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1、-C 61材料的拉伸压缩实验一、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ss、sb和塑性指标d、y；测定压缩时铸铁的强度极限sb。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1. 微机控制电子万能试验机；2. 游标卡尺。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：d0l0l图1 拉伸试件 图2 压缩试件四、实验原理1、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展数据采集，A
2、/D转换和处理，并输入计算机，得到F-Dl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Dl，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段B-C常呈锯齿形，表示载荷根本不变，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。下屈服点比拟稳定，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，必须缓慢而均匀地加载，并应用ss=Fs/ A0A0为试件变形前的横截面积计算屈服极限。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。当载荷到达强度载荷F
3、b后，在试件的*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sb=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d和端面收缩率y，即，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展数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-Dl曲线，即铸铁压缩曲线，见图4。图4 铸铁压缩曲线对铸铁材料，当承受压缩载荷到达最大载荷Fb时，突然发生破裂。铸铁试件破坏后说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
4、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：sb=Fb/A0A0为试件变形前的横截面积。五、实验步骤及考前须知1、拉伸实验步骤1试件准备：在试件上划出长度为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
5、，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。假设夹具已安装好，对夹具进展检查。4夹持试件：假设在上空间试验，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；假设在下空间试验，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开场实验：点击主机小键盘上的试样保护键，消除夹持力；位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进展实验。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
6、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。假设夹具已安装好，对夹具进展检查。4放置试件：试验力清零；把试件放在压盘中间，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顿。注意：尽量将试件放在压盘的中心，如放偏的话对试验结果甚至是试验机都有影响。5开场实验：位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进展实验。6记录数据：试件压断后，取下试件；记录强度载荷Fb。六、实验报告内容及要
7、求1、绘制拉伸曲线F-Dl曲线。 低碳钢拉伸曲线铸铁拉伸曲线压缩曲线1压缩曲线22、拉伸实验数据及计算结果处理。实验材料试件规格实 验 前实 验 后屈服极限ss/ MPa强度极限sb/ MPa延伸率d/%断面收缩率y/%截面尺寸d0/mm截面面积A0/ mm2标距长度l0/ mm断口截面尺寸d0/mm截面面积A1/ mm2标距长度l1/ mm测量部位测 量数 值平均值d0测 量数 值平均值d1低碳钢上10.0610.0310.03316.05111.045.45.491.61142.8675.94109.3228.6671.0110.00中10.1010.0810.065.4下10.1210.
8、1010.083、压缩实验数据第一根直径mm平均高mm7.907.9020.007.887.92第二根6.886.906.926.90 9.203、计算铸铁压缩实验的强度极限sb。材料冲击实验一、实验目的1、观察分析低碳钢材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌。2、测定低碳钢材料的冲击韧度ak值。3、了解冲击试验方法。二、实验设备1、液晶全自动金属摆锤冲击试验机。2、游标卡尺。三、实验材料本实验采用GB/T 2291994标准规定的10mm10mm55mm U形缺口或V形缺口试件。四、实验步骤及考前须知1、测量试件缺口处尺寸，测三次，取平均值，计算出横截面面积。2、检查回零误差和能量损失：正式试
9、验开场前在支座上不放试件的情况下空打一次：1取摆：按取摆键，摆锤逆时针转动；2退销：按退销键，保险销退销；3冲击：按冲击键，挂/脱摆机构动作，摆锤靠自重绕轴开场进展冲击；4放摆：按放摆键，保险销自动退销，当摆锤转至接近垂直位置时便自动停摆；5清零：按清零键，使摆锤角度值复位为零。注意：必须在摆锤处于垂直静止状态时方可执行此动作。第一次空打后显示屏上显示的空打冲击吸收功N1即为回零误差，此值经校正后应不大于此摆锤标称能量值的0.1%。继续空打五次，记下第六次空打冲击吸收功N6，则摆锤在摆动中由于空气和摩擦阻力造成的能量损失为： 此值应不大于此摆锤标称能量值的0.5%。3、正式试验：按取摆键，摆锤
10、逆时针转动上扬，触动限位开关后由挂摆机构挂住，保险销弹出，此时可在支座上放置试件注意试件缺口对中并位于受拉边。然后顺序执行以上 取摆、退销、冲击、放摆动作。显示屏上将显示该试件的冲击吸收功和相应的冲击韧度。4、摆锤抬起后，严禁在摆锤摆动范围内站立、行走和放置障碍物。五、实验数据记录及结果处理材 料试件缺口处横截面积A(cm2)冲击功W(Nm)冲击韧度 (Nm/ cm2)低碳钢0.868123.542142.329铸铁0.8621.8672.166低碳钢 低碳钢材料的扭转实验一、实验目的1、 观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。2、 测定低碳钢的剪切屈服极限和强度极限。3、 测定铸铁的剪切强度
11、极限。二、实验设备1、微机控制电子扭转试验机。2、游标卡尺。三、实验试件实验所用试件与拉伸试件标准一样，如下列图1所示。为防止打滑，试件的夹持段宜为类矩形：图1四、实验原理圆柱形试件在扭转时，横截面边缘上任一点处于纯剪切应力状态图2。由于纯剪切应力状态是属于二向应力状态，两个主应力的绝对值相等，大小等于横截面上该点处的剪应力，与轴线成45角。圆杆扭转时横截面上有最大剪应力，而45斜截面上有最大拉应力，由此可以分析低碳钢和铸铁扭转时的破坏原因。由于低碳钢的抗剪强度低于抗拉强度，试件横截面上的最大剪应力引起沿横截面剪断破坏；而铸铁抗拉强度低于抗剪强度，试件由与杆轴线成45的斜截面上的引起拉断破坏。
12、TT图2在低碳钢试件受扭过程中，通过扭矩传感器和扭角传感器进展数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到曲线，曲线也叫扭转图，如图3所示。图中起始直线段OA表示试件在这个阶段中的成比例，截面上的剪应力是线性分布，如图4(a)所示。此时截面周边上的剪应力到达了材料的剪切屈服极限。由于这时截面内部的剪应力小于，故试件仍具有承载能力，曲线呈继续上升的趋势。扭矩超过后，截面上的剪应力分布不再是线性的，如图4(b)所示。在截面上出现了一个环状塑性区，并随着的增长，塑性区逐步向中心扩展，曲线稍微上升，直至B点趋于平坦，截面上各点材料完全到达屈服，这时的扭矩即为屈服扭矩，如图4(c)所示。CBATbTs
13、TpO图3剪切屈服极限为： 1式中，是实心试件的抗扭截面模量或称抗扭截面系数。时的剪应力分布时的剪应力分布时的剪应力分布a b c图4继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。从图3看出，当扭矩超过后，增加很快，而增加很小，BC近似一根不通过坐标原点的直线。在C点时，试件被剪断，此时的扭矩为最大扭矩。剪切强度极限为： (2)但是，为了试验结果相互之间的可比性，根据国标GB/T 101281988规定，低碳钢扭转屈服点和抗扭强度采用下式计算： (3)铸铁材料的曲线如图5所示，从开场受扭直到破坏，近似为一直线，故近似地按弹性应力公式计算： 4Tb图5五、实验步骤及考前须知1、试件准备：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d。在低碳钢试件外表画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。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。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。3、装夹试件：1先将一个定位环夹套在试件的一
