材料拉伸與壓縮試驗(yàn)報(bào)告

1、青海大學(xué)_-_機(jī)械工程學(xué)院-12級(jí)因材施教材料的拉伸壓縮實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 研究低碳鋼、鑄鐵的應(yīng)力一一應(yīng)變曲線拉伸圖。2確定低碳鋼在拉伸時(shí)的機(jī)械性能（比例極限Rp、下屈服強(qiáng)度ReL、強(qiáng)度極限Rm、延伸率A、斷面收縮率Z等等）。3. 確定鑄鐵在拉伸時(shí)的力學(xué)機(jī)械性能。4. 研究和比較塑性材料與脆性材料在室溫下單向壓縮時(shí)的力學(xué)性能。【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】1. 微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；2. 游標(biāo)卡尺。3、記號(hào)筆4、低碳鋼、鑄鐵試件【實(shí)驗(yàn)原理】1、拉伸實(shí)驗(yàn)低碳鋼試件拉伸過(guò)程中，通過(guò)力傳感器和位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計(jì)算機(jī)，得到 Fl曲線，即低碳鋼拉伸曲線，見圖1。對(duì)于低碳鋼材料，由圖1曲線

2、中發(fā)現(xiàn)0A直線，說(shuō)明F正比于厶I,此階段稱 為彈性階段。屈服階段（B-C）常呈鋸齒形，表示載荷基本不變，變形增加很快， 材料失去抵抗變形能力，這時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)屈服點(diǎn)。其中，B 點(diǎn)為上屈服點(diǎn)，它受變形大小和試件等因素影響；B點(diǎn)為下屈服點(diǎn)。下屈服點(diǎn)比較穩(wěn)定，所以工程上均 以下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷作為屈服載荷。測(cè)定屈服載荷 Fs時(shí)，必須緩慢而均勻地 加載，并應(yīng)用 WFs/ Ao （Ao為試件變形前的橫截面積）計(jì)算屈服極限。圖1低碳鋼拉伸曲線屈服階段終了后，要使試件繼續(xù)變形，就必須增加載荷，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段當(dāng)載荷達(dá)到強(qiáng)度載荷Fb后，在試件的某一局部發(fā)生顯著變形，載荷逐漸減小， 直至試件斷裂。應(yīng)用公式c=Fb/

3、Ao計(jì)算強(qiáng)度極限(Ao為試件變形前的橫截面積)根據(jù)拉伸前后試件的標(biāo)距長(zhǎng)度和橫截面面積，計(jì)算出低碳鋼的延伸率 和端 面收縮率=即100%，上 A1 100%Ao式中，Io、li為試件拉伸前后的標(biāo)距長(zhǎng)度,Ai為頸縮處的橫截面積2、壓縮實(shí)驗(yàn)和處理，并輸入計(jì)算機(jī)，得到 F：l曲線，即鑄鐵壓縮曲線，見圖2材料壓縮時(shí) 力與變形關(guān)系曲對(duì)鑄鐵材 大載荷Fb時(shí)，突 后表明出與試件 斜斷裂面，這是 于抗壓強(qiáng)度，使鑄鐵試件壓縮過(guò)程中，通過(guò)力傳感器和位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換料，當(dāng)承受壓縮載荷達(dá)到最 然發(fā)生破裂。鑄鐵試件破壞 橫截面大約成4555的傾 由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低 試件被剪斷。的力學(xué)性質(zhì)可以由壓縮

4、時(shí)的 線表示。鑄鐵受壓時(shí)曲線上沒(méi)有屈服階段，但曲線明顯變彎，斷裂時(shí)有明顯的塑性變形。由于試件承受壓縮 時(shí)，上下兩端面與壓頭之間有很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙， 故壓縮后試件呈鼓形。鑄鐵壓縮實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)度極限：-b=F b/Ao (Ao為試件變形前的橫截面積)?！緦?shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)】1、拉伸實(shí)驗(yàn)步驟(1) 試件準(zhǔn)備：在試件上劃出長(zhǎng)度為 Io的標(biāo)距線，在標(biāo)距的兩端及中部三 個(gè)位置上，沿兩個(gè)相互垂直方向各測(cè)量一次直徑取平均值，再?gòu)娜齻€(gè)平均值 中取最小值作為試件的直徑do。(2) 試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備：按試驗(yàn)機(jī) 計(jì)算機(jī) 打印機(jī)的順序開機(jī)，開機(jī)后須預(yù)熱 十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊(cè)”，運(yùn)行配套軟件

5、。(3) 安裝夾具：根據(jù)試件情況準(zhǔn)備好夾具，并安裝在夾具座上。若夾具已 安裝好，對(duì)夾具進(jìn)行檢查。(4) 夾持試件：若在上空間試驗(yàn)，則先將試件夾持在上夾頭上，力清零消 除試件自重后再夾持試件的另一端；若在下空間試驗(yàn)，則先將試件夾持在下 夾頭上，力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端。(5) 開始實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)擊主機(jī)小鍵盤上的試樣保護(hù)鍵，消除夾持力；位移清零；按運(yùn)行命令按鈕，按照軟件設(shè)定的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（6）記錄數(shù)據(jù)：試件拉斷后，取下試件，將斷裂試件的兩端對(duì)齊、靠緊， 用游標(biāo)卡尺測(cè)出試件斷裂后的標(biāo)距長(zhǎng)度li及斷口處的最小直徑di （般從相 互垂直方向測(cè)量?jī)纱魏笕∑骄担?壓縮實(shí)驗(yàn)步驟（1） 試件準(zhǔn)備：

6、用游標(biāo)卡尺在試件中點(diǎn)處兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)量直徑do, 取其算術(shù)平均值，并測(cè)量試件高度 ho。（2）試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備：按試驗(yàn)機(jī) 計(jì)算機(jī) 打印機(jī)的順序開機(jī)，開機(jī)后須預(yù)熱 十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊(cè)”，運(yùn)行配套軟件。（3）安裝夾具：根據(jù)試件情況準(zhǔn)備好夾具，并安裝在夾具座上。若夾具已 安裝好，對(duì)夾具進(jìn)行檢查。（4）放置試件：試驗(yàn)力清零；把試件放在壓盤中間，通過(guò)小鍵盤調(diào)節(jié)橫梁位置，通過(guò)肉眼觀察，到上壓盤離試件上平面還有一定縫隙時(shí)停止。（注意：盡量將試件放在壓盤中心，如放偏的話對(duì)試驗(yàn)結(jié)果甚至是試驗(yàn)機(jī)都有影響。）（5）開始實(shí)驗(yàn)：位移清零；按運(yùn)行命令按鈕，按照軟件設(shè)定的方案進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)。（6） 記錄數(shù)據(jù)：試

7、件壓斷后，取下試件；記錄強(qiáng)度載荷Fb。二.鑄鐵F-AI壓縮曲線1鑄鐵的極限強(qiáng)度：二b二Fb/A。2鑄鐵斷口呈不平整狀，是典型的脆性斷裂；低炭鋼斷口外圍光滑，是塑性變形 區(qū)域，中部區(qū)域才呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。這表明，鑄鐵在超屈服應(yīng)力下，瞬時(shí)斷 開；而低碳鋼在超應(yīng)力的時(shí)候，有塑性形變過(guò)程，發(fā)生頸縮，直到斷面面積減小 到一定程度時(shí)，才瞬時(shí)斷裂。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果】試件材料低碳鋼實(shí)驗(yàn)、八 刖截面直徑d0 / mm測(cè)量部位上中下121212測(cè)量數(shù)值10.0810.0410.0210.0610.0610.10平均值10.0610.0410.08do10.04截面面積A0/mm79.17青海大學(xué)_-_機(jī)

8、械工程學(xué)院-12級(jí)因材施教標(biāo)距長(zhǎng)度l0/ mm113.54實(shí)驗(yàn) 后斷口截面 直徑d1 / mm測(cè)量數(shù)值125.725.70平均值d15.71截面面積 A1 / mm25.61標(biāo)距長(zhǎng)度l1/ mm147.21屈服載荷Fs/kN22.56鑄鐵拉伸屈服極限s/MPa285無(wú)強(qiáng)度載荷Fb / kN34.767.85強(qiáng)度極限b / MPa445100（衡量鑄鐵強(qiáng)度的唯一 指標(biāo)）延伸率529.65%拉斷的伸縮率很小斷面收縮率甲67.65%壓縮低碳鋼壓縮鑄鐵壓縮79.4974.20前：截面面積2Ao / mm斷面45斜面壓成鐵餅，越壓越扁，橫截面積不斷增大，試樣抗 壓能力也繼續(xù)增強(qiáng)。625強(qiáng)度極限強(qiáng)度載荷Fb / kN49.85但由于它是不斷向上延伸的，隨壓縮抗壓能力也逐 漸增強(qiáng)，故最大強(qiáng)度荷載不可知【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】1鑄鐵作為脆性材料，抗拉強(qiáng)度很低，不宜作為抗拉材料。但是 其抗壓能力強(qiáng)，宜于作為抗壓構(gòu)件的材料。2低碳鋼壓縮時(shí)的彈性模量和屈服極限與拉伸時(shí)大致相同，進(jìn)入 屈服階段后，試樣越壓越扁，橫截面積不斷增大，抗壓能力也繼 續(xù)增強(qiáng)，因而得不到壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限。3低碳鋼抗壓抗拉能力都很高。適宜于抗壓抗