實驗一拉壓Microsoft Word 文檔

1、實驗一 拉伸和壓縮實驗一、實驗目的1、了解試驗機的功能及基本的操作規(guī)程與操作方法，熟悉游標卡尺的使用方法。2、了解低碳鋼和鑄鐵的觀察鑒別方法。3、通過低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮實驗，了解低碳鋼和鑄鐵的受力、變形和破壞特征。4、通過低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮實驗，驗證教材中對材料力學性能的表述。5、通過實驗，培養(yǎng)動手能力，為將來從事類似的工作打下基礎。二、試件本實驗中用于試驗的試件有兩種：一種是拉伸試件，形狀如圖1.1所示，低碳鋼拉伸試件和鑄鐵拉伸試件各一根；另一種是鑄鐵壓縮試件，其形狀如圖1.2所示。由于低碳鋼不會產(chǎn)生壓縮破壞，且其在彈性階段與屈服階段內的受力與變形情況與其在拉伸時的狀況相同，因而

2、不進行低碳鋼的壓縮試驗。1、拉伸試件用于測定力學性能的拉伸試件，通常為圓形截面和矩形截面，目前絕大多數(shù)拉伸試件為圓形截面。本實驗中所使用的拉伸試件為圓截面。用于拉伸試件（如圖1.1）的各部分名稱和技術要求是：試件的中段（用于測量相關數(shù)據(jù)）稱為標準段，其長度L0稱為標距，該段的直徑為d0。試件的加工，必須按金屬拉伸試驗法（GB639786）的有關技術要求進行。試件的標距L0與橫截面面積A有比例和非比例之分，當時為比例試件，比例系數(shù)K=5.65的試件為短試件，K=11.3的試件為長試件。當L0:d0=10:1時，該試件稱為標準試件，如L0=100mm,d0=10mm，即為標準試件。我們所用的試件是

3、標準試件。試件兩端較粗的部分（頭部）供裝入試驗機夾頭內承受拉力之用。試件頭部的軸線必須與標距段的軸線完全重合。圖1.1拉伸試件 圖1.2 壓縮試件2、壓縮試件用于測定力學性能的壓縮試件，通常為圓形截面柱，如圖1.2所示。其加工的技術要求必須按金屬壓縮試驗法的有關要求進行。壓縮試件的高度與直徑之間比例通常為h=(1.5-3.5)d0。三、實驗設備1、萬能材料試驗機(或拉力、壓力試驗機)。2、鋼尺和游標卡尺（作量取幾何尺寸之用）。3、刻線機或小鋼沖（作刻劃標注之用）。四、實驗原理（一）低碳鋼的拉伸試驗試件在試驗機上受拉時，試驗機的繪圖裝置會自動畫出(顯示)拉伸圖，如圖1.3所示。在拉伸圖上，是以拉

4、力F為縱坐標，以試件的伸長量DL為橫坐標所畫出的一條曲線，它記錄了試件在拉伸過程中力與伸長變形之間的關系。從拉伸圖上可以看出，試件從開始受力到被拉斷，其變形經(jīng)歷了四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部收縮及破壞階段。圖1.3 低碳鋼的拉伸圖必須指出的是，繪圖裝置所畫出的拉伸圖上DL是整個件的伸長（即包括了試件兩頭非標距段部分的伸長），還包括了夾頭的可能滑動及試驗機自身的彈性變形。因此其伸長量DL與標距段的伸長有一定的區(qū)別。標距段的伸長量應為拉斷后標距段內的長度L1減去標距L0。通過對標距段的受力與變形分析，可以畫出標距段的應力-應變圖，如圖14所示。四個階段中試件的受力與變形情況分別為：

5、（1） 彈性階段（oa）：在拉伸圖和應力應變圖上，oa段為直線，表示在此階段內力與變形成正比，即此階段為完全的彈性變形階段。因此a點的應力s = sp s ,p（圖中未標出）稱為比例極限。a點至a之間為不完全直線（略有彎曲），但當荷載卸去后變形仍可消失，故a點的應力se（圖中未標出）稱為彈性極限。圖1.4 低碳鋼拉伸時的應力應變圖（2） 屈服階段（ac）：a點之后，當荷載增加到一定程度時，測力表指針開始回轉（說明拉力估下降）而變形繼續(xù)增加，繼而指針作緩慢的來回擺動，拉伸圖和應力應變圖上呈現(xiàn)出一段鋸齒狀的曲線（如圖中ac）。在這一階段，變形增加很快而荷載的增加十分緩慢甚至下降，故將此階段稱為屈服

6、階段。此階段內荷載的最小值（b點的荷載值）稱為屈服荷載，用Fs表示，該點的應力稱為屈服極限，用ss表示。（3） 強化階段（cd）：過c點后，力與變形曲線及應力應變曲線又開始同步增加（但不成正比，而是按拋物線變化），它表明試件又恢復了承載能力，直到曲線的最高點d 。過了d點，試件的承載能力開始下降，而變形繼續(xù)增加。因而將cd這一受力與變形階段稱為強化階段。d點的荷載Fb是整個試驗過程中試件承受的最大荷載，稱其為極限荷載。與Fb相應的應力稱為強度極限，用sb表示。（4） 頸縮破壞階段（de）：過d點后，測力表主動指針回擺，試件變細變長，拉伸圖曲線下降，試件中的某個局部開始變細，即出現(xiàn)“頸縮”，當曲

7、線畫至e點時試件很快被拉斷。通常稱此段為頸縮破壞階段。試件拉斷后，試件的變形為完全的塑性變形，而彈性變形完全消失。（二）鑄鐵的拉伸實驗鑄鐵的拉伸圖如圖1.5所示。由試驗機自動繪出的拉伸圖是一條非線性曲線，它沒有明顯的直線部分，也沒有屈服或頸縮現(xiàn)象，從開始受力到突然斷裂變形很小，破壞時斷口平糙。所以，鑄鐵是典型的脆性材料。鑄鐵只有一個極限荷載Fs及對應的強度極限應力sb，sb的計算公式仍為式（1-2）。由試驗可知，鑄鐵的抗拉強度遠小于低碳鋼的抗拉強度。圖1.5鑄鐵的拉伸和壓縮曲線（三）鑄鐵的壓縮試驗鑄鐵的壓縮變形曲線亦如圖1.5所示。與拉伸時比較，相同的是它們都沒有塑性屈服和頸縮現(xiàn)象，不同的是抗

8、壓強度遠大于抗拉強度。鑄鐵壓縮破壞時，其斷裂面與圓柱軸線大約成45夾角，表明屬于剪切破壞。鑄鐵壓縮極限荷載為Fb，強度極限為sb。 五、實驗準備與實驗操作（一）實驗準備1、認真閱讀本指導書，了解實驗原理及基本的實驗過程與試驗機操作要領，準備好實驗報告。2、對用于實驗的試件進行檢驗，選取合格的試件。3、對于拉伸試件，用鋼尺或游標卡尺在試件上定出標距并用刻線機在試件上刻出標距線（或用小鋼沖在標距線處沖出一個小眼）；用游標卡尺準確地量取標距長度，在標距段內取三個截面（兩標距線截面和標距段中間截面），每個截面量取兩個直徑（先量取一個直徑，將試件轉動90再量一個直徑）并將這些幾何尺寸記錄于實驗報告的表1

9、-1中。4、對于壓縮試件，只須在試件中間量取兩個直徑并取其平均值記錄于表1-3中。（二）試驗步驟（在實驗指導老師的指導下進行）、采用微機液壓萬能試驗機1、鑄鐵壓縮試驗(1) 打開試驗機電源，按軟件啟動聯(lián)機進入軟件；(2) 在輸入用用戶參數(shù)窗口選擇試驗方案；(3) 選擇存盤方式；(4) 輸入試樣尺寸及相關試驗參數(shù)；(5) 試驗力清零；(6) 將試樣置于壓盤中間，通過操作盒調節(jié)橫梁位置到上壓盤離試樣上平面還有一定縫隙時為止；特別注意：一是盡量使試樣位于壓盤中央，二是開始試驗前不要使試樣接觸上壓盤。(7) 位移清零；(8) 開始試驗，軟件自動切換到試驗界面；(9) 觀察試驗過程；(10) 試驗結束，

10、在試驗結果欄中，程序將自動計算并顯示出試驗結果。(11) 打印試驗報告；2、鑄鐵拉伸試驗(1) 打開試驗機電源，按軟件啟動聯(lián)機進入軟件；(2) 在輸入用用戶參數(shù)窗口選擇試驗方案名；(3) 選擇或輸入存盤文件名；(4) 輸入試樣尺寸及相關試驗參數(shù)；(5) 在拉伸夾具上夾頭內夾緊試樣；(6) 試驗力清零；(7) 通過操作盒調節(jié)橫梁位置，夾緊下夾頭；特別注意：一是盡量使試樣位于壓盤中央，二是開始試驗前不要使試樣接觸上壓盤。(7) 位移清零；(8) 開始試驗，軟件自動切換到試驗界面；(9) 觀察試驗過程；(10) 試驗結束，在試驗結果欄中，程序將自動計算并顯示出試驗結果。(11) 打印試驗報告；3、低

11、碳鋼拉伸試驗(1)(9)步驟同上；(10) 觀察試驗過程，通過軟件觀察變形曲線的變化情況，特別是屈服階段的曲線變化和頸縮時的試樣變化；(10) 試驗結束，在試驗結果欄中，程序將自動計算并顯示出試驗結果。(11) 從試驗機上下夾具內取出已被拉斷的試樣，將試件兩截口吻合好，仍用游標卡尺量取并記下兩標距線之間的長度L1；量取并記下斷口處的最小直徑d1。各數(shù)據(jù)填入表1-2。(12) 打印試驗報告，關閉試驗機電源，關閉軟件。、采用機械液壓萬能試驗機1、鑄鐵壓縮試驗（1）開啟試驗機（按下試驗機油泵電機開關按鈕），緩慢打開送油閥，工作臺調至適當高度（以能夠方便地放入試件為宜），關閉送油閥。（2）放入壓縮試件

12、。先使承壓板處于水平位置再將試件應置于承壓板中部。（3）打開送油閥，當試件上端與上承壓板快要接觸時，將送油閥臨時關閉后再開啟并緩慢加載，直到試件被壓破。試件壓破后，從示力盤上讀取極限荷載Fb的值并記錄于表12中。（4）關閉送油閥，打開回油閥，待油回盡后關閉回油閥，再關閉油泵電機。2、鑄鐵拉伸試驗（1）由下鉗口升降操作閥將下鉗口座調至適當高度（以便安裝試件）。（2）將已量好尺寸的試件裝入試驗機上下夾具之間（試件兩端粗部分的長度應有三分之二以上位于夾具之內）夾緊。（3）開啟試驗機（按下油泵電機按鈕）緩慢打開送油閥，開始拉伸試驗。（4）試件拉斷后，讀取示力表盤中指針所示的極限荷載值并填入表1-2。（

13、5）關閉試驗機（將電動按鈕再按一次），關閉送油閥，打開回油閥，待油回盡后再關閉回油閥。（6）從夾具內將被拉斷的試件卸下。至此，試驗機操作結束。3、低碳鋼拉伸試驗（1）、（2）、（3）步與鑄鐵拉伸試驗相同。試驗過程中，密切注意加載試件變形情況：.當試件變形處于屈服階段時，要注意觀察示力指針的擺動情況，即時讀取此階段內的最小荷載（屈服荷載）值Fs并記錄下來。II當試件的變形開始進入頸縮破壞階段（示力主動針開始回擺）時，示力被動針所指的荷載值為極限荷載Fb的大小，應讀取并記錄下來。與此同時，應密切注視“頸縮現(xiàn)象”出現(xiàn)的過程與特征，直到試件被拉斷。（4）試件拉斷后立即關閉試驗機（將電動按鈕再按一次），

14、關閉送油閥，打開回油閥，待油回盡后再關閉回油閥。（5）從夾具內將被拉斷的試件卸下。至此，試驗機操作結束。被拉斷的試件取下后，將試件兩截口吻合好，仍用游標卡尺量取并記下兩標距線之間的長度L1；量取并記下斷口處的最小直徑d1。各數(shù)據(jù)填入表1-2。六、結束實驗及完成實驗報告（一）結束實驗 實驗操作結束后，請實驗指導老師查驗實驗記錄。將實驗設備、工具還原，清理實驗現(xiàn)場，離開實驗室。（二）完成實驗報告實驗結束后，應立即整理實驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告。實驗報告包括以下幾項內容：1、計算試件的強度指標（1） 計算低碳鋼試件的屈服極限ss： （1-1）（2） 計算低碳鋼試件的強度極限sb： （1-2）（3） 計算

15、鑄鐵拉伸時強度極限sb（仍式12計算）。（4） 計算鑄鐵壓縮時強度極限sb（仍式12計算）。式（11）和（12）中A0為試驗前量取的試件最小橫截面積。2、計算試件的塑性指標（1） 計算低碳鋼拉伸的伸長率d： （1-3）（2） 計算低碳鋼拉伸的截面收縮率Y： （1-4）3、定性畫出試件拉伸和壓縮時的應力應變圖。4、比較實驗結果，說明軸向拉壓時低碳鋼和鑄鐵受拉壓時的主要力學性能。七、注意事項1、開始實驗前，一定要在空載狀態(tài)下（試驗機開機并打開送油閥）將示力表指針調零，然后再關閉送油閥。2、試件安裝時，一定要使試件的軸線處于鉛直狀態(tài)，試件的兩端的夾持部分不得少于其頭部長度的三分之二。3、要嚴格遵守試

16、驗機的操作規(guī)程。加載必須緩慢而均勻，一般將加載速度保持在100Nmin左右。4、試驗過程中若發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象或聽到異常聲響，要立即停機檢查。5、試驗前要選好讀盤，安置好相應的平衡錘。最大荷載不得超過允許值的80。6、當試件的頸縮部分位于標距中三分段之外時，視為無效試驗，應更換試件重新試驗。注：金屬材料拉壓實驗報告_ 班級_ 學號_ 成績 _一、實驗目的：二、實驗設備：機器型號名稱 鋼的選擇量程是 鑄鐵的選擇量程是測試件的量具名稱三、實驗數(shù)據(jù)和計算 表一拉 伸 實 驗 前 試 件 尺 寸材 料試件標距 L0(mm)截面截面截面最小橫截面面積 A0(mm2)12平均12平均12平均低碳鋼鑄 鐵表二拉

17、伸 實 驗 后 斷 口 (頸縮) 處 直 徑 d1(mm)材 料斷口標距L1(mm)左 端右 端斷口 (頸縮處最小橫截面面積A1(mm2)12平均12平均低碳鋼鑄 鐵表三拉伸實驗記錄材 料低 碳 鋼鑄 鐵屈 服 載 荷 Ps (Kgf)最 大 載 荷 Pb (Kgf)屈 服 極 限 s(MPa)強 度 極 限 b(MPa)延 伸 率 ()斷 面 收 率 ()四、繪制低碳鋼和鑄鐵拉伸示意圖，并說明拉伸過程中的各種現(xiàn)象。實驗一、拉伸和壓縮破壞實驗一、實驗目的1 1觀察低碳鋼、鑄鐵拉伸過程中的各種現(xiàn)象并繪制拉伸圖。2 2測定低碳鋼、鑄鐵拉伸時的機械性質。3 3觀察鑄鐵的壓縮變形和鑄鐵的壓縮破壞現(xiàn)象。

18、4 4測定鑄鐵壓縮時的機械性質。二實驗設備1萬能材料實驗機。2游標卡尺。三、試件拉伸破壞試件通常采用圓形截面試件，其直徑d=10mm，標距=100mm。壓縮破壞試件通常采用短圓柱形試件，其直徑d=10mm，高度為，且13。四、實驗原理拉伸與壓縮破壞實驗可以用來確定材料的機械性質。進行拉伸實驗時，試件在開始受力到破壞為止的整個過程中，其變形l與拉力F之間的關系，可由拉伸圖反映出來。對于低碳鋼試件，在載荷F不大的情形下，變形隨其所受的拉力F成正比增加，這時的拉伸圖為一斜直線。當載荷F增加到一定程度時，可以看到實驗機測力指針停止前進甚至往回偏轉，繼而緩慢地往復擺動，相應的拉伸圖為一鋸齒形曲線，這就是屈服現(xiàn)象。此時測力指針在回轉過程中所指示的最小載荷即為屈服載荷Fs（又稱屈服點）。過了屈服階段以后，試件某一局部迅速伸長，同時橫截面尺寸急劇減小，稱為縮頸現(xiàn)象。縮頸出現(xiàn)后，試件很快就被拉斷，此時可記錄下試件所承受的最大載荷Fb（測力盤上從動指針所指示的載荷值）。