实验一二拉伸和压缩实验.doc

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1、实验一拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验是测定材料在静载荷作用下力学性能的一个最基本的实验。工矿企业、研究所一般都用此类方法对材料进行出厂检验或进厂复检，通过拉伸和压缩实验所测得的力学性能指标，可用于评定材质和进行强度、刚度计算，因此，对材料进行轴向拉伸和压缩试验具有工程实际意义。不同材料在拉伸和压缩过程中表现出不同的力学性质和现象。低碳钢和铸铁分别是典型的塑性材料和脆性材料，因此，本次实验将选用低碳钢和铸铁分别做拉伸实验和压缩实验。低碳钢具有良好的塑性，在拉伸试验中弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段尤为明显和

2、清楚。低碳钢在压缩试验中的弹性阶段、屈服阶段与拉伸试验基本相同，但最后只能被压扁而不能被压断，无法测定其压缩强度极限值。因此，一般只对低碳钢材料进行拉伸试验而不进行压缩试验。铸铁材料受拉时处于脆性状态，其破坏是拉应力拉断。铸铁压缩时有明显的塑性变形，其破坏是由切应力引起的，破坏面是沿45～55的斜面。铸铁材料的抗压强度远远大于抗拉强度。通过铸铁压缩试验观察脆性材料的变形过程和破坏方式，并与拉伸结果进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响。一、实验目的1．测定低碳钢的屈服极限（包括、），强度

3、极限，断后伸长率和截面收缩率；测定铸铁拉伸和压缩过程中的强度极限和。2．观察低碳纲的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程中所出现的各种变形现象，分析力与变形之间的关系，即P—曲线的特征。3．掌握材料试验机等实验设备和工具的使用方法。二、实验设备和工具1．液压摆式万能材料试验机。2．游标卡尺(0.02mm)。三、拉伸和压缩试件材料的力学性能、）、、和是通过拉伸和压缩试验来确定的，因此，必须把所测试的材料加工成能被拉伸或压缩的试件。试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有一定影响。为了减少这种影响和便于使各种材料

4、力学性能的测试结果可进行比较，国家标准对试件的尺寸和形状作了统一的规定，拉伸试件应按国标GB／T6397—1986《金属拉伸试验试样》进行加工，压缩试件应按国标GB／T7314—1987《金属压缩试验方法》进行加工。拉伸试件分为比例的和非比例的两种。比例试件应符合如下的关系式中称为标距，用于测量拉伸变形试验段的有效长度；为标距部分的截面积，系数通常为5.65和11.3，前者称为短试件，后者称为长试件。因此，短、长圆形试件的标距长度分别等于5和10。本试验采用为10mm，为10的长比例试件(图1—1)。

5、试件两端较粗的部分为装入试验机夹头中的夹持部分，起传递拉力之用，它的形状及尺寸可根据试验机的夹头形式而定。图1—1拉伸试件压缩试件通常为柱状，横截面为圆形，如图1-2所示。试件受压时，两端面与试验机压头间的摩擦力很大使端面附近的材料处于三向压应力状态，约束了试件的横向变形，试件越短，影响越大，实验结果越不准确。因此，试件应有一定的长度。但是，试件太长又容易产生纵向弯曲而失稳。金属材料的压缩试件通常采用圆试件。铸铁压缩实验时取。图1—2圆柱体压缩试件四、实验原理和方法1．低碳钢拉伸实验低碳钢试件在静拉伸

6、试验中，通常可直接得到拉伸曲线，如图1—3所示。用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变曲线。首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载(加载速度对力学性能是有影响的，速度越快，所测的强度值就越高)，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。图1—3低碳钢拉伸曲线(1)弹性阶段是指拉伸图上的段，没有任何残留变形。在弹性阶段，载荷与变形是同时存在的，当载荷卸去后变形也就恢复。在弹性阶段，存在一比例极限点A，对应的应力为比例极限，此部分载荷与变形是成比例的。(2)屈服阶段对

7、应拉伸图上的BC段。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是由切应力引起的。在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。这种载荷在一定范围内波动而试件还继续变形伸长的现象称为屈服现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存在上屈服点和下屈服点，不加说明，一般都是指下屈服点。上屈服点对应拉伸图中的B点，记为，即试件发生屈服而力首次下降前的最大力值。下屈服点记为，是指不计初始瞬时效应的屈服阶段中的最小力值，注意这里的初始瞬时效应对于液压摆式万能试验机由于摆的回摆惯性尤其

8、明显，而对于电子万能试验机或液压伺服试验机不明显。图1—4常见屈服曲线一般通过指针法或图示法来确定屈服点，综合起来具体做法可概括为：当屈服出现一对峰谷时，则对应于谷低点的位置就是屈服点；当屈服阶段出现多个波动峰谷时，则除去第一个谷值后所余最小谷值点就是屈服点。图1-4给出了几种常见屈服现象和、的确定方法。用上述方法测得屈服载荷，分别用式(1-1)、式(1-2)、式(1—3)计算出屈服点、下屈服点和上屈服点。=(1—1)=(1—2)=(1—3)(3)强化阶