材料力學拉伸實驗報告

1、 材料的拉伸壓縮實驗徐浩 1221241020 機械一班一、實驗目的1. 觀察試件受力和變形之間的相互關系；2. 觀察低碳鋼在拉伸過程中表現(xiàn)出的彈性、屈服、強化、頸縮、斷裂等物理現(xiàn)象。觀察鑄鐵在壓縮時的破壞現(xiàn)象。3. 測定拉伸時低碳鋼的強度指標（ss、sb）和塑性指標（d、y）。測定壓縮時鑄鐵的強度極限sb。二、實驗設備1. 微機控制電子萬能試驗機；2. 游標卡尺。三、實驗材料拉伸實驗所用試件（材料：低碳鋼）如圖所示，d0l0l四、實驗原理低碳鋼試件拉伸過程中，通過力傳感器和位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機，得到F-Dl曲線，即低碳鋼拉伸曲線，見圖2。對于低碳鋼材料，由圖

2、2曲線中發(fā)現(xiàn)OA直線，說明F正比于Dl，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，這時產(chǎn)生兩個屈服點。其中，B¢點為上屈服點，它受變形大小和試件等因素影響；B點為下屈服點。下屈服點比較穩(wěn)定，所以工程上均以下屈服點對應的載荷作為屈服載荷。測定屈服載荷Fs時，必須緩慢而均勻地加載，并應用ss=Fs/ A0（A0為試件變形前的橫截面積）計算屈服極限。圖2 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，材料進入強化階段。當載荷達到強度載荷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。應用公式s

3、b=Fb/A0計算強度極限（A0為試件變形前的橫截面積）。根據(jù)拉伸前后試件的標距長度和橫截面面積，計算出低碳鋼的延伸率d和端面收縮率y，即，式中，l0、l1為試件拉伸前后的標距長度，A1為頸縮處的橫截面積。五、實驗步驟及注意事項1、拉伸實驗步驟（1）試件準備：在試件上劃出長度為l0的標距線，在標距的兩端及中部三個位置上，沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值，再從三個平均值中取最小值作為試件的直徑d0。（2）試驗機準備：按試驗機®計算機®打印機的順序開機，開機后須預熱十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊”，運行配套軟件。（3）安裝夾具：根據(jù)試件情況準備好夾具，并安裝在夾具座

4、上。（4）夾持試件：若在上空間試驗，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，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）開始實驗：消除夾持力；位移清零；按運行命令按鈕，按照軟件設定的方案進行實驗。（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齊、靠緊，用游標卡尺測出試件斷裂后的標距長度l1及斷口處的最小直徑d1（一般從相互垂直方向測量兩次后取平均值）。六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理結果1.低碳鋼F-l拉伸曲線2.實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理試件材料低碳鋼試件規(guī)格實驗前截面直徑測量部位上中下121212測量數(shù)值10.0810.0410

5、.0210.0610.0610.10平均值10.0610.0410.0810.04截面面積79.17標距長度113.54實驗后斷口截面直徑測量數(shù)值125.725.70平均值5.71截面面積25.61標距長度147.21屈服載荷23.80屈服極限301強度載荷34.48強度極限436延伸率29.65%斷面收縮率67.65%試件材料鑄鐵試件規(guī)格實驗前截面直徑測量部位上中下121212測量數(shù)值10.0010.0410.049.9810.0210.02平均值10.0210.0110.0210.01截面面積79.17標距長度112.84實驗后斷口截面直徑測量數(shù)值1210.009.98平均值5.71截面面

6、積25.61標距長度113.81屈服載荷屈服極限強度載荷強度極限延伸率0.86%斷面收縮率0.2%3.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，鑄鐵在超屈服應力下，瞬時斷開；而低碳鋼在超應力的時候，有塑性形變過程，發(fā)生頸縮，直到斷面面積減小到一定程度時，才瞬時斷裂。壓縮實驗報告徐浩 1221241020 機械一班一、實驗目的4. 觀察試件受力和變形之間的相互關系；5. 觀察鑄鐵在壓縮時的破壞現(xiàn)象。6. 測定壓縮時鑄鐵的強度極限sb。二、 實驗設備1.微機控制電子萬能試驗機；2.游標卡尺。三、實驗材料壓縮實驗所用試件（材料：鑄

7、鐵）如圖所示：四、實驗原理鑄鐵試件壓縮過程中，通過力傳感器和位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機，得到F-Dl曲線，即鑄鐵壓縮曲線，見圖4。圖4 鑄鐵壓縮曲線對鑄鐵材料，當承受壓縮載荷達到最大載荷Fb時，突然發(fā)生破裂。鑄鐵試件破壞后表明出與試件橫截面大約成45°55°的傾斜斷裂面，這是由于脆性材料的抗剪強度低于抗壓強度，使試件被剪斷。材料壓縮時的力學性質(zhì)可以由壓縮時的力與變形關系曲線表示。鑄鐵受壓時曲線上沒有屈服階段，但曲線明顯變彎，斷裂時有明顯的塑性變形。由于試件承受壓縮時，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

8、鼓形。鑄鐵壓縮實驗的強度極限：sb=Fb/A0（A0為試件變形前的橫截面積）。低碳鋼試樣壓縮時同樣存在彈性極限、比例極限、屈服極限而且數(shù)值和拉伸所得的相應數(shù)值差不多，但是在屈服時卻不像拉伸那樣明顯。從進入屈服開始，試樣塑性變形就有較大的增長，試樣截面面積隨之增大。由于截面面積的增大，要維持屈服時的應力，載荷也就要要維持屈服時的應力，載荷也就要相應增大。因此，在整個屈服階段，載荷也是上升的，在測力盤上看不到指針倒退現(xiàn)象，這樣，判定壓縮時的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測力指針是等速轉(zhuǎn)動的，當材料發(fā)生屈服時，測力指針的轉(zhuǎn)動將出現(xiàn)減慢，這時所對應的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉(zhuǎn)動速度

9、的減慢不十分明顯，故還要結合自動繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的拐點來判斷和確定Ps。因此，在整個屈服階段，載荷也是上升的，在測力盤上看不到指針倒退現(xiàn)象，這樣，判定壓縮時的Ps要特別小心地注意觀察。在緩慢均勻加載下，測力指針是等速轉(zhuǎn)動的，當材料發(fā)生屈服時，測力指針的轉(zhuǎn)動將出現(xiàn)減慢，這時所對應的載荷即為屈服載荷Ps。由于指針轉(zhuǎn)動速度的減慢不十分明顯，故還要結合自動繪圖裝置上繪出的壓縮曲線中的拐點來判斷和確定Ps。 低碳鋼超過屈服之后，低碳鋼試樣由原來的圓柱形逐漸被壓成鼓形繼續(xù)不斷加壓，試樣將愈壓愈扁，但總不破壞。所以，低碳鋼不具有抗壓強度極限（也可將它的抗壓強度極限理解為無限大）。五、實驗

10、步驟及注意事項（1）試件準備：用游標卡尺在試件中點處兩個相互垂直的方向測量直徑d0，取其算術平均值，并測量試件高度h0。（2）試驗機準備：按試驗機®計算機®打印機的順序開機，開機后須預熱十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊”，運行配套軟件。（3）安裝夾具：根據(jù)試件情況準備好夾具，并安裝在夾具座上。（4）放置試件：試驗力清零；把試件放在壓盤中間，通過小鍵盤調(diào)節(jié)橫梁位置，通過肉眼觀察，到上壓盤離試件上平面還有一定縫隙時停止。（注意：盡量將試件放在壓盤中心，如放偏的話對試驗結果甚至是試驗機都有影響。）（5）開始實驗：位移清零；按運行命令按鈕，按照軟件設定的方案進行實驗。（6）記錄數(shù)

11、據(jù)：試件壓斷后，取下試件；記錄強度載荷Fb。六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理結果試樣寬度 （b）試樣長度 （L）橫截面積 （So）上端受力 （Fo）實際壓縮力 （F）抗壓強度（Rmc）mmmmmm2kNkNMPa第 1 個78.5489.3289.321140第 2 個78.5469.7269.72890材料力學實驗報告徐浩 1221241020 機械一班（實驗項目：扭轉(zhuǎn)）一、實驗目的1. 測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限bt。 2. 比較低碳鋼和鑄鐵試樣受扭時的變形規(guī)律及其破壞特性。 二、設備及試樣： 1. 扭轉(zhuǎn)試驗機;2. 扭角儀；

12、 3. 游標卡尺； 4. 試樣，扭裝試樣一般為圓截面。 三、實驗原理和方法測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限bt 對于低碳鋼：3Tb/4Wt，而對于鑄鐵，變形很小即突然斷裂，b可按線彈性公式計算，即b= Tb/Wt四，實驗數(shù)據(jù)記錄試樣標距試樣直徑100 mm9.2 mm最大扭矩 Tm剪切模量 G上屈服強度 eh下屈服強度 el最大非比例切應變max N·m MPaMPaMPa 第 1 根40.6826237.811.85第 2 根102.5766724.21300.38265.27235.86五、實驗總結報告：   通過實驗得到以下體會： 1. 圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設不但使理論推導變得簡單，而且也符合試驗結果，以低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗為例，在低碳鋼扭轉(zhuǎn)變形而又不斷裂