《拉伸、压缩实验》word版

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1、金属材料的压缩试验[实验目的]1、测定低碳钢的压缩屈服极限σsc。2、测定铸铁的抗拉强度σbc。3、观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象（主要是变形和破坏形式）。4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）压缩机械性能的特点。[使用设备]图3－1侧向无约束圆柱体试样万能试验机、游标卡尺等。[试样]本试验我们采用机加工的侧向无约束的φ10×20的圆柱体低碳钢试样和φ10×15的圆柱体铸铁试样（见图3－1）。[实验原理]将试样放在试验机的两压板之间，开动试验机缓慢进行加载，使试样受到缓慢增加的压力作用，示力指针缓慢匀速转动，

2、并利用试验机的绘图装置自动绘出压缩图（见图3－2）。（a）低碳钢压缩图（b）铸铁压缩图图3－3压缩试验时图3－2试验机绘出的压缩图的球形承垫由于试样两端不可能理想的平行，试验时必须使用球形承垫（见图3－3），并且试样应置于球形承垫中心，藉以球形承垫的自动调节作用实现试样的轴向受压。1、低碳钢的压缩试样开始变形时服从虎克定律，压缩曲线呈直线（见图3－2a）。在开始出现变形增长很快的非线性小段时，表示材料到达了屈服，但这时并不象拉伸那样有明显的屈服阶段，只是示力指针暂停转动或稍有返回，这暂停或返回的最小值即为压缩屈服荷载Psc。

3、此后，图形呈曲线上升，材料产生显著的残余变形，试样长度显著缩短，而直径增大。由于试验机压板与试样两端面之间的摩擦力，使试样两端的横向变形受到阻碍，因而试样被压成鼓形。随着荷载的逐渐增加，塑性变形迅速增长，试样的横截面面积也随之增大，而增大的面积又能承受更大的荷载，因此试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼状而不破裂，所以无法测出其最大荷载Pbc和抗压强度σbc。根据测出的压缩屈服荷载Psc，由公式σsc=Psc/S0即可求出材料的压缩屈服极限。2、铸铁的压缩图3－4铸铁试样压缩下的破坏铸铁试样在压缩时与拉伸明显不同，其压缩曲线上虽然

4、仍没有明显的直线阶段和屈服阶段，但曲线明显变弯（见图3－2b），表明试样在达到最大荷载Pbc前就出现了明显的塑性变形，而其最大荷载Pbc也要比拉伸时的Pb大很多倍。当荷载达到最大荷载Pbc后稍有下降，然后破裂，并能听到沉闷的破裂声。铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成450角的斜面上破裂（见图3－4），此破坏主要是由剪应力引起的。由公式σbc=Pbc/S0即可求出材料的抗压强度。[实验步骤]1、样尺寸测量：用游标卡尺在试样标距中点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其算术平均值，并计算其截面面积S0。2、试验机准备：估计试验

5、所需的最大荷载，选择合适的量程，配以相应的砝码砣，然后指针调零，并调整上下压板间距离合适，检查绘图装置工作是否正常。3、安装试样：将试样准确地置于下垫板中心（要注意试样纵轴中心线应与压头轴线重合）。4、进行试验：上升活动平台，使试样与上压板缓慢接触，并保证匀速加载。根据国标规定，在弹性（或接近弹性）范围，采用控制应力速率的方法，其速率控制在1～10MPa/s范围内；在明显塑性变形范围，采用控制应变速率的方法，其速率控制在0.0005～0.0001/s范围内。对于低碳钢试样，在加载过程中要注意观察示力指针的转动情况和绘图纸上的

6、压缩图（同时注意控制送油阀使送油速率合适，若送油速率太快就观察不到屈服时指针的停顿或返回，若送油速率太慢则在材料尚未屈服时指针也会停顿，无法准确地判断真实的屈服），以便及时而正确地测定屈服荷载Psc，并记录下来。超过屈服阶段后，继续加载，使试样稍压扁即可停止试验。对于铸铁试样，加载至试样破坏为止，并记录最大荷载Pbc。5、归整实验设备：取下试样，观察试样破坏后的形状和断口形貌，并测量其尺寸。6、结束试验：完成全部测量后，将试验数据记录、试验机所绘的曲线图和实验卡片一并交指导教师检查验收、签字认可后方可离开实验室。[数据记录]

7、表3－1、试样原始尺寸材料长度L0/mm直径d0/mm横截面积S0/mm212平均低碳钢铸铁表3－2、试验数据记录及处理材料屈服荷载Psc/KN屈服极限σsc/MPa最大荷载Pbc/KN抗压强度σbc/MPa低碳钢╱╱铸铁╱╱表3－3、试样破坏后尺寸材料长度L1/mm最大直径d1/mm断面角度α/°12平均铸铁[实验报告要求]1、按要求进行数据处理。2、按标准格式书写出完整的实验报告（内容要完整全面）。3、实验报告中要画出试样破坏后形状示意图（特殊断面的正视图，按试样破坏后尺寸取一定比例画，并标出裂纹位置）。4、分析说明为什

8、么低碳钢压缩时测不出Pbc，而铸铁压缩时会在与轴线大约成450角的斜面上破坏？[思考题]*1、在压缩试验中，对压缩试样有何要求？为什么？2、分别比较低碳钢和铸铁在轴向拉伸和压缩下的力学性能。3、根据低碳钢和铸铁的拉伸及压缩试验结果，比较塑性材料与脆性材料的力学性能以及它们的破坏形式，并说明