拉压扭转材料力学实验指导书

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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、强度极限、延伸率、截面收缩率和铸铁的强度极限。２．低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（曲线）。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电子万能试验机23三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用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来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。图1-2拉伸试件低碳钢拉

2、伸铸铁拉伸四、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23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

3、形是成比例的。(2)屈服阶段对应拉伸图上的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明显，而

4、对于电子万能试验机或液压伺服试验机不明显。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23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。这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。在强化阶段如果卸载，弹性变形会随之消失，塑性变形将会永久保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。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提高，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

5、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，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为，用式（1-4）计算=(1-4)(4)颈缩阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最大值后，塑性变形开始局部进行。这是因为在最大载荷点以后，冷作硬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，承载面积急剧减小，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用试件断后残留的变形来衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸

6、长率和断面收缩率来表示，计算公式为(1-5)(1-6)式中，、分别表示试件的原始标距和原始面积；、分别表示试件标距的断后长度和断口面积。塑性材料颈缩部分的变形在总变形中占很大比例，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，颈缩部分及其影响区的塑性变形都包含在之内，这就要求断口位置到最邻近的标距线大于，此时可直接测量试件标距两端的距离得到。否则就要用移位法使断口居于标距的中央附近。若断口落在标距之外则试验无效。2．铸铁拉伸实验铸铁是典型的脆性材料，拉伸曲线如图1-7所示，可以近似认为经弹性阶段直

7、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，除以试件的原始面积，就得到铸铁的抗拉强度，即=/(1-7)23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：在试件中段取标距既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（在每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。铸铁拉伸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处直径取最小值作为计算试件横截面面积用

8、。２、操作步骤：1）、开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源；2）、鼠标点击CMT5504/5105电子万能试验机SANS图标，进入联机参数界面，进入控制操作界面；3）、点击右侧上下按键使