1、概述

.II》拉伸與壓縮試驗指導書1拉伸試驗指導書常溫、靜載作用下的軸向拉伸試驗是測量材料力學性能中最根本、應用最廣泛的試驗。通過拉伸試驗，可以全面地測定材料的力學性能，如彈性、塑性、強度、斷裂等力學性能指標。這些性能指標。2、試驗目的測定低碳鋼的以下性能指標：s兩個強度指標：流淌極限s

、強度極限；bb兩個塑性指標：斷后伸長率、斷面收縮率；測定鑄鐵的強度極限。b觀看上述兩種材料在拉伸過程的各種試驗現(xiàn)象，并繪制拉伸試驗的F－l曲線。分析比較低碳鋼〔典型塑性材料〕和鑄鐵〔典型脆性材料〕的力學性能特點與試樣破壞特征。了解試驗設備的構造和工作原理，把握其使用方法。k了解名義應力應變曲線與真實應力應變曲線的區(qū)分，并估算試件斷裂時的應力。k3、試驗原理對一確定外形試件兩端施加軸向拉力，使有效局部為單軸拉伸狀態(tài)，直至試件拉斷，在試驗過程10mmQ235及典型的脆性材料灰鑄鐵HT1501.11.1常用拉伸試件外形典型的低碳鋼(Q235FL〔HT150〕FL1.21.3圖1.2 低碳鋼拉伸FL曲線 圖1.3鑄鐵拉伸FL曲線伸長荷載；F-彈性伸長荷載；F-上屈服荷載； F-極限荷載p e su b. FFsl b k....低碳鋼Q2351.4所示，1.4低碳鋼Q235試件拉伸試驗斷口形式HT1501.51.5鑄鐵HT200試件拉伸試驗斷口形式觀看低碳鋼的FL曲線，并結合受力過程中試件的變形，可明顯地將其分為四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段。彈性階段OE在OP階段中的拉力和伸長成正比關系，說明低碳鋼的應力與應變?yōu)榫€性關系，遵循胡克定律。故P點的應力稱為材料的比例極限,如圖1.2E和應變間的關系不再是線性關系，但變形仍舊是彈性的，即卸除拉力后變形恢復。工程上對彈性極限和比例極限并不嚴格區(qū)分，而統(tǒng)稱為彈性極限，它是掌握材料在彈性變形范圍內工作的有效指標，在工程上有有用價值。屈服階段ESsu伸長，稱為材料的屈服，其應力稱為屈服強度(流淌極限)。拉力首次回轉前的最大力(上屈服力F )susL及不計初始瞬時效應(即不計載荷首次下降的最低點)時的最小力(下屈服力FsL

)所對應的應力為上、sL穩(wěn)定，故工程中一般只測定下屈服強度。其計算公式為：應力的一個重要指標。sL

F /SsL 0

。屈服應力是設計材料許用強化階段SBSB曲線段稱為強化階段，隨著塑性變形量的增大，材料的力學性能發(fā)生變化，即材料的變形抗力提高，塑性變差，這個階段稱bF，bb由此求得的材料的抗拉強度極限為b

F/Sb

bb

F/Sb

得到抗拉強度極限為名義值，b并非為荷載為最大值時的真實應力，也非整個拉伸過程中的最大應力，從拉伸試驗的FL曲線可以看出，試件并非在最大荷載時斷裂。試件在拉過最大荷載后，仍有確定的承載力，低碳鋼拉伸的過過程，試件的最大應力應為試件斷裂時的應力。b雖然，按公式普遍的工程意義。b

F/Sb

得到抗拉強度極限為名義值，但這種計算方法有利于工程設計，有著頸縮和斷裂階段BKb對于塑性材料來說，在承受拉力Fb

以前，試樣發(fā)生的變形各處根本上是均勻的。但在到達F以b后，變形主要集中于試件的某一局部區(qū)域，該處橫截面面積急劇減小，這種現(xiàn)象即是“頸縮”現(xiàn)象，此時拉力隨之下降，直至試件被拉斷，其斷口外形成杯錐狀。試件拉斷后，彈性變形消逝，而塑性變形則保存在拉斷的試件上。利用試件標距內的塑性變形及試件斷裂時的荷載來計算材料的斷裂伸長率、斷面收縮率及斷裂應力的估算值。斷裂伸長率：

L LkL0

0100%0 式中，-延長率，L-原始標距，L -0 AA斷面收縮率：

0A k100%00式中，-延長率，A0

-原始截面面積，AK

-斷后最小截面面積。k斷裂應力估算值：k

F/Ak kk式中，k

-斷裂應力估算值，F(xiàn)k

-斷裂荷載，AK

-斷裂處最小截面面積。0由延長率的定義可以看出，在標距范圍內的變形并不均勻，假設事先在試件外表做等長的標記，將試件分成等長的多段小標距，斷裂后會覺察，小標距離頸縮點越近變形越大，離頸縮點越遠變形越小，且呈對稱分布，最終趨于變形，為了使材料拉伸試驗的結果具有可比性與符合性，國家已制訂統(tǒng)一標準(簡稱國標)GB6397—86GB228—87不經機加工的全截面試件，通常多承受經機加工的圓形截面試件或矩形截面試件比例試樣標距L按00公式L K0

確定，式中S為試件的截面面積，系數K通常為5.65或11.3，前者稱為短試件，S0S0后者為長試件。對于直徑為10mm的試件而言，短、長試件的標距L0應分等于50mm及100mm,即L05d0或L010d05和10件，延長率大的材料多承受長標距試件。k b k 通過斷裂應力估算值的計算，并將其與名義拉伸強度 相比較，可以明顯地看出＞k b k k由于公式k

F/Ak

Kk所以，k

為估算值，但其較接近真值。這樣通過對低碳鋼拉伸試驗過程中FL曲線的分析就可以得到反映低碳鋼抵抗拉伸荷載的力學性能指標：屈服強度：s，抗拉強度：b，延長率：5/10，斷面收縮率：，斷裂應力：k。同樣通過對鑄鐵試件FL曲線的分析就可以得到反映鑄鐵抵抗拉伸荷載的相應力學性能指標，對于典型的脆性材料鑄鐵，觀看其FL曲線可覺察在整個拉伸過程中變形很小，無明顯的彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段，在到達最大拉力時，試樣斷裂。觀看試驗現(xiàn)象可覺察無屈服、頸縮現(xiàn)象，其斷口是平齊粗糙的，屬脆性破壞但由于鑄鐵在拉伸試驗過程中沒有表現(xiàn)出塑性指標，所以，在拉伸試驗過程中只能測得其抗拉強度：b。4、試驗過程〔略〕5、分析試驗數據得到拉伸的各項力學指標。6、完成試驗報告.2壓縮試驗指導書1、概述性等力學性能是大致一樣的。但廣泛使用的脆性材料如鑄鐵、磚、石等，其抗拉強度很低，載、單向受力狀態(tài)下力學性能的最常用最根本的試驗之一。2、試驗目的測定低碳鋼壓縮試驗的屈服極限s；測定鑄鐵壓縮試驗的抗壓強度b；觀看并比較低碳鋼〔塑性材料的代表〕和鑄鐵〔脆性材料的代表〕在壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。3、試驗原理〔詳見試件的制作中通過測量試件所受荷載及變形的關系曲線并觀看試件的破壞特征2.1Q235及典型的脆性材料灰鑄鐵HT150準試件進展比照試驗。典型的低碳

圖2.1壓縮試件 鋼(Q235)的FL. 圖2.2低碳鋼壓縮FL曲線 圖2.3鑄鐵壓縮FL曲線.曲線和灰口鑄鐵〔HT150〕FL2.22.3低碳鋼Q2352.4HT150試件的壓縮破壞外形如圖252.4低碳鋼Q235試件壓縮試驗變形過程2.5鑄鐵HT200試件壓縮試驗破壞現(xiàn)象觀看Fl曲線，及試件的變形可覺察，低碳鋼Fl曲線有明顯的拐點，稱之為屈s服點，以此點計算的屈服強度s

F/Ss

，其值與拉伸時屈服強度接近，連續(xù)加載，試件持續(xù)變形，由中間稍粗的鼓形變成圓餅形，但并不發(fā)生斷裂破壞。鑄鐵的F－l曲線無明切滑移線明顯增多、增寬，最終試樣在與軸線大約成45~55的方向上發(fā)生斷裂破壞，此b時施加的壓力到達最大值，并以此值定義鑄鐵的抗壓強度b

F/S。b 0步減小摩擦力，但這并不能完全消退此現(xiàn)象。4、試驗過程〔略〕5、分析試驗數據通過試驗前的測量及試驗后的數據讀取就格即可得到壓縮的各項力學指標。s低碳鋼屈服強度 s

F /SS 0b鑄鐵的強度極限 b

F/Sb 0s其不存在流淌極限 。s

2.6實測低碳鋼壓縮試驗FL曲線與曲線比較..可以得到壓縮過程的曲線，實際分析時往往將數據轉化為Matlab格式后進展分析處得到低碳鋼壓縮時的曲線。實