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1、C 61材料的拉伸压缩实验、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。、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 如图2所示：1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）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行数据采集，A/D转换和
2、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1,此阶段称为弹性阶段。 屈服阶段（B-。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，必须缓慢而均匀地加载，并应用 s=FS A （A0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 达到强度载荷Fb
3、后，在试件的某一局部发生显着变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应 用公式b=E/Ao计算强度极限（Ao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li l 0l 0100% ,AoAiA0100%式中，l。、li为试件拉伸前后的标距长度,Ai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。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
4、，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
5、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li及断口处的
6、最小直径di （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do,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的中心，如放偏的话对试验结果甚至是试验机都有
7、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、实验报告内容及要求1、绘制拉伸曲线(F-l曲线)。力一位移曲线121620242832364080 6 2 8 4-0628404 3 3 2 2 2 1 1mni低碳钢拉伸曲线力一位移曲线086J20864 2 02- 1 1 1 1 14* Q OL2 L6 22.42.83.23.6000001nun铸铁拉伸曲线kN力一位移曲线mm在缩曲线1力-位移曲线mm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 sMPa强度 极
8、限 b/ MPa延伸率/%断面收缩率/%截面尺寸do/mm截面 面积Ao/2mm2标距长度10/mm断口截面尺寸do/mm截面面积Ai/2mm2标距长度11/mm测 量部 位测 量数 值平均 值do测 量数 值平 均 值di低碳钢上1中下3、压缩实验数据3、计算铸铁压缩实验的强度极限bo第一根直径（mm）平均高（mm）第二根材料冲击实验、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k值。3、了解冲击试验方法。、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
9、U形缺口或V形缺口试件。四、实验步骤及注意事项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：正式试验开始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，摆锤靠自重绕轴开始进行冲击；(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M即为回零误差，此值经校正后应不大
10、于此摆锤标称能量值的%。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：1e N6 N110此值应不大于此摆锤标称能量值的%。3、正式试验：按“取摆”键，摆锤逆时针转动上扬，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k W (Nm
11、/A cm2)低碳钢铸铁低碳钢低碳钢材料的扭转实验、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极限。、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相同，如下图 1所示。为防止打滑，试件的夹持段宜为 类矩形：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）0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，i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
12、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1引起拉断破坏。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行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到T 曲线，T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T与 成比例，截面上的剪应力是线性分布，如图4(a)所so由于这时截面内部的剪应力示。此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限 小于s,故试件仍具有承载能力，T 曲线呈继续上升的趋势。扭矩超过 Tp后，截面上 的剪应力分布不再是线性的，如
13、图4(b)所示。在截面上出现了一个环状塑性区，并随着T的 增长，塑性区逐步向中心扩展，T 曲线稍微上升，直至B点趋于平坦，截面上各点材料 完全达到屈服，这时的扭矩即为屈服扭矩 Ts,如图4(c)所/J o剪切屈服极限为:(1)3?Tsd3式中，wt d一是实心试件的抗扭截面模量(或称抗扭截面系数)sTTp时的剪应力分布TpT Ts时的剪应力分布TTs时的剪应力分布(a)(b)图4(c)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Ts后，增4 - Wt加很快，而T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Tb剪切强度极限为：但是，为了试验结果相互之间的可比性，根据国标GB/T 10128 1988规定，低碳钢扭转屈服点和抗扭强度采用下式计算：TssWtWt铸铁材料的T曲线如图5所示，从开始受扭直到破坏，近似为一直线， 故近似地按弹性应力公式计算：Tb b(4)Wt五、实验步骤及注意事项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do在低碳钢试件表面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：按试验机一计算机一打印机的顺序开机，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
