1、青海大學(xué)_-_機械工程學(xué)院-12級因材施教材料的拉伸壓縮實驗【實驗?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的機械性能（比例極限Rp、下屈服強度ReL、強度極限Rm、延伸率A、斷面收縮率Z等等）。3. 確定鑄鐵在拉伸時的力學(xué)機械性能。4. 研究和比較塑性材料與脆性材料在室溫下單向壓縮時的力學(xué)性能。【實驗設(shè)備】1. 微機控制電子萬能試驗機；2. 游標(biāo)卡尺。3、記號筆4、低碳鋼、鑄鐵試件【實驗原理】1、拉伸實驗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 Fl曲線，即低碳鋼拉伸曲線，見圖1。對于低碳鋼材料，由圖1曲線

2、中發(fā)現(xiàn)0A直線，說明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(yīng)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(yīng)用 WFs/ Ao （Ao為試件變形前的橫截面積）計算屈服極限。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，材料進入強化階段當(dāng)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(yīng)用公式c=Fb/

3、Ao計算強度極限(Ao為試件變形前的橫截面積)根據(jù)拉伸前后試件的標(biāo)距長度和橫截面面積，計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)距長度,Ai為頸縮處的橫截面積2、壓縮實驗和處理，并輸入計算機，得到 F：l曲線，即鑄鐵壓縮曲線，見圖2材料壓縮時 力與變形關(guān)系曲對鑄鐵材 大載荷Fb時，突 后表明出與試件 斜斷裂面，這是 于抗壓強度，使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)換料，當(dāng)承受壓縮載荷達到最 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度低 試件被剪斷。的力學(xué)性質(zhì)可以由壓縮

4、時的 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， 故壓縮后試件呈鼓形。鑄鐵壓縮實驗的強度極限：-b=F b/Ao (Ao為試件變形前的橫截面積)?！緦嶒灢襟E及注意事項】1、拉伸實驗步驟(1) 試件準(zhǔn)備：在試件上劃出長度為 Io的標(biāo)距線，在標(biāo)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do。(2) 試驗機準(zhǔn)備：按試驗機 計算機 打印機的順序開機，開機后須預(yù)熱 十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊”，運行配套軟件

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，對夾具進行檢查。(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：點擊主機小鍵盤上的試樣保護鍵，消除夾持力；位移清零；按運行命令按鈕，按照軟件設(shè)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(biāo)卡尺測出試件斷裂后的標(biāo)距長度li及斷口處的最小直徑di （般從相 互垂直方向測量兩次后取平均值）。2壓縮實驗步驟（1） 試件準(zhǔn)備：

6、用游標(biāo)卡尺在試件中點處兩個相互垂直的方向測量直徑do, 取其算術(shù)平均值，并測量試件高度 ho。（2）試驗機準(zhǔn)備：按試驗機 計算機 打印機的順序開機，開機后須預(yù)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(zhǔn)備好夾具，并安裝在夾具座上。若夾具已 安裝好，對夾具進行檢查。（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(jié)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(shè)定的方案進行實 驗。（6） 記錄數(shù)據(jù)：試

7、件壓斷后，取下試件；記錄強度載荷Fb。二.鑄鐵F-AI壓縮曲線1鑄鐵的極限強度：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，瞬時斷 開；而低碳鋼在超應(yīng)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?！緦嶒灁?shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果】試件材料低碳鋼實驗、八 刖截面直徑d0 / mm測量部位上中下121212測量數(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

8、械工程學(xué)院-12級因材施教標(biāo)距長度l0/ mm113.54實驗 后斷口截面 直徑d1 / mm測量數(shù)值125.725.70平均值d15.71截面面積 A1 / mm25.61標(biāo)距長度l1/ mm147.21屈服載荷Fs/kN22.56鑄鐵拉伸屈服極限s/MPa285無強度載荷Fb / kN34.767.85強度極限b / MPa445100（衡量鑄鐵強度的唯一 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。625強度極限強度載荷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，故最大強度荷載不可知【實驗結(jié)論】1鑄鐵作為脆性材料，抗拉強度很低，不宜作為抗拉材料。但是 其抗壓能力強，宜于作為抗壓構(gòu)件的材料。2低碳鋼壓縮時的彈性模量和屈服極限與拉伸時大致相同，進入 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，因而得不到壓縮時的強度極限。3低碳鋼抗壓抗拉能力都很高。適宜于抗壓抗