《工程力学II》拉伸与压缩实验指导书
《工程力学II 》拉伸与压缩实验指导书
§1 拉伸实验指导书
1
、概述
常温、静载作用下的轴向拉伸实验是测量材料力学性能中最基本、应用最广泛的实验。通过拉伸实验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
2、实验目的
2.1 测定低碳钢的下列性能指标：
两个强度指标：流动极限s σ、强度极限b σ；
两个塑性指标：断后伸长率δ、断面收缩率?；测定铸铁的强度极限b σ。
2.2观察上述两种材料在拉伸过程的各种实验现象，并绘制拉伸实验的F －l ?曲线。
2.3分析比较低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）的力学性能特点与试样破坏特征。
2.4了解实验设备的构造和工作原理，掌握其使用方法。
2.5了解名义应力应变曲线与真实应力应变曲线的区别，并估算试件断裂时的应力k σ。
3、实验原理
对一确定形状试件两端施加轴向拉力，使有效部分为单轴拉伸状态，直至试件拉断，在实验过程过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则，可以得到反映材料拉伸试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。为便于比较，选用直径为10mm 的典型的塑性材料低碳钢Q235及典型的脆性材料灰铸铁HT150标准试件进行对比实验。常用的试件形状如图1.1所示，实验前在试件标距围有均匀的等分线。
图1.1常用拉伸试件形状
典型的低碳钢(Q235)的L F ?-曲线和灰口铸铁（HT150）的L F ?-曲线如图1.2、图1.3所示。
低碳钢Q235试件的断口形状如图1.4所示，
铸铁HT150试件的断口形状如图1.5所示，
观察低碳钢的L F ?-曲线，并结合受力过程中试件的变形，可明显地将其分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。
(1)弹性阶段OE
在OP 阶段中的拉力和伸长成正比关系，表明低碳钢的应力与应变为线性关系，遵循胡克定律。故P 点的应力称为材料的比例极限,如图1.2所示。若当应力继续增加达到材料弹性极限E 点时，应力和应变间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形恢复。工程上对弹性极限和比例极限并不严格区分，而统称为弹性极限，它是控制材料在弹性变形围工作的有效指标，在工程上有实用价值。
(2)屈服阶段ES
当拉力超过弹性极限到达锯齿状曲线时，拉力不再增加或开始回转并震荡，这时在试样表面上可看到表面晶体滑移的迹线。这种现象表明在试件承受的拉力不继续增加或稍微减少的情况下试件继续伸长，称为材料的屈服，其应力称为屈服强度(流动极限)。拉力首次回转前的最大力(上屈服力su F )及不计初始瞬时效应(即不计载荷首次下降的最低点)时的最小力 (下屈服力sL F )所对应的应力为上、下屈服强度。由于上屈服强度受变形速度及试件形式等因素的影响有一定波动，
而下屈服强度则比较
图1.4 低碳钢Q235试件拉伸实验断口形式
图1.5 铸铁HT200试件拉伸实验断口形式
稳定，故工程中一般只测定下屈服强度。其计算公式为：0/S F sL sL =σ 。屈服应力是设计材料许用应力的一个重要指标。
(3)强化阶段SB
过了屈服阶段以后，试件材料因塑性变形其部晶体组织结构重新得到了调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，拉伸曲线继续上升。SB 曲线段称为强化阶段，随着塑性变形量的增大，材料的力学性能发生变化，即材料的变形抗力提高，塑性变差，这个阶段称为强化阶段。当拉力增加，拉伸曲线到达顶点时，曲线开始返回，而曲线顶点所指的最大拉力为b F ，由此求得的材料的抗拉强度极限为 0/S F b b =σ，它也是衡量材料强度的一个重要指标。实际上由于试件在整个受力过程中截面面积不断发生变化，按公式0/S F b b =σ得到抗拉强度极限为名义值，b σ并非为荷载为最大值时的真实应力，也非整个拉伸过程中的最大应力，从拉伸实验的L F ?-曲线可以看出，试件并非在最大荷载时断裂。试件在拉过最大荷载后，仍有确定的承载力，低碳钢拉伸的过程中试件的应变持续增加，而应变是由应力引起的，低碳钢拉伸的过程同样也是一个应力持续增加的过程，试件的最大应力应为试件断裂时的应力。
虽然，按公式0/S F b b =σ得到抗拉强度极限为名义值，但这种计算办法有利于工程设计，有着普遍的工程意义。
(4)颈缩和断裂阶段BK
对于塑性材料来说，在承受拉力b F 以前，试样发生的变形各处基本上是均匀的。但在达到b F 以后，变形主要集中于试件的某一局部区域，该处横截面面积急剧减小，这种现象即是“颈缩”现象，此时拉力随之下降，直至试件被拉断，其断口形状成杯锥状。试件拉断后，弹性变形消失，而塑性变形则保留在拉断的试件上。利用试件标距的塑性变形及试件断裂时的荷载来计算材料的断裂伸长率、断面收缩率及断裂应力的估算值。 断裂伸长率：%1000
0?-=L L L k δ 式中，δ-延伸率，0L -原始标距，K L -断后标距。 断面收缩率 ：%10000?-=
A A A k ? 式中，?-延伸率，0A -原始截面面积，K A -断后最小截面面积。
断裂应力估算值 ：k k k A F /=σ
式中，k σ-断裂应力估算值，k F -断裂荷载，K A -断裂处最小截面面积。
由延伸率δ的定义可以看出，δ为标距长度围延伸的均值，实际上由于试件的颈缩导致试件在标距围的变形并不均匀，若事先在试件表面做等长的标记，将试件分成等长的多段小标距，断裂后会发现，小标距离颈缩点越近变形越大，离颈缩点越远变形越小，且呈对称分布，最终趋于变形均匀。这样同样材质、同样直径的试件采用不同的标距进行计算时会有不同的δ，为了使材料拉伸实验的结果具有可比性与符合性，国家已制订统一标准(简称国标)GB6397—86《金属拉伸试验试样》、GB228—87《金属拉伸试验方法》。规定拉伸试件分为比例和定标距两种，表面分为经机加工试祥和不经机加工的全截面试件，通常多采用经机加工的圆形截面试件或矩形截面试件比例试样标距0L 按公式00S K L =确定，式中0S 为试件的截面面积，系数K 通常为5.65或11.3，前者称为短试件，后者
为长试件。对于直径为10mm 的试件而言，短、长试件的标距0L 应分等于50mm 及100mm,即005d L =或0010d L =，对应的延伸率分别定义为5δ和10δ。通常，延伸率小的材料多采用短标距试件，延伸率大的材料多采用长标距试件。
通过断裂应力估算值k σ的计算，并将其与名义拉伸强度b σ相比较，可以明显地看出k σ＞b σ，由于公式k k k A F /=σ中，K A 为断裂后的测量值，且试件颈缩过程中有一定的应力分布不均匀现象，所以，k σ为估算值，但其较接近真值。
这样通过对低碳钢拉伸实验过程中L F ?-曲线的分析就可以得到反映低碳钢抵抗拉伸荷载的力学性能指标：屈服强度：s σ，抗拉强度：b σ，延伸率：5δ/10δ，断面收缩率：?，断裂应力：k σ。
同样通过对铸铁试件L F ?-曲线的分析就可以得到反映铸铁抵抗拉伸荷载的相应力学性能指标，对于典型的脆性材料铸铁，观察其L F ?-曲线可发现在整个拉伸过程中变形很小，无明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在达到最大拉力时，试样断裂。观察实验现象可发现无屈服、颈缩现象，其断口是平齐粗糙的，属脆性破坏但由于铸铁在拉伸实验过程中没有表现出塑性指标，所以，在拉伸实验过程中只能测得其抗拉强度：b σ。
4、实验过程（略）
5、分析实验数据
通过实验前的测量及实验后的数据读取就得到了所需要的数据，代入相应的公式或计算表格即可得到拉伸的各项力学指标。
6、完成实验报告
§2 压缩实验指导书
1、概述
实验表明，工程中常用的金属塑性材料，其受拉与受压是所表现出来的强度、刚度和塑性等力学性能是大致相同的。但广泛使用的脆性材料如铸铁、砖、石等，其抗拉强度很低，但抗压强度却很高。为便于合理选用工程材料，以及满足金属成型工艺的要求，测定材料受压时的力学性能是十分重要的。因此，压缩实验和拉伸实验一样，也是测定材料在常温、静载、单向受力状态下力学性能的最常用最基本的实验之一。
2、实验目的
2.1测定低碳钢压缩实验的屈服极限
σ；
s
2.2测定铸铁压缩实验的抗压强度
σ；
b
2.3观察并比较低碳钢（塑性材料的代表）和铸铁（脆性材料的代表）在压缩时的变形和破坏现象。
3、实验原理
对一确定形状试件（详见试件的制作）两端施加轴向压力，使试件实验段处于单轴压缩状态，试件产生变形，在不断压缩过程中不同材料的试件会有不同的实验现象, 在实验过程过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则，可以得到反映材料压缩试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。为便于比较，选用如图2.1所示直径相同的典型塑性材料低碳钢Q235及典型的脆性材料灰铸铁HT150标准试件进行对比实验。
典型的低碳钢(Q235)的L
F?
-曲线和灰口铸铁（HT150）的L
F?
-曲线如图2.2、
图2.3所示。
低碳钢Q235试件的压缩变形过程如图2.4所示，铸铁HT150试件的压缩破坏形状如
图2. 5所示。
观察F－l?曲线，及试件的变形可发现，低碳钢F－l?曲线有明显的拐点，称之为屈
图2.2低碳钢压缩L
F?
-曲线图2.3铸铁压缩L
F?
-曲线
图2.4 低碳钢Q235试件压缩实验变形过程
图2.5 铸铁HT200试件压缩实验破坏现象
图2.6 实测低碳钢压缩实验L F ?-曲线与εσ-曲线比较 服点，以此点计算的屈服强度0/S F s s =σ，其值与拉伸时屈服强度接近，继续加载，试件持续变形，由中间稍粗的鼓形变成圆饼形，但并不发生断裂破坏。铸铁的F －l ?曲线无明显拐点，当压力增大时，试件表面出现交错的剪切滑移线，试件中间略微变粗，持续加压剪切滑移线明显增多、增宽，最终试样在与轴线大约成οο55~45的方向上发生断裂破坏，此时施加的压力达到最大值，并以此值定义铸铁的抗压强度0/S F b b =σ。
实验表明材料受轴向力产生压缩变形时，在径向上会产生一定的横向延伸，尤其是到屈服点以后这种变形更为明显，但由于试件两端面与试验机垫板间存在摩擦力，约束了这种横向变形，故压缩试样在变形时会出现中间鼓胀现象，塑性材料试件尤其明显。为了减少鼓胀效应的影响，通常的做法是除了将试样端面制作得光滑外，还在端面上面涂上润滑油以进一步减小摩擦力，但这并不能完全消除此现象。
4、实验过程（略）
5、分析实验数据
通过实验前的测量及实验后的数据读取就
得到了所需要的数据，代入相应的公式或计算表
格即可得到压缩的各项力学指标。
低碳钢屈服强度 0/S F S s =σ
铸铁的强度极限 0/S F b b =σ
对于铸铁试件而言，由于其无屈服现象，故
其不存在流动极限s σ。
对于低碳钢试件而言，由于在压缩过程中试件的面积不断增大，承受的荷载持续增加，习惯上认为低碳钢试件无极限承载力，但假如计算时考虑试件面积的变化，会发现达到一定荷载后，压缩过程的应力应变曲线趋于平缓。在实际实验时，可以通过利用在压缩过程中测
得的试件高度的变化来求得试件的对应面积，这样就可以得到压缩过程的εσ-曲线，实际分析时往往将数据转化为Matlab 格式后进行分析处理，另外，在荷载较大时需考虑机架变形引起的测试误差，可通过在不加试件压缩的情况下测得机架变形与荷载的对应关系，在实际分析数据时去掉此系统误差，这样就可以较准确地得到低碳钢压缩时的εσ-曲线。实测的低碳钢压缩过程的L F ?-与εσ-曲线的比较如图2-6所示。
实际上由于低碳钢试件在压缩过程中变形并不均匀，应力沿试件的高度并非均匀分布。可以用试件压缩过程的最大荷载除以试件压缩过程的最大面积近似求得压缩过程的最大应力。
6、完成实验报告
通过观察实验现象、分析实验数据就可以进行实验报告的填写了，完成实验报告的各项容。并总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
实验拉伸与压缩验
实验拉伸与压缩验
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
实验五 拉伸与压缩实验 一、实验目的 1．观察低碳钢和铸铁的拉伸过程，测定其主要机械性能指标屈服极限s σ、强度 极限b σ、延伸率δ和断面收缩率?，比较破坏情况。 2．观察、比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形和破坏现象，测定低碳钢压缩时屈 服极限s σ和铸铁的强度极限b σ。 3．绘制拉伸图和压缩图。 二、实验设备、工具与试件 1．CMT5305型电子万能试验机 2．游标卡尺 3．低碳钢、铸铁拉伸件和压缩件 三、实验原理 1．拉伸实验 材料的力学性能屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ和断面收缩率?是由拉伸破坏试验来确定的。试验时，利用试验机自动绘制出低碳钢拉伸图和铸铁拉伸图。 图1低碳钢拉伸图 图2铸铁拉伸图 对于低碳钢，当应力基本保持不变，而应变显著增加时，称为屈服阶段，第一次下降的最小载荷为屈服载荷s p ，继续加载测得最大载荷b p 。 试件在达到最大载荷前，伸长变形在标距范围内是均匀分布的。从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后截面面积迅速减少，继续拉伸所需要的载荷也变小了，直至断裂。 铸铁试件在变形极小时，就达到了最大载荷，而突然断裂，没有屈服和颈缩
现象。其强度极限远低于低碳钢的强度极限。 2．压缩试验 低碳钢在弹性阶段同样具有比例极限和弹性极限，开始进入屈服阶段后只有很暂短的拐点，该载荷值即为s p 。在强化阶段，压缩图的变化是由于试件的长度不断缩短，横截面不断增大而使试件抗力随之不断增加，得不得极限状态。 所以低碳钢不具有抗压强度极限。 铸铁在拉伸时属于塑性很差的一种脆性材料，但在受压时，试件在达到最大载荷b p 前将会产生较大的塑性变形，最后被压成鼓形而断裂。灰铸铁试件的断裂有两特点：一是断口为斜断口，二是其抗压强度b σ远比拉伸时高，大致是拉伸时 的3～4倍。 图3低碳钢压缩图 图4铸铁压缩图 3．本次实验所用基本公式 0A p s s = σ ； 0A p b b =σ ； 00100001?-=l l l δ ； 001000 10?-=A A A ? 式中：s p -屈服载荷； b p -最大载荷； 1l -试件拉断后标距长； 0l -试件拉断前标距长； 0A -试件原始横截面面积； 1A -试件断裂处横截面面积。
材料力学实验报告答案解析
材料力学实验报告 评分标准 拉伸实验报告 一、实验目的（1分） 1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（P－ΔL曲线）。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备（1分） 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度0.02 mm 三、实验数据（2分）
2 铸 铁 上 1 1 5 K N 左 右2 中 1 2 下 1 2 四、实验结果处理（4分） A P s s = σ＝300MPa 左右 A P b b = σ＝420MPa 左右 ％ 100 1? - = L L L δ＝20～30％左右 ％ ＝100 1 0? - A A A ψ＝60～75％左右 五、回答下列问题（2分，每题0.5分） 1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。 略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？ 相同 延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。
压缩实验报告 一、实验目的（1分） 1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb 。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。 二、实验设备 （1分） 机器型号名称电子万能试验机 （0.5分） 测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm （0.5分） 三、实验数据（1分） 四、实验结果处理 （2分） A P b b = σ =740MPa 左右 五、回答下列思考题（3分） 1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。 略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫？ 当试件的两端稍有不平行时，利用试验机上的球形承垫自动调节，可保证压力通过试件的轴线。 4. 对压缩试件的尺寸有何要求？为什么？ 310 ≤≤ d h 试件承受压缩时，上下两端与试验机承垫之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受阻，导致测得的抗压强度比实际偏高。试件越短，影响越明显。
材料拉伸与压缩试验报告
材料的拉伸压缩实验 【实验目的】 1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。 2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R p、下屈服强度R eL、强度极限R m、延伸率A、断面收缩率Z等等）。 3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。 4.研究和比较塑性材料与脆性材料在室温下单向压缩时的力学性能。 【实验设备】 1.微机控制电子万能试验机； 2.游标卡尺。 3、记号笔 4、低碳钢、铸铁试件 【实验原理】 1、拉伸实验 低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图1。 对于低碳钢材料，由图1曲线中发现OA直线，说明F正比于?l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B'点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用σs=F s/ A0（A0为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。 图1低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。
当载荷达到强度载荷F b后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式σb=F b/A0计算强度极限（A0为试件变形前的横截面积）。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率δ和端面收缩率ψ，即 % 100 1? - = l l l δ，% 100 1 0? - = A A A ψ 式中，l0、l1为试件拉伸前后的标距长度，A1为颈缩处的横截面积。 2、压缩实验 铸铁试件压缩过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?l曲线，即铸铁压缩曲线，见图2。 对铸铁材料，当承受压缩载荷达到最大载荷F b时，突然发生破裂。铸铁试件破坏后表明出与试件横截面大约成45?～55?的倾斜断裂面，这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，使试件被剪断。 材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。铸铁受压时曲线上没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形。由于试件承受压缩时，上下两端面与压头之间有很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。 铸铁压缩实验的强度极限：σb=F b/A0（A0为试件变形前的横截面积）。 【实验步骤及注意事项】 1、拉伸实验步骤 （1）试件准备：在试件上划出长度为l0的标距线，在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d0。 （2）试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。 （3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已 图2 铸铁压缩曲线
材料拉伸与压缩实验报告参考
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验（实验一） 一、实验目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s σ，强度极限b σ，延伸率δ和断面收缩率ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限b σ。 2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL 曲线）。 二、实验设备 微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。 三、实验试祥 1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图1所示： 图1 用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L 0）与试件直径d 。必零满足L 0／d 0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ5 2、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内： 1≤d h ≤3 为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两 个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少 两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应 进行磨削加工，使其光滑。 四、实验原理 图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图， 拉伸变形ΔL 是整个试件的伸长，并且包括机器本身 的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的 曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响，下屈服点B 则比较稳定，工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ，以试样的初始横截面积A0除PS ，即得屈服极限： 0A Ps S =σ 图2
屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值P b ，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P b 不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A 。除P b 得强度极限为 0A P b b =σ 延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为 % 100001?-=l l l δ 断口附近塑性变形最大，所以L 1的量取与断口的部位有关，如断口发生于L ο的两端或在L ο之外，则试验无效，应重做，若断口距L 。的一端的距离不在标距长度的中央31 区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，设两标点CC 1之间共有10格，断口靠近左段，如图3，从临近断口的第一刻线d 起，向右取10／2＝5格，记作a ，这就相当于把断口摆在标距中央，再看a 点到C 1点有多少格，就由a 点向左取相同的格数，记作b ， 令L ˊ表示C 至b 的长度，L ’表示b 至a 的长度，则L ′＋2L ‘′的长度中包含的格数等于 标距长度内的格数10，即 L ′＋2L ‘′=L 1。 图3 试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A 1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A 1，然后按下式计算断面收缩率： 010100%ψA -A =?A 铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷P b 而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。 图4为低碳钢试件的压缩图，在弹性阶段和屈服阶段，它与拉伸时的形状基本上是一致 图4 图5
金属材料的拉伸与压缩实验
机械学基础实验 指导书 力学实验中心 金属材料的拉伸与压缩实验 1.1 金属材料的拉伸实验 拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E 、比例极限R p 、上和下屈服强度R eH 和R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、收缩率Z 。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。 我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。 这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。 试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如： 对45#钢：当L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝23~25%。 为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式： 图1-1 1. 10倍试件； 圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S = 045 S d 0——试验前试件计算部分的直径；
常温单轴拉伸实验、压缩实验、扭转实验
实验1 常温单轴拉伸实验 马 杭 编写 单轴拉伸实验是研究材料机械性能的最基本、应用最广泛的实验。由于试验方法简单而且易于得到较为可靠的试验数据，在工程上和实验室中都广泛利用单轴拉伸实验来测取材料的机械性能。多数工程材料拉伸曲线的特性介于低碳钢和铸铁之间，但其强度和塑性指标的定义与测试方法基本相同，因此通过单轴拉伸实验分析比较两种材料的拉伸过程，测定其机械性能，在机械性能的试验研究中具有典型的意义，掌握其拉伸和破坏过程的特点有助于正确合理地认识和选用材料，了解静载条件下结构材料的许用应力的内涵。 一、实验目的 1.通过单轴拉伸实验，观察分析典型的塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的拉伸过程，观察断口，比较其机械性能。 2.测定材料的强度指标（屈服极限S σ、强度极限b σ）和塑性指标（延伸率δ和面缩率ψ）。 二、实验设备 1.电子万能材料试验机WDW-100A(见附录一)。 2.计算机、打印机。 3.游标卡尺。 图1-1 圆棒拉伸试样简图 三、试样 材料性能的测试是通过试样进行的，试样制备是试验的重要环节，国家标准GB6397-86对此有详细的规定。本试验采用圆棒试样，如图1-1所示。试样的工作部分（即均匀部分，其长度为C l ）应保持均匀光滑以确保材料的单向应力状态。均匀部分的有效工作长度0l 称为标距，0d 和0A 分别为工作部分的直径和面积。试样的过渡部分应有适当的圆角以降低应力集中，两端的夹持部分用以传递载荷，其形状与尺寸应与试验机的钳口相匹配。 材料性能的测试结果与试样的形状、尺寸有关，为了比较不同材料的性能，特别是为了使得采用不同的实验设备、在不同的实验场所测试的试验数据具有可比性，试样的形状与尺寸应符合国家标准（GB6397-86）。例如，由于颈缩局部及其影响区的塑性变形在断后延伸
实验一、二 拉伸和压缩实验
实验一 拉伸和压缩实验 拉伸和压缩实验是测定材料在静载荷作用下力学性能的一个最基本的实验。工矿企业、 研究所一般都用此类方法对材料进行出厂检验或进厂复检，通过拉伸和压缩实验所测得的力 学性能指标，可用于评定材质和进行强度、刚度计算，因此，对材料进行轴向拉伸和压缩试 验具有工程实际意义。 不同材料在拉伸和压缩过程中表现出不同的力学性质和现象。低碳钢和铸铁分别是典型 的塑性材料和脆性材料，因此，本次实验将选用低碳钢和铸铁分别做拉伸实验和压缩实验。 低碳钢具有良好的塑性，在拉伸试验中弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段尤为明显和清 楚。低碳钢在压缩试验中的弹性阶段、屈服阶段与拉伸试验基本相同，但最后只能被压扁而 不能被压断，无法测定其压缩强度极限bc σ值。因此，一般只对低碳钢材料进行拉伸试验而 不进行压缩试验。 铸铁材料受拉时处于脆性状态，其破坏是拉应力拉断。铸铁压缩时有明显的塑性变形， 其破坏是由切应力引起的，破坏面是沿45?～55? 的斜面。铸铁材料的抗压强度bc σ远远大 于抗拉强度b σ。通过铸铁压缩试验观察脆性材料的变形过程和破坏方式，并与拉伸结果进 行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响。 一、 实验目的 1．测定低碳钢的屈服极限s σ（包括sm σ、sl σ），强度极限b σ，断后伸长率δ和截 面收缩率ψ；测定铸铁拉伸和压缩过程中的强度极限b σ和bc σ。 2．观察低碳纲的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程中所出现的各种变形现象，分 析力与变形之间的关系，即P —L ?曲线的特征。 3．掌握材料试验机等实验设备和工具的使用方法。 二、 实验设备和工具 1． 液压摆式万能材料试验机。 2． 游标卡尺(0.02mm)。 三、 拉伸和压缩试件 材料的力学性能sm s σσ(、sl σ）、b σ、δ和ψ是通过拉伸和压缩试验来确定的，因此， 必须把所测试的材料加工成能被拉伸或压缩的试件。 试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有一定影响。为了减少这种影响和便于使各种 材料力学性能的测试结果可进行比较，国家标准对试件的尺寸和形状作了统一的规定，拉伸 试件应按国标GB ／T6397—1986《金属拉伸试验试样》进行加工，压缩试件应按国标GB ／ T7314—1987《金属压缩试验方法》进行加工。拉伸试件分为比例的和非比例的两种。比例 试件应符合如下的关系 00A k l =
金属拉伸实验报告
金属拉伸实验报告 【实验目的】 1、测定低碳钢的屈服强度R Eh 、R eL及R e 、抗拉强度R m、断后伸长率A和断面收缩率Z。 2、测定铸铁的抗拉强度R m和断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸机械性能的特点。 【实验设备和器材】 1、电子万能试验机WD-200B型 2、游标卡尺 3、电子引伸计 【实验原理概述】 为了便于比较实验结果，按国家标准 GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即： 圆形截面试件： L 0 =10d (长试件) 式中: L --试件的初始计算长度(即试件的标距); --试件的初始截面面积; d --试件在标距的初始直径 实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示
图1拉伸试件 将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图（图2－2所示）。应当指出，试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形ΔL主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时，头部在夹 头的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 1、低碳钢（典型的塑性材料） 当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P。 在F P的上方附近有一点是F c，若拉力小于F c而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于F c后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而F c是代表材料弹性极限的力值。 当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值F eL作为 材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注 意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测 力度盘指针首次回转前指示的最大力F eH（上屈 服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小 （a）低碳钢拉伸曲线图（b）铸铁拉伸曲线图 图2－2 由试验机绘图装置绘出的拉伸曲线图
材料力学拉伸实验报告
材料的拉伸压缩实验 徐浩20 机械一班 一、实验目的 1.观察试件受力和变形之间的相互关系； 2.观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物 理现象。观察铸铁在压缩时的破坏现象。 3.测定拉伸时低碳钢的强度指标（s 、b ）和塑性指标（、）。测定 压缩时铸铁的强度极限b。 二、实验设备 1.微机控制电子万能试验机； 2.游标卡尺。 三、实验材料 拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图所示， d l0 l 四、实验原理 低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图2。 对于低碳钢材料，由图2曲线中发现OA直线，说明F 正比于l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用s=F s/ A0（A0为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。
图2 低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F b 后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式b =F b /A 0计算强度极限（A 0为试件变形前的横截面积）。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率和端 面收缩率，即 %100001?-= l l l δ，%1000 1 0?-=A A A ψ 式中，l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度，A 1为颈缩处的横截面积。 五、实验步骤及注意事项 1、拉伸实验步骤 （1）试件准备：在试件上划出长度为l 0的标距线，在标距的两端及中部三 个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d 0。 （2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。 （3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。 （4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。 （5）开始实验：消除夹持力；位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。 （6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度l 1及断口处的最小直径d 1（一般从相
实验二低碳钢和铸铁的压缩实验
实验二金属材料（低碳钢和铸铁）的压缩实验 一、实验目的 （1）比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。 （2）测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。 （3）比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。 二、验仪器和设备 （1）万能材料试验机。 （2）游标卡尺。 三、试件介绍 根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2：1。试件均为圆柱体。 四、实验原理及方法 压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料的变形过程、破坏形式，并与拉伸实验进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响，从而对材料的机械性能有比较全面的认识。 压缩试验在压力试验机上进行。当试件受压时，其上下两端面与试验机支撑之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。摩擦力的存在会
影响试件的抗压能力甚至破坏形式。为了尽量减少摩擦力的影响，实验时试件两端必须保证平行，并与轴线垂直，使试件受轴向压力。另外。端面加工应有较高的光洁度。 低碳钢压缩时也会发生屈服，但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此，在测定Ps 时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下，测力指针等速转动，当材料发生屈服时，测力指针转动将减慢，甚至倒退。这时对应的载荷即为屈服载荷Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是因为低碳钢受压时变形较大而不破裂，因此愈压愈扁。横截面增 ,因此也得不到强度极大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到最大载荷P b ，所以在实验中是以变形来控制加载的。 限 b 前出现较明显的变形然后破裂，此时试验机测力铸铁试件压缩时，在达到最大载荷P b 指针迅速倒退，从动针读取最大载荷P 值，铸铁试件最后略呈故形，断裂面与试件轴线大 b 约呈450。 图2—2 低碳钢压缩图铸铁压缩图 五、实验步骤 （1）试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）按相应的操作规程进行操作。 （2）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。 （3）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。 （4）开动试验机，使活动台上升，对试件进行缓慢均匀加载，加载速度为0.5mm/min。对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停
材料拉伸与压缩实验报告参考
材料拉伸与压缩实验报告参考
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验 一、实验目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s σ，强度极限b σ，延伸率δ和断面收缩率ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限b σ。 2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL 曲线）。 二、实验设备 微机控制电子万能材料试验机、直尺、游标卡尺。 三、实验试祥 1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图1所示： 图1 用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L 0）与试件直径d 。必零满足L 0 ／d 0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ5 2、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内： 1≤d h ≤3 为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。 图
四、实验原理 图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图，拉伸变形ΔL 是整个试件 的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响，下屈服点B 则比较稳定，工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ，以试 样的初始横截面积A0除PS ，即得屈服极限： 0A Ps S = σ 屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值 P b ，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P b 不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A 。除P b 得强度极限为 0A P b b = σ 延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为 %1000 1?-= l l l δ 试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A 1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A 1，然后按下式计算断面收缩率： 01 100%ψA -A = ?A 铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷P b 而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
拉伸实验报告
拉伸实验报告 篇一：拉伸试验报告 ABANER 拉伸试验报告 [键入文档副标题] [键入作者姓名] [选取日期] [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。] 拉伸试验报告 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验要求： 按照相关国标标准（GB/T228-XX：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。 三、引言 低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。为了测定不同热处理状态的低碳钢的力学性能，需要进行拉伸试验。
拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能，并根据应力-应变曲线，确定应变硬化指数和系数。用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能，并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比，从而得到不同热处理对低碳钢的影响。 拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准，制定相关的试验材料和设备，试验的操作步骤等试验条件。 四、试验准备内容 具体包括以下几个方面。 1、试验材料与试样 （1）试验材料的形状和尺寸的一般要求 试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。通过从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成样品。但具有恒定横截面的产品，例如型材、棒材、线材等，和铸造试样可以不经机加工而进行试验。
压缩实验
压缩实验 （一）实验目的 1．测定压缩时低碳钢的屈服极限σs 和铸铁的强度极限σb 。 2．观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。 铸铁试件压缩实验时，在达到最大载荷P b 前要出现较大的变形后才发生破裂，此时测力指针迅速倒退，由从动指针可读出最大载荷P b 值。铸铁试件最后表面出现与试样轴线大约成45°左右的倾斜裂纹，破坏主要是由剪应力引起的。 （二）实验设备及试件 1．WE-600液压式万能试验机或WDW-3300微机控制电子万能试验机 或W AW-3100微机控制电液伺服万能试验机 2．KL-150游标卡尺。 3．压缩试件 （三）实验原理及装置 低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形（图3-2.1） 图3-2.1 图3-2.2 当试件承受压缩时，其上下两端面与试验机支承垫之间产生很大的摩擦力（图3-2.2），这些摩擦力阻碍试件上部和下部的横向变形。若在试件两端面涂以润滑剂，就可以减小摩擦力，试件的抗压能力将会有所降低。当试件的高度相对增加时，摩擦力对试件中部的影响将有所减小，因此抗压能力与试件高度h 0和直径d 0的比值h 0/ d 0有关。例如这一比值愈大，铸铁的强度极限就愈小。由此可见，压缩试验是有条件的。在相同的实验条件下，才能对不同材料的压缩性能进行比较。金属材料压缩破坏实验所用的试件一般规定为3100 ≤≤d h 。 图3-2.3 图3-2.4 图3-2.5 为了尽量使试件承受轴向压力，试件两端面必须完全平行，并且与试件轴线保持垂直。
其端面还应制作得光滑，以减小摩擦力的影响。 试验机应附有球形承垫（图3-2.3），球形承垫位于试件上端或下端。当试件两端面稍有不平行时，球形承垫可以起调节作用，使压力通过试件轴线。 在万能试验机上实验时，利用自动绘图器、可以绘出低碳钢压缩图（图3-2.4）和铸铁压缩图（图3-2.5）。在低碳钢压缩图中，在开始出现变形增长较快的非线性小段时，表示到达了屈服载荷P s但是这时并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。此后，压缩图形沿曲线继续上升，这是因为塑性变形迅速增长，试件横截面面积也随之增大，而增大的面积能承受更大的载荷。因此，在压缩实验中测定P s时要特别小心观察。在缓慢均匀加载下，测力指针等速转动，当材料发生屈服时，主动针将减慢，稍微回退或者停顿一下，这时对应的载荷即为屈服载荷P s，由于指针转动速度的减慢不十分明显，故常要借助绘图器上绘出的压缩图来判断P s到达的时刻。电子万能试验机上可以自动作出压缩图和屈服载荷P s、最大载荷P b。低碳钢试件最后可压成饼状而不破裂，所以无法求出最大载荷及其强度极限。 铸铁试件作压缩实验时，在达到最大载荷P b时测力指针迅速倒退，由从动指针可读出最大载荷P b值。铸铁试件最后表面出现与试件轴线大约成45°左右的倾斜裂纹，破坏主要是由剪应力引起的。 （四）实验步骤 低碳钢试件（在微机控制电子万能试验机上做） 1．试件准备 用游标卡尺测量试件中部的直径，相互垂直量两次取其平均值来计算截面面积A。 根据低碳钢的屈服极限σS乘以试件的面积A。，估算出屈服载荷的大小，定出多大载荷返回。 2．安装试件 将试件两端面涂以润滑剂，然后准确地放在试验机球形承垫的中心处。 3．试验机准备及实验 （1）按住单片机上的F1的同时，用钥匙开机，待密码出现后松开F1键—返回。 （2）操纵遥控盒，使上压板与试件保留1毫米左右的间隙。 （3）打开电脑软件—确定—联机—清零。 （4）试样录入—右键—启动复制—按向下光标—保存—关闭—找出输进的编号。 （5）参数设置—下一步（返回速率定10）下一步—下一步（注意前面的选中项）下一步（负荷增量定10）—关闭—清零—试验开始。 （6）压缩过程中，把试验力-位移曲线找出来，待机器返回后，按停止键。 （7）数据管理—选中序号—单击右键—选曲线类型（试验力、位移）—分析—报表—页面设置—选单元项目—报表预览—打印设置—确定。 （8）脱机—关闭。把试件拿下，把屈服载荷P S填入表中。 （9）请教师检查实验记录，实验数据一律用表格形式。 4．结束工作 将试验机的一切机构复原。 清理试验现场，将借用的仪器归还原处 铸铁试件（在W AW-31000微机控制电液伺服万能试验机上做） 1．试件准备 用游标卡尺测量试件中部的直径，相互垂直量两次取其平均值来计算截面面积A。 2．安装试件 将试件两端面涂以润滑剂，然后准确地放在试验机球形承垫的中心处。 3．试验机准备及实验
材料力学拉伸压缩实验
拉伸实验 一．实验目的 1．学习液压万能实验机的构造原理，并进行操作练习。 2．确定低碳钢的流动极限（屈服极限）、强度极限、延伸率和面积收缩率。3．确定铸铁的强度极限。 4．观察材料在拉伸过程中所表现的各种现象。 二．实验仪器 液压式万能实验机，游标卡尺。 三．实验原理 塑性材料和脆性材料在拉伸时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍) 四．实验步骤 1．铸铁实验 (1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。 (2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。 (3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。 (4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之靠近主指针，并调整好自动绘图装置。
(5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。 (6) 在试件断裂以后，记下试件的极限荷载。 (7) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。 (8) 取下试件，打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。 2．低碳钢实验 (1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。在试件中部用红铅笔作一个5或10长的标距（两端画上圆圈标记）。 (2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。 (3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。 (4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之与主指针对齐，并调整好自动绘图装置。 (5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。 (6) 在试件受拉的过程中，注意示力盘指针的移动和自动绘图纸上曲线的轨迹，观察流动现象（主指针来回摆动），记录材料在流动时的荷载（取流动时荷载的下限）。 (7) 在荷载超过流动极限以后，记下试件的极限荷载。在试件断裂以前，注意观察试件的颈缩现象。 (8) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。 (9) 取下试件，将试件断裂后的两部分重新合拢，量取试件断裂后的标距长度和断口处的最小直径(互相垂直地测量2次)。 (10) 打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。 五．实验记录
金属拉伸实验报告
金属拉伸实验报告 【实验目得】 1、测定低碳钢得屈服强度RＥh 、R eL及Rｅ、抗拉强度R m、断后伸长率A与断面收缩率Ｚ。 2、测定铸铁得抗拉强度R m与断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中得各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化与颈缩等现象），并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁(脆性材料）拉伸机械性能得特点。【实验设备与器材】 1、电子万能试验机WD-200Ｂ型 2、游标卡尺 3、电子引伸计 【实验原理概述】 为了便于比较实验结果,按国家标准GＢ2２８—7６中得有关规定,实验 材料要按上述标准做成比例试件,即：?圆形截面试件: Ｌ 0 =1０ｄ (长 试件）?式中: L --试件得初始计算长度(即试件得标距)；? -— 试件得初始截面面积；? d ０ —-试件在标距内得初始直径?实验室里使用得金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示 图1拉伸试件
将试样安装在试验机得夹头中,然后开动试验机,使试样受到缓慢增加得拉力（应根据材料性能与试验目得确定拉伸速度)，直到拉断为止,并利用试验机得自动绘图装置绘出材料得拉伸图（图2－2所示）。应当指出，试验机自动绘图装置绘出得拉伸变形ΔL 主要就是整个试样（不只就是标距部分)得伸长，还包括机器得弹性变形与试样在夹头中得滑动等因素。由于试样开始受力时,头部在夹 头内得滑动较大，故绘出得拉伸图最初一段就是曲线。 １、低碳钢（典型得塑性材料) 当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加,保持直线关系,拉力超过F Ｐ后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系得最大拉力就就是材料比例极限得力值F P ． 在ＦP 得上方附近有一点就是Ｆc ,若拉力小于F ｃ而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状,若拉力大于F c 后再卸载，则试件只能部分恢复,保留得残余变形即为塑性变形,因而Ｆｃ就是代表材料弹性极限得力值。 当拉力增加到一定程度时，试验机得示力指针(主动针)开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台,这说明此时试样所受得拉力几乎不变但变形却在继续,这种现象称为材料得屈服。低碳钢得屈服阶段常呈锯齿状,其上屈服点B ′受变形速度及试样形式等因素得影响较大，而下屈服点B 则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B 所对应得力值F eL 作为材料屈服时得力值)。确定屈服力值时,必须注意观察读数表盘上测力指针得转动情况,读取测力度盘指针首次回转前指示得最大力F eH （上屈服荷载)与不计初瞬时效应时屈服阶段中得最小力F ｅL （下屈服荷载)或首次停止转动指示得恒定力F eL （下屈服荷载),将其分别除以试样得原始横截面积(Ｓ０）便可得到上屈服强度R e Ｈ与下屈服强度Ｒe Ｌ。即 Ｒe H = F e H /Ｓ0 R e L = F e L /S 0 屈服阶段过后,虽然变形仍继续增大,但力值也随之增加,拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形得能力，这种现象称为材料得强化。在强化阶段内，试样得变形主要就是塑性变形，比弹性阶段内试样得变形大得多,在达到最大力F ｍ之前, 试样标距范围内得变形就是均 (a)低碳钢拉伸曲线图 (b)铸铁拉伸曲线图 图2－2 由试验机绘图装置绘出得拉伸曲线图 图2－3 低碳钢得冷作硬化
材料在拉伸与压缩时的力学性能-3
§2-3 材料在拉伸与压缩时的力学性能 材料的力学性能：也称机械性能。通过试验揭示材料在受力过程中所表现出的与试件几何尺寸无关的材料本身特性。如变形特性，破坏特性等。研究材料的力学性能的目的是确定在变形和破坏情况下的一些重要性能指标，以作为选用材料，计算材料强度、刚度的依据。因此材料力学试验是材料力学课程重要的组成部分。 此处介绍用常温静载试验来测定材料的力学性能。 1. 试件和设备 标准试件：圆截面试件，如图2-14：标距l 与直径的比例分为，d d l 10=，； d l 5=板试件（矩形截面）：标距l 与横截面面积的比例分为，A A l 3.11=，A l 65.5=； 试验设备主要是拉力机或全能机及相关的测量、记录仪器。 详细介绍见材料力学试验部分。国家标准《金属拉伸试验方法》（如GB228-87）详细规定了实验 方法和各项要求。 2. 低碳钢拉伸时的力学性能 低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢， 如A 3钢、16Mn 钢。 1）拉伸图（P —ΔL ），如图2-15所示。 弹性阶段（oa ） 屈服（流动）阶段（bc ） 强化阶段（ce ）由于P —ΔL 曲线与试样 的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，可采用 应力应变曲线，即εσ?曲线来代替P —ΔL 曲 线。进而试件内部出现裂纹，名义应力下跌， 至f 点试件断裂。 σ对低碳钢来说，s σ，b σ是衡量材料强度的重要指标。 2）εσ?曲线图，如图2-16所示，其各特征点的含义为： oa 段：在拉伸（或压缩）的初始阶段应力σ与应变ε为直线关系直至a 点，此时a 点所对应的
应力值称为比例极限，用P σ表示。它是应力与应变成正比例的最大极限。当P σσ≤ 则有 εσE = （2-5） 即胡克定律，它表示应力与应变成正比，即有 αε σtan == E E 为弹性模量，单位与σ相同。 当应力超过比例极限增加到b 点时， 关系偏离直线，此时若将应力卸至 零，则应变随之消失（一旦应力超过b 点，卸载后，有一部分应变不能消除），此b 点的应力定义为弹性极限ε?σe σ。 e σ是材料只出现弹性变形的极限值。 bc 段：应力超过弹性极限后继续加载， 会出现一种现象，即应力增加很少或不增 加，应变会很快增加，这种现象叫屈服。开始发生屈服的点所对应的应力叫屈服极限s σ。又称屈服强度。在屈服阶段应力不变而应变不断增加，材料似乎失去了抵抗变形的能力，因此产生了显著的塑性变形（此时若卸载，应变不会完全消失，而存在残余变形）。所以s σ是衡量材料强度的重要指标。 表面磨光的低碳钢试样屈服时，表面将出现与轴线成45°倾角的条纹，这是由于材料内部晶格相对滑移形成的，称为滑移线，如图2-17所示。 ce 段：越过屈服阶段后，如要让试 件继续变形，必须继续加载，材料似乎 强化了，ce 段即强化阶段。应变强化阶 段的最高点（e 点） 所对应的应力称为强度极限b σ。 它表示材料所能承受的最大应力。过e 点后，即应力达到强度极限后，试件局部发生剧烈收缩的现象，称为颈缩，如图2-18所示。 3）延伸率和截面收缩率 为度量材料塑性变形的能力，定义 延伸率为
材料拉伸压缩实验报告
材料的拉伸压缩实验 一、实验目的 1.观察试件受力和变形之间的相互关系； 2.观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物 理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。 3.测定拉伸时低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）；测定压缩 时铸铁的强度极限σb。 4.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。 二、实验设备 1.微机控制电子万能试验机； 2.游标卡尺。 三、实验材料 拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示： 图1 拉伸试件图2 压缩试件 四、实验原理 1、拉伸实验 低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。 对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于?l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B'点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地
加载，并应用σs =F s / A 0（A 0为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。 图3 低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F b 后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式σb =F b /A 0计算强度极限（A 0为试件变形前的横截面积）。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率δ和端面收缩率ψ，即 %100001?-= l l l δ，%1000 1 0?-=A A A ψ 式中，l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度，A 1为颈缩处的横截面积。 2、压缩实验 铸铁试件压缩过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D 转换 和处理，并输入计算机，得到F-?l 曲线，即铸铁压缩曲线，见图4。 对铸铁材料，当承受压缩载荷达到最大载荷F b 时，突然发生破裂。铸铁试件破坏后表明出与试件横截面大约成45?～55?的倾斜断裂面，这是由于脆性材料 图4 铸铁压缩曲线