拉压,扭转材料力学实验指导

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1、实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的要求1•测定低碳钢的流动极限bs、强度极限0,、延伸率5、截而收缩率P和铸铁的强度极限<7bo2.低碳钢和铸铁在拉伸过程屮表现的现象，绘出外力和变形间的关系Illi线（F-A厶Illi线）。3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。二、实验设备和仪器CMT5504/5105电子万能试验机、游标卡尺等图1・1CMT5504/5105电了力•能试验机三、拉伸试件金属材料拉伸实验常川的试件形状如图所示。图中工作段长度/称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形來测定，两端较粗部分是为了

2、便于装入试验机的夹头内。图1-2拉伸试件低碳钢拉伸试件原状态图断口铸铁拉伸I丿q、实验原理和方法1.低碳钢拉伸实验低碳钢试件在静拉伸试验小，通常可〕T•接得到拉伸曲线，如图1—3所示。川准确的拉伸Illi线可血接换算出应力应变/一£川1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，所测的强度值就越髙)，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其屮前三个阶段是均匀变形的。O•；•,A7图1-3低碳钢拉伸Illi线(1)弹性阶段是指拉伸图上的0/段，没冇任何残留变形。在弹性阶段，载

3、荷与变形是同吋存在的，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)屈服阶段对应拉仲图上的BC段。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是山切应力引起的。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述继续变形伸长的现彖称为屈服现象。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Fsu，即试件发生屈服而力首次下降前的最大力

4、值。下加服点记为Fsz，是指不计初始瞬吋效应的丿出: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明显，而对于电子万能试验机或液压伺服试验机不明显。bs=FIFsu〔"o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)强化阶段对•应于拉伸图中的CD段。变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。这也表叨材料耍继续变形，就耍不断增加载荷。在强化阶段如杲卸载，弹性变形会随Z消失，塑性变形将会永久保帘下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段

5、平行。卸载后重新加载时，加载线仍与弹性阶段平行。重新加载后，材料的比例极限明显捉高，而塑性性能会相应下降。这种现象称之为冷作硬化。冷作硬化是金属材料的宝贵性质之一。工程中利用冷作硬化工艺的例子很多，如挤压、冷拔等。D点是拉伸曲线的最高点，载荷为代，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为巧，用式(1-4)计算巧二几/血(M)(1)颈缩阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最人值后，幫性变形开始局部进行。这是因为在最人载荷点以后，冷作硕化跟不上变形的发展，由于材料本身缺陷的存在，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成颈缩。颈缩阶段，承

6、载而积急剧减小，试件承受的载荷也不断下降，直至断裂。断裂后，试件的弹性变形消失，塑性变形则永久保留在破断的试件上。材料的塑性性能通常川试件断后残留的变形來衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率力和断面收缩率妙来表示，计算公式为5=(1,-/o)//oxlOO%(1-5)屮=(Ao—/J//。X100%(1-6)式小，/。、力。分别表示试件的原始标距和原始面积；厶、出分别表示试件标距的断后长度和断口面积。鴉性材料颈缩部分的变形在总变形屮占很人比例，研究表明，低碳钢试件颈缩部分的变形占塑性变形的80%左右，见图1・5。测定断后伸长率时

7、，颈缩部分及其彫响区的塑性变形都包含在内，这就要求断口位置到最邻近的标距线大于厶/3,此时可直接测量试件标距两端的距离得到厶o否则就要川移位法使断口居于标距的中央附近。若断口落在标距Z外则试验无效。1.铸铁拉伸实验铸铁是典型的脆性材料，拉伸Oil线如图1・7所示，可以近似认为经弹性阶段氏接断裂。断裂面平齐且为闪光的结晶状组织，说明是由拉应力引起的。其强度指标也只有抗拉强度%用实验测得的最大力值代，除以试件的原始面积昇。，就得到铸铁的抗拉强度CT,即图1-7铸铁拉伸曲线图五、实验方法与步骤（一）、拉伸实验：1、低碳钢的试件的准备：

8、在试件屮段取标距/=5d既50mm在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在侮处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。铸铁拉仲试件的准备用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三