磁畴顺排方向与外磁场方向基本一致的磁畴长人，而其它方向的磁畴减小。随着磁场强度的增加，这—过程不断地进行，直
到整个样品变成单畴。继续增大外磁场时，该单畴通过转动达到与外磁场方向完全一致，这时样品就达到了饱和磁化。
图2 铁磁体和亚铁磁体磁化过程中的B-H曲线和磁滞回线
如果将样品磁化到饱和点之后，慢慢地减小H，则B也减小。这个过程叫退磁化过程。此时B的变化并不是按磁化曲线的原路程返回，而是按另一条曲线，即图中的SR段曲线变化。当H减小到零时，B=Br，称为剩余磁感应强度(简称剩磁)，表示材料在无外加磁场时仍保持了一定程度的磁化。如果要使B=O，则必须加上一反向磁场Hc，Hc称为矫顽力。从这里可以看出，退磁过程中B的变化落后于H的变化。这种现象称为磁滞现象，其本质是磁畴壁在运动中受到阻力。
当反向H继续增加时，最后又可达到反向饱和点。如果沿正方向增加H，则又通过另一条曲线达到正向饱和点。可见在交变磁场的每一周期内，B-H曲线构成一个封闭回路，这个回路曲线称为磁滞回线。磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时以热的形式所消耗的功(J．m-3)。描述磁滞的另一个物理量是最大的磁能积(BH)max，它是磁滞回线在第二象限内磁感应强度和磁场强度乘积的最大值。
磁性材料按磁滞特性可分为软磁材料和硬磁材料两大类。
1．软磁材料
软磁材料具有较高的磁导率，较高的饱和磁感应强度，较小的矫顽力和较低的磁滞损耗。这种材料非常容易磁化和退磁，磁滞回线很窄。软磁材料主要用于制造磁导体，例如变压器、继电器的磁芯(铁芯)、电动机转子和定子．磁路中的连接元件、磁极头、磁屏材料、感应圈铁芯、电子计算机开关元件：和存储元件等。表1给出了几种常用软磁材料及其性能。
2．硬磁材料
硬磁材料又称永磁材料，是指那些难于磁化，又难于退磁的材料。它具有较大
的矫顽力，典型的Hc叫0‘～106A(m”，剩磁也高，磁滞回线又高又宽，具有较大的最大磁能积。硬磁材料主要用于制造各种永磁体，以便提供磁场空间。可用于各类电表和电话、录音机、电视机中以及利用磁性牵引力的举重器、分料28和选矿器中。表2给出了几种常用硬磁材料及其基本性能。
三、实验内容和方法
用CL6-1型直流磁特性测量装置测量软磁材料(工业纯铁、铁氧体软磁材料)和
硬磁材料(钕铁硼磁体)的磁化曲线和磁滞回线。 1．闭磁路样品的测量
闭磁蹄样品是具有闭合磁路的样品，它是用螺旋环来磁化的。由于螺旋环产生的磁场不强(至多为103A.m -1数量级)，因此闭磁路样品主要是软磁材料。由于螺旋环产生的磁场可以通过测量磁化电流计算出来。
1
1
.1
2
ln
)12(2.)
21(2---=
+==
=m A R R R R NI H m A R R Nl I R N nI H πππ或
这里I 是滋化线圈的电流，N 是线圈匝数，R2和R1是环的外半径和内半径尺寸)。因此，测量闭磁路样品的磁化曲线和磁滞回线就归结为测量各磁化电流下的磁感应强度B 。
2．开磁路样品的测量
开磁路样品是指正电磁铁或螺线管中测量的样品，主要是永磁材料。冲击法是测量永磁材料静态磁性的标准方法。 3．电子积分法
电子积分器是用电子学方法对测量线圈的感应电动势直接积分，输出电压与
?edt ，即与φ?成正比。由于它能对电压进行瞬时积分，因此可以测量随时间变化
的磁通量．只要在输出端配合记录仪或数字电压表，便可以实现自动测量。
电子积分器法不仅可以用来测量磁场，还可以用来进行静态、动态磁性的测量。 电子积分器法不仅克服了冲击法的原理误差，而且便于测量自动化．
图3和图4分别为软磁和永磁材料的静态磁性测量原理图。
四、实验报告
1．简述实验目的和原理；
2．整理实验数据，确定材料的饱和磁感应强度，剩余磁感应强度和矫顽力； 3．误差分析及讨论。
调试作业指导书 1.范围 适用于本公司生产的所有开关电源的调试作业。 2.目的 为确保所生产的开关电源产品质量，而制订本调试作业指导书。 3.设备 示波器,万用表,电子负载,耐压测试仪，绝缘电阻测试仪，电参数测试仪，调压器，电源，电阻负载，专用工装 4.调试作业要求 4.1 产品调试人员应掌握设备的使用方法. 4.2产品调试人员应掌握待测产品的技术参数及特性. 4.3所有测试设备应在调试产品之前校准,以确保所测试的产品质量. 4.4按照待测产品的技术参数,分步测试. 4.5 产品所需测试的内容:关键点波形、空载电压输出精度、满载电压输出 精度、源效应、负载调整率、欠压保护、过压保护（如有）、短路保护、满载启动、噪声及客户约定的技术指标等等，具体参数以技术文件为准。 4.6所有测试内容均应满足待测产品技术要求（见工艺文件）. 5.调试作业方法 5.1.调试工作的内容: 调试工作包括调整和测试两个部分，调整主要是 指对电路参数的调整，即对整机内可调元器件及与电气指标有关的调谐 系统、机械传动部分进行调整，使之达到预定的性能要求；测试则是在 调整的基础理论上，对整机的各项技术指标进行系统地测试，使电子产 品各项技术指标符合规定。 5.2.调试仪器的配置 （1）各种仪器的布置应便于操作和观测。 （2）仪器的布置应便于操作，即应根据不同仪器面板上可调旋钮的布置 情况来安排其位置，使调节方便舒适。 （3）仪器叠放置时，应注意安全稳定，把体积小，重量轻的放在上面。 （4）仪器的布置要力求接线最短。 5.3.调试工艺要求 调试人员应按《调试规章制度》做好个人准备，以便调试工作顺利进行，
期末复习题 一、填空（20） 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈 介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 ．当磁化强度M为负值时，固体表现为抗磁性。8．电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。 9．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 10．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。11．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 12．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子。 13．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 14．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 15.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。16．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 17．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 18．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 19．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 20．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 21. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 23.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 24.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 25.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释(20) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：
)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？
锅炉系统调试作业指导书1有限公司
目录 1、仪表的单体调校 2、系统调试 1、仪表的单体调校 1.1仪表调校工作环境 1.1.1仪表调校检定室应选择在清洁、安静、光线充足或有良好工作照明的地方，而不应在振动大、灰尘多、噪音大、潮湿或有强磁场干扰的地方设置调校试验室。 1.1.2室内温度宜保持在10℃～35℃之间，空气相对湿度不，
且无腐蚀性气体存在。85%大于 1.1.3调校用电源应稳定，当使用50HZ 220V交流电源和48V 直流电源，电压波动不应超过额定值的10%，24V直流电源值不应超过5%。 1.1.4调校用气源应清洁、干燥，露点至少比最低环境温度低10，气源压力应稳定，波动不应超过额定值的10%。 1.1.5调校用仪器必须是标准仪器，具备有效期内检定合格证书。其基本误差绝对值不宜超过被调校仪表基本误差绝对值的1/3. 1.2仪表调校一般步骤 1.2.1检查仪表外观是否无损，铭牌、型号、规格、部件、插件、端子、接头、固定附件等是否齐全。 1.2.2检查电气路线绝缘是否符合要求。 1.2.3检查仪表受压部件的密封是否良好 1.2.4根据国家或行业标注及产品说明书、调校规范的要求对仪表的零点、量程、误差等想能进行全面检查和调校。 1.3仪表调校的主要内容 1）调零点 2）调量程 3）调线性 2、系统调试 2.1准备工作
学习有关技术资、文件并核对其技术数据。2.1.1． 2.1.2熟悉有关设计图纸资料、工艺过程及相关设备性能。 2.1.3组织编写调试方案 2.1.4调试负责人向参加调试人员进行全面技术交底。 2.1.5做好调试用器材的准备，调试用标准仪表设备应有鉴定合格证书，并在有效期内。 2.2系统调试条件 2.2.1仪表安装完毕，管道清扫及压力试验合格。 2.2.2所有电缆（线）敷设完毕，绝缘检查合格。 2.2.3电源、气源符合仪表运行的要求。 2.3常规检查 2.3.1节流元件检查：首先把原设计与现场实物进行核对；其次要检查现场节流元件的安装情况，如安装方向、节流元件前后直管道是否符合技术要求；最后检查安装孔板内是否有异物、安装文丘里管的管线内文丘里管是否堵塞等。 2.3.2变送器检查：首先检查变送器工作温度、测量量程等和实际情况是否相符。其次检查变送器作用方向是否正确。最后检查表送气输出是否正确。 2.3.3调节阀检查：首先检查调节阀是否便于检修和拆卸。其次再检查调节阀安装地点温度是否适当，是否远离连续振动设备，是否靠近现场检测仪表，是否满足工艺过程对调节阀位置的要求。最后检定调节阀方向是否正确。
《材料物理性能》教学大纲 教学内容: 绪论(1 学时) 《材料物理性能》课程的性质,任务和内容,以及在材料科学与工程技术中的作用. 基本要求: 了解本课程的学习内容,性质和作用. 第一章无机材料的受力形变(3 学时) 1. 应力,应变的基本概念 2. 塑性变形塑性变形的基本理论滑移 3. 高温蠕变高温蠕变的基本概念高温蠕 变的三种理论 第二章基本要求: 了解:应力,应变的基本概念,塑性变形的基本概念,高温蠕变的基本概念. 熟悉:掌握广义的虎克定律,塑性变形的微观机理,滑移的基本形态及与能量的关系.高温蠕变的原因及其基本理论. 重点: 滑移的基本形态,滑移面与材料性能的关系,高温蠕变的基本理论. 难点: 广义的虎克定律,塑性变形的基本理论. 第二章无机材料的脆性断裂与强度(6 学时) 1.理论结合强度理论结合强度的基本概念及其计算 2.实际结合强度实际结合强度的基本概念 3. 理论结合强度与实际结合强度的差别及产生的原因位错的基本概念,位错的运动裂纹的扩展及扩展的基本理论 4.Griffith 微裂纹理论 Griffith 微裂纹理论的基本概 念及基本理论,裂纹扩展的条件 基本要求: 了解:理论结合强度的基本概念及其计算;实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件熟悉:理论结合强度和实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件. 重点: 裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件难点: Griffith 微裂纹理论的 基本概念及基本理论 第三章无机材料的热学性能(7 学时) 1. 晶体的点阵振动一维单原子及双原子的振动的基本理论 2. 热容热容的基本概念热容的经验定律和经典理论热容的爱因斯坦模型热容的德拜模型 3.热膨胀热膨胀的基本概念热膨胀的基
水力学实验报告 实验一流体静力学实验 实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验 实验四毕托管测速实验 实验五雷诺实验 实验六文丘里流量计实验 实验七沿程水头损失实验 实验八局部阻力实验 实验一流体静力学实验 实验原理 在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 或 (1.1) 式中：z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 实验分析与讨论
1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 (h、d单位为mm)
UPS系统调试作业指导书 一、工程概况 1．施工地点及名称、范围 本作业指导书适用于红二电一期3、4号机组工程UPS系统调试。 2．主要工程量 3．工程特点 本工程为一期工程的续建机组。此次UPS系统采用静态逆变装置，每台机组设置一套UPS系统，正常运行时由保安电源经整流器-逆变器供电，逆变器故障时则切换到旁路电源继续向负荷供电，当全厂停电时，由蓄电池经逆变器给其供电；为了保证全厂电气设备的控制系统能够安全可靠不受干扰的运行，就必须要检验交流不停电电源UPS系统的各种运行工况是否能够满足要求，为此特制定本作业指导书。 二．编制依据 1.《交流不停电电源UPS定货图》（65—F0551S4—D0612） 2.《火电施工质量检验及评定标准》 (第五篇·电气装置) (1984版) 3.《电力建设安全工作规程》 (DL 5009.1－92) 4.《电力建设安全施工管理规定》（199 5.11版） 5.《电力安全工作规程》（发电厂和变电所电气部分）（DL 408—91） 6.《新疆电建公司质量体系文件》（2001.8 A版） 7.厂家有关技术资料 三、施工准备 1.《交流不停电电源UPS定货图》（65—F0551S4—D0612）会审完毕。 2.作业指导书编写完毕，且已经审核批准；施工前应做好交底工作。 3.试验仪器、仪表准备齐全，并经校验合格。 4.现场试验用电源，要齐全、可靠、稳定。
5.各电气设备接地端必须可靠接入地网。 6.施工场地清理干净，平整工作结束。 7.设备厂家技术人员到位，并要进行技术交底。 四、施工机械及工器具 1.1000V 兆欧表 ZC-7 1块 2.指针式万用表 MF14 1块 3.交流电压表 4.直流电压表 5.直流电流表 6.接地线?4㎜2 一只一只一只30m 7.对讲机1对 8.校线器1对 五、劳动力组织 1.专职安全监护贡献 1．施工人员 电气安装作业1人 调试人员2人 六、施工工序及施工方法 1.工作流程 UPS系统回路绝缘电阻测量→开、停机及所有指示功能检查→供电回路切换测试→报警信号测试→稳压部分调试→电压、电流精度测试 2.试验步骤及要求： 2.1用1000V兆欧表测量各回路的绝缘电阻；回路绝缘电阻必须大于10MΩ。 2.2开、停机及所有指示功能检查 2.2.1开、停机检查 通过操作面板“SYSTEM ON”按键可以开启整个系统。在系统设置为自动开启的条件下，接通主电源开关后，系统要在60S后自动开启（Q050开关必须置于自动位置）。通过操作面板“OFF”和“SYSTEM ON”两按键同时操作可以关闭整个系统。 2.2.2各项指示功能检查 通过按压操作面板“LAMP TEST”按键,整个系统的所有操作状态指示和警报指示要
材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论
1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变
实验一伯努利方程实验 一、实验目的 1．验证流体恒定总流的能量方程； 2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特征； 3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验测量技能。 二、实验属性 综合性试验。本实验涉及的《工程流体力学》课程知识是综合性的。内容有: 流体力学相似性原理和因次分析、流体力学连续性方程、能量方程及动量方程等。 1、自循环供水器； 2、实验台； 3、可控硅无级调速器； 4、溢流板； 5、稳水孔板； 6、恒压水箱； 7、测压计； 8、滑动测量尺； 9、测压管； 10、实验管道；11、测压点；12、毕托管；13、实验流量调节阀 四、实验要求 实验前应预习实验报告。 实验开始前，待一切实验准备工作就绪后，报告指导教师。在启动设备之前，必须经指导教师检查认可。 实验结束时，实验数据要经指导教师审阅、签字，并整理好实验现场后，按要求在实验记录本上填写有关内容，方可离去，严禁将实验室的任何物品带走。
实验完成后应按学校对实验报告的格式、纸张要求写出实验报告。实验报告描述应清楚、肯定，语言通顺，用语专业、准确；结构严谨、层次清晰。实验报告数据观察细致，记录及时、准确、真实，外文、符号、公式准确，使用统一规定的名词和符号。 实验报告的内容要求： 1．实验名称； 2. 实验目的； 3．实验原理； 4. 实验装置； 5．实验步骤； 6. 实验原始数据； 7．实验数据处理及结果； 8．思考题分析。 五、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i ）的能量方程（i=1，2，3，……，n ） )1(22111 122i w i i i i h g v a p Z g v a p Z -+++=++γγ 取1a ＝2a ＝……n a ＝1选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γ p Z + 值，测出 通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及g av 22 ，从而即可得到各断面测管水头和总 水头。 六、实验步骤 1、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否平齐。如不平则需要查明故障原因（例连接管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。 3、开阀13，观察思考： 1) 测压管水头线和总水头线的变化趋势； 2) 位置水头、压强水头之间的相互关系； 3) 测点（２）、（３）测管水头同否？为什么？ 4) 测点（10）、（11）测管水头是否不同？为什么？ 5) 当流量增加或减少时测管水头如何变化？ 4、调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕
制冷机组调试 作业指导书 一、目的 为了保证制冷机组系统安全、可靠的运行。 二、适用范围 适用于生产的中温、低温、速冻制冷机组及桶泵机组。 三、制冷系统要求 1、制冷机组的构造必须符合图纸总装配图、技术文件和设计要求。 2、制冷机组的制冷系统各部位不应有制冷剂泄漏,气密性、真空度、压力试验应符合测试标准要求。 3、制冷机组的制冷系统的管路必须进行打磨和防锈处理，且管路和各零部件在运行中不应有相互摩擦和碰撞。 4、制冷机组的制冷系统各零部件必须安装牢固可靠，管路和水管应保证有足够刚度和必要的支撑点。 5、制冷机组的制冷系统的回气管和水管应有效的坡度。 6、制冷机组各接线应准确无误，测试时必须接入设计时所标示的额定电压。
7、制冷机组调试应尽可能按照出厂安装时的条件进行，各零部件必须安装到位，不允许出现漏装和错装的现象。 8、制冷机组各零部件应动作灵敏、可靠，保证机组正常运行。 9、制冷机组调试周围应宽敞通风，不应出现有堵塞机组的现象，风冷油冷及冷凝排风、进风不应有短路现象。 四、制冷机组调试步骤 1、外观检查 调试人员到达现场后，首先检查制冷机组、桶泵机组、冷风机、蒸发式冷凝器、风冷式冷凝器等制冷设备外观，有无磕碰、损伤等现象，检查静态系统压力，查看系统有无油迹；然后检查整个制冷系统是否存在连接不合理的地方。发现问题及时与安装人员或者公司联系。 2、调试前的准备工作 2.1、按照电气图纸要求接好全部电缆、电线，检查压缩机的供电线路是否接紧接好，如有松动，重新拧紧。由于主机经过长途运输以及吊装等因素影响，螺丝有可能产生松动。否则可能会导致主机控制柜内电器元件（比如：空气开关、交流接触器等）以及压缩机的损坏。 2.2、接通电源（380V±10%），检查三相交流电相序是否正确，发现不正确及时进行调整，用点动的方式确认压缩机、冷风机、蒸发冷风机、氟泵、水泵等运转方向正确，然后开启油加热，制冷机组开启前要保证冷冻油预热达到12小时以上。
实验一 复合材料弯曲强度测定 一、实验目的 了解复合材料弯曲强度的意义和测试方法，掌握用电子万能试验机测试聚合物材料弯曲性能的实验技术。 二、实验原理 弯曲是试样在弯曲应力作用下的形变行为。弯曲负载所产生的盈利是压缩应力和拉伸应力的组合，其作用情况见图1所示。表征弯曲形变行为的指标有弯曲应力、弯曲强度、弯曲模量及挠度等。 弯曲强度f σ，也称挠曲强度（单位MPa ），是试样在弯曲负荷下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。挠度s 是指试样弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离（㎜）。弯曲应变f ε是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比值或百分数表示。挠度和应变的关系为：h L s f 62ε=（L 为试样跨度，h 为试样厚度）。 当试样弯曲形变产生断裂时，材料的极限弯曲强度就是弯曲强度，但是，有些聚合物在发生很大的形变时也不发生破坏或断裂，这样就不能测定其极限弯曲强度，这时，通常是以试样外层纤维的最大应变达到5%时的应力作为弯曲屈服强度。 与拉伸试验相比，弯曲试验有以下优点。假如有一种用做梁的材料可能在弯曲时破坏，那么对于设计或确定技术特性来说，弯曲试验要比拉伸试验更适用。制备没有残余应变的弯曲试样是比较容易的，但在拉伸试样中试样的校直就比较困难。弯曲试验的另一优点是在小应变下，实际的形变测量大的足以精确进行。 弯曲性能测试有以下主要影响因素。 ① 试样尺寸和加工。试样的厚度和宽度都与弯曲强度和挠度有关。 ② 加载压头半径和支座表面半径。如果加载压头半径很小，对试样容易引起较大的剪切力而影响弯曲强度。支座表面半径会影响试样跨度的准确性。 ③ 应变速率。弯曲强度与应变速率有关，应变速率较低时，其弯曲强度也偏低。 ④ 试验跨度。当跨厚比增大时，各种材料均显示剪切力的降低，可见用增大跨厚比可减少剪切应力，使三点弯曲更接近纯弯曲。 ⑤ 温度。就同一种材料来说，屈服强度受温度的影响比脆性强度大。 三、实验仪器 WDW1020型电子万能试验机 图1 支梁受到力的作用而弯曲的情况
期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个
光伏系统调试作业指导书 ——并网系统 编制： 审核： 批准： 2011年11月15日
目录 1 目的和作用 (1) 2 适用范围 (1) 3 编制依据 (1) 4 调试人员和调试工具配置 (2) 5 安全要求 (3) 6 并网调试流程图 (4) 7 调试作业步骤指导 (4) 7.1 汇流箱调试 (4) 7.2 直流配电柜调试 (5) 7.3 逆变器调试 (6) 7.4 交流配电柜调试 (6) 7.5 高压开关柜调试 (6) 7.6 升压变压器调试 (7) 8系统整体联调 (8) 8.1 整体联调准备 (8) 8.2 整体联调步骤 (8) 附表1：直流汇流箱调试记录表 (9) 附表2：并网逆变器调试记录表（含交/直流配电柜） (10) 附表3：高压开关柜调试记录表 (12) 附表4：升压变压器调试记录表 (13)
1 目的和作用 为顺利完成并网光伏电站系统调试工作，根据设计图纸并结合实际施工情况以及设备的特点，从项目出发，编制此并网光伏电站项目的系统调试作业指导书。让参与调试人员知道在并网系统调试过程中的工作内容，可能遇到的故障、危险和隐患，应当采取哪些措施进行解决。《并网系统调试作业指导书》的编写，便于员工随时学习和查阅。因此，组织学习后，作业指导书就成为系统调试工作的依据。 由于设计及实际布局情况不同，相关技术人员在进行项目调试时，可以根据本调试作业指导书对调试步骤和要求进行适当修改，保证设备运行达到规定的技术要求，保证光伏电站安全、可靠地运行。 2 适用范围 本作业指导书规范了并网光伏电站系统调试工作的步骤和技术要求。其中，第7章调试作业步骤指导的第7.5-7.6节和第8章整体调试步骤的第（3）、（4）条仅适用于高压并网光伏系统，不适用于接入低压380V电网的光伏系统。 本作业指导书适用于接入380V及以上电压等级电网的新建或扩建并网光伏电站，不适用于离网光伏电站。 3 编制依据 下列文件对于本作业指导书的使用是必不可少的： 3.1 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-2006 3.2 《变电站运行导则》 DL/T969 3.3 《光伏电站接入电网技术规定》 Q/GDW 617-2011 3.4 《光伏系统功率调节器效率测量程序》 GB 20514 3.5 《光伏系统并网技术要求》 GB／T 19939－2005 3.6 《光伏(PV)系统电网接口特性》 GB／T 20046－2006 3.7 《晶体硅光伏（PV）方阵IV特性的现场测量》IEC 61829 3.8 光伏电站项目的具体图纸设计资料（由设计院或组件设计部设计人员 提供）；
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。 K状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K状态。X射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显著波动，所以也把K状态称为“不均匀固溶体”。 能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。 价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。 金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。 残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。这个电阻反映了金属纯度和不完整性。 相对电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属纯度的重要指标。 剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。实用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为剩余电阻率。 相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。 马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)在一级近似下，不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。ρ’：决定于化学缺陷和物理缺陷而与温度无关的剩余电阻率。ρ(T)：取决于晶格热振动的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对热振动原子的碰撞。 晶格热振动：点阵中的质点(原子、离子)围绕其平衡位置附近的微小振动。 格波：晶格振动以弹性波的形式在晶格中传播，这种波称为格波，它是多频率振动的组合波。 热容：物体温度升高1K时所需要的热量(J/K)表征物体在变温过程中与外界热量交换特性的物理量，直接与物质内部原子和电子无规则热运动相联系。 比定压热容：压力不变时求出的比热容。 比定容热容：体积不变时求出的比热容。 热导率：表征物质热传导能力的物理量为热导率。 热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它可以分解为两部分，晶格热振动形成的热阻(ωp)和杂质缺陷形成的热阻(ω0)。导温系数或热扩散率：它表示在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截面积的热量。热导率的单位：W/(m·K) 热分析：通过热效应来研究物质内部物理和化学过程的实验技术。原理是金属材料发生相变时，伴随热函的突变。 反常膨胀：对于铁磁性金属和合金如铁、钴、镍及其某些合金，在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰，这些变化称为反常膨胀。其中镍和钴的热膨胀峰向上为正，称为正反常；而铁和铁镍合金具有负反常的膨胀特性。 交换能：交换能E ex=－2Aσ1σ2cosφA—交换积分常数。当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自发排列同一方向，即产生自发磁化。当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反向平行排列，即产生反铁磁性。交换能是近邻原子间静电相互作用能，各向同性，比其它各项磁自由能大102～104数量级。它使强磁性物质相邻原子磁矩有序排列，即自发磁化。 磁滞损耗：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线所描绘的曲线称磁滞回线。磁滞回线所围成的面积为铁 =? 磁体所消耗的能量，称为磁滞损耗，通常以热的形式而释放。磁滞损耗Q HdB 技术磁化：技术磁化的本质是外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向(和)或近似外磁场方向的过程。技术磁化的两种实现方式是的磁畴壁迁移和磁矩的转动。 请画出纯金属无相变时电阻率—温度关系曲线，它们分为几个阶段，各阶段电阻产生的机制是什么？为什么高温下电阻率与温度成正比？ 1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ； 2—ρ电-声∝T5 ( T< <ΘD )；
1.微观粒子的波粒二象性 在量子力学里，微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。 2.波函数及其物理意义 微观粒子具有波动性，是一种具有统计规律的几率波，它决定电子在空间某处出现的几率，在t 时刻，几率波应是空间位置（x,y,z,t)的函数。此函数 称波函数。其模的平方代表粒子在该处出现的概率。 表示t 时刻、 （x 、y 、z ）处、单位体积内发现粒子的几率。 3.自由电子的能级密度 能级密度即状态密度。 dN 为E 到E+dE 范围内总的状态数。代表单位能量范围内所能容纳的电子数。 4.费米能级 在0K 时，能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满，能量大于费米能级的全部为空。故费米能是0K 时金属基态系统电子所占有的能级最高的能量。 5.晶体能带理论 假定固体中原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，称单电子近似。用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论，称能带理论。 6.导体，绝缘体，半导体的能带结构 根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，因而导电电子的浓度很 大。在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带E g ，电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄(E g 小) ，电子跃迁比较容易 1.电导率 是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两 端 时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。电导率 是以欧姆定律定义为电流密度 和电场强度 的比率： κ=1/ρ 2.金属—电阻率与温度的关系 金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，当电子波通过一个理想品体点阵时(0K)，它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子被才受到散射(不相干散射)，这就是金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原于、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 金属电阻率在不同温度范围与温度变化关系不同。一般认为纯金属在整个温度区间产生电阻机制是电子-声子（离子）散射。在极低温度下，电子-电子散射构成了电阻产生的主要机制。金属融化，金属原子规则阵列被破坏，从而增强了对电子的散射，电阻增加。 3.离子电导理论 离子电导是带有电荷的离子载流子在电场作用下的定向移动。一类是晶体点阵的基本离子，因热振动而离开晶格，形成热缺陷，离子或空位在电场作用下成为导电载流子，参加导电，即本征导电。另一类参加导电的载流子主要是杂质。 离子尺寸，质量都远大于电子，其运动方式是从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置。离子导电是离子在电场作用下的扩散。其扩散路径畅通，离子扩散系数就高，故导电率高。 4.快离子导体（最佳离子导体，超离子导体） 具有离子导电的固体物质称固体电解质。有些
水力学实验 参考答案 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指p z +，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 （3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，
m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。 6、用该实验装置能演示变液位下的恒定水流吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C 进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定水流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C 点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称这为马利奥特容器的变液位下恒定流。