工程力学实验指导

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1、拉伸、压缩、扭转实验一．实验目的1．测定低碳钢拉伸时的屈服极限ReL，强度极限Rm，断后伸长率A11.3和断面收缩率Z；2．测定铸铁拉伸时的强度极限Rm；3．观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等），并绘出拉伸曲线；4．观察并比较低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象；图1.1电子万能材料试验机5．观察并比较低碳钢、铸铁扭转时的变形和破坏现象；6．熟悉试验机和其他有关仪器的使用。二．实验仪器和设备1．CSS-44100电子万能材料试验机，见图1.1；2．CSS-44300万能材料试验机；3．ND-500C电子扭转试

2、验机；4．游标卡尺及划线机；5．拉伸试件、压缩试件、扭转试件。三．实验原理和方法1．拉伸实验原理和方法本实验是通过拉伸试验来确定低碳钢材料的拉伸力学性能Rel、Rm、A11.3、Z和铸铁材料的拉伸力学性能Rm。试验试件采用按国标（GB6397-86）加工成的标准圆截面试件，如图1.2所示，取L0—试件原始标距；d0—试件原始直径。图1.2拉伸试件用CSS-44100电子万能试验机对试件加载，根据（GB228-2002）对试件进行测定。试验时，利用CSS-44100电子万能试验机的计算机操作系统，输入有关参数，从计算机显示器上可

3、观察到试件的整个拉伸过程。对于低碳钢，有四个阶段（弹性、屈服、强化、颈缩阶段）。屈服阶段（B’-C）常呈锯齿形，如图1.3所示。上屈服点B’受变形速度和试件形式等影响较大，而下屈服点B22则比较稳定，故工程中均以B点所对应的载荷作为材料的屈服载荷Fs，称为下屈服载荷Fsl。过了屈服阶段，继续加载，曲线上升，直至到达D点，达到最大载荷值Fm，工程中Fm即为强度极限Rm所对应的载荷。过了D点，拉伸曲线开始下降，这时可观察到试件在某一截面附近产生的局部变形，既有颈缩现象，直至E点试件断裂。图1.3拉伸曲线对于铸铁，由于拉伸时的塑性变

4、形很小，因此在变形（主要是弹性变形）很小时，就达到了最大载荷，而突然断裂，没有屈服阶段和颈缩现象。断裂时的载荷Fm即为强度极限Rm所对应的载荷。根据试验测定的载荷和试件的几何尺寸，根据计算公式就可得到材料拉伸时的力学性能。用CSS-44100电子万能材料试验机进行材料的拉伸性能测定时，不但可以绘出被测材料的拉伸曲线图，根据测得的载荷计算得到Rel、Rm、A11.3、Z指标，同时可以直接输入试件的几何尺寸及有关参数，由计算机计算得到Rel、Rm、A11.3、Z。2．拉伸实验步骤1)试件准备*低碳钢试件(a).在低碳钢试件长度L0

5、=100mm的标距内，用刻线机每隔10mm刻一圆周线，即在长度标距内均匀地分为10格，以便观察试件变形沿轴向分布的情况和计算断后伸长率。铸铁试件不需要划圆周线。(b).用游标卡尺在标距两端和中间部位，分别沿互相垂直的两个方向各测量一次直径，并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。*铸铁试件22用游标卡尺在试件两端和中间部位，分别沿互相垂直的两个方向各测量一次直径，并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。分别对低碳钢试件、铸铁试件进行试验。2)试验机准备根据CSS-44100电子万能材料试验机的试验步骤，打开

6、EDC系统电源，打开计算机，根据计算机提示（祥见CSS-44100电子万能材料试验机试验操作说明），输入有关参数，系统进入试验状态。3)安装试件先将试件装夹在上夹头中，然后操作手动盒移动横梁至合适位置，把试件下端夹持在下夹头中。4)进行实验根据计算机提示（或根据计算机操作详细说明）进行试验，直至试件拉断，系统退出试验状态。对于低碳钢试件则进行下一步；对于铸铁试件则根据计算机提示打印拉伸曲线图和试验结果。5)低碳钢试件断后标距测量和断口直径测量（铸铁试件没有这一步）(a).测量断后标距将被拉断试件的两段断口对齐并靠紧，如果断口到

7、邻近标距点的距离大于1/3L0，则用游标卡尺直接测量断后的标距长度，此长度即为Lu。若断口到邻近标距点的距离小于1/3L0，则需进行断口移中计算，计算所得长度即为断后标距Lu。(b).测量断口直径在断口处（即颈缩最细处）沿互相垂直方向各测量一次直径，取其平均直径du。将Lu、du根据计算机提示输入。根据计算机提示打印出低碳钢的拉伸曲线图和试验结果。四．压缩、扭转实验原理和方法本次实验对压缩和扭转实验的要求是观察其变形过程和破坏现象，并分析引起破坏的原因，因此实验原理和方法不在此祥叙。五．实验结果处理1．以表格形式处理实验结果，

8、计算低碳钢材料的拉伸力学性能Rel、Rm、A11.3、Z和铸铁材料的拉伸力学性能Rm。2．绘出低碳钢材料和铸铁材料拉伸、压缩、扭转破坏断口简图。3．附电子万能材料试验机拉伸曲线图。附实验数据记录和结果处理参考表六．思考题1．测定材料的力学性能为什么要用标准试件？2．材料拉伸时