材料拉伸压缩实验报告

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1、材料的拉伸压缩实验材料的拉伸压缩实验一、实验目的一、实验目的1. 观察试件受力和变形之间的相互关系；2. 观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物 理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。3. 测定拉伸时低碳钢的强度指标（s、b）和塑性指标（、） ；测定压 缩时铸铁的强度极限b。4. 学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。二、实验设备二、实验设备1. 微机控制电子万能试验机；2. 游标卡尺。三、实验材料三、实验材料拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图 1 所示，压缩实验所用试件（材 料：铸铁）如图 2 所示：图 1 拉伸试件 图 2 压缩试件四、实验原理四、实验原理1

2、、拉伸实验低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D 转换和处理，并输入计算机，得到 F-l 曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图 3。对于低碳钢材料，由图 3 曲线中发现 OA 直线，说明 F 正比于l，此阶段 称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加 很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B点为上屈服点， 它受变形大小和试件等因素影响；B 点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以 工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷 Fs 时，必须缓慢d0l0 l而均匀地加载，并应用s=Fs/ A0（A0为试件变形前的横截面积）计

3、算屈服极限。图 3 低碳钢拉伸曲线屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶 段。当载荷达到强度载荷 Fb后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减 小，直至试件断裂。应用公式b=Fb/A0计算强度极限（A0为试件变形前的横截 面积） 。根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率和端 面收缩率，即，%100001lll%100010AAA式中，l0、l1为试件拉伸前后的标距长度，A1为颈缩处的横截面积。2、压缩实验铸铁试件压缩过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D 转 换和处理，并输入计算机，得到 F-l 曲线，即铸铁压缩曲线，见图 4。

4、图 4 铸铁压缩曲线对铸铁材料，当承受压缩载荷达到最大载荷 Fb时，突然发生破裂。铸铁试 件破坏后表明出与试件横截面大约成 4555的倾斜断裂面，这是由于脆性材 料的抗剪强度低于抗压强度，使试件被剪断。材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。铸铁受压 时曲线上没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形。由于试 件承受压缩时，上下两端面与压头之间有很大的摩擦力，使试件两端的横向变 形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。铸铁压缩实验的强度极限：b=Fb/A0（A0为试件变形前的横截面积） 。五、实验步骤及注意事项五、实验步骤及注意事项1、拉伸实验步骤（1）试件准备：在试件上划出

5、长度为 l0的标距线，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 d0。（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。按照“软件使用手册” ，运行配套软件。（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已 安装好，对夹具进行检查。（4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消 除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在 下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。（5）开始实验：点击主机小键盘上的试样保护键，消除夹持力；位移

6、清零； 按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。（6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧， 用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度 l1及断口处的最小直径 d1（一般从 相互垂直方向测量两次后取平均值） 。2、 压缩实验步骤（1）试件准备：用游标卡尺在试件中点处两个相互垂直的方向测量直径 d0，取其算术平均值，并测量试件高度 h0。（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。按照“软件使用手册” ，运行配套软件。（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已 安装好，对夹具进行检查。（4）放置试件：试验力清零；把试

7、件放在压盘中间，通过小键盘调节横梁 位置，通过肉眼观察，到上压盘离试件上平面还有一定缝隙时停止。 （注意： 尽量将试件放在压盘中心，如放偏的话对试验结果甚至是试验机都有影响。 ）（5）开始实验：位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实 验。（6）记录数据：试件压断后，取下试件；记录强度载荷 Fb。六、实验数据记录及处理结果六、实验数据记录及处理结果1.低碳钢 F-l 拉伸曲线力-位移曲线04812162024283236400481216202428323640mmkN2.实验数据及数据处理试件材料低碳钢试件规格上中下 测量部位 121212测量数值10.0810.0410.0210

8、.0610.610.10平均值10.0610.0410.08截面直径mmd /00d10.04截面面积2 0/mmA79.17实验前标距长度mml /0113.5412测量数值 5.725.70断口截面 直径mmd /1平均值1d5.71截面面积2 1/mmA25.61实验后标距长度mml /1147.21屈服载荷kNFS/23.80屈服极限MPas/301强度载荷kNFb/34.48强度极限MPab/436延伸率29.65%断面收缩率67.65%3.铸铁 F-l 压缩曲线力-位移曲线0510152025303540455000.30.60.91.21.51.82.12.42.73mmkN3.铸铁的极限强度：MPabFAFbbb6 .103099. 61 .395494)/(4/22 004.铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂；低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区 域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。这表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开； 而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，发生颈缩，直到断面面积减小到一 定程度时，才瞬时断裂。