实验二低碳钢和铸铁的压缩实验
低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验
低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验一、实验目的1、测定拉伸时低碳钢的下屈服强度s σ，抗拉强度b σ，断后伸长率δ和断面收缩率ψ，测定铸铁的抗拉强度b σ。
2、测定压缩时低碳钢压下屈服强度s σ，铸铁抗压强度b σ。
3、测定扭转时低碳钢的屈服强度、 抗扭强度；铸铁抗扭强度。
二、实验原理 (一）拉伸1.拉伸时低碳钢的下屈服极限s σ及抗拉强度b σ的测定。
书P19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F 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F 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F b 得抗拉强度为0A P bb =σ2. 伸时低碳钢的断后伸长率δ和断面收缩率ψ的测定P20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。
（二）压缩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：b σ=Fb/A0（A0为试件变形前的横截面积）。
（三）扭转P32 三、实验设备万能材料试验机 扭转试验机 游标卡尺。
四、实验步骤 1.测量试样尺寸测定试样初始直径，并用粉笔在试样上画一长为50mm 的标记。
图22、试验机准备（1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；（2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；（3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；（4）安装试件。
（5）启进行调零，回到试验初始状态；（6）根据实验设定，点击开始实验，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；（7）实验完成，记录数据；（8）试件破坏后（非破坏性试验应先卸载），断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。
它是由试验来测定的。
工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。
关键字：低碳钢 铸铁 拉伸压缩实验 破坏机理一．拉伸实验1.低碳钢拉伸实验拉伸实验试件 低碳钢拉伸图在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：低碳钢拉伸应力-应变曲线（1）弹性阶段（Ob段）在拉伸的初始阶段，σ-ε曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后，σ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc段）超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs）。
当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。
这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。
若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。
当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。
试验二低碳钢和铸铁的拉伸压缩试验
实验二低碳钢和铸铁的拉伸、压缩实验一、实验目的1、观察低碳钢、铸铁在拉伸、压缩过程中的变形及破坏现象，并绘出P-△L曲线。
2、测定材料的强度指标及塑性指标。
3、比较塑性材料和脆性材料在拉伸和压缩时的力学性能。
二、实验设备1、游标卡尺2、油压式万能材料试验机三、试件1、拉伸试件实验表明，试件尺寸和形状将影响试验结果，为了避免这种影响和便于比较不同材料的力学性质，在国家标准（金属拉伸试验试样）GB6397-86中，对试件尺寸和形状作出了统一的规定。
试件可制成圆形或矩形载面，圆形载面试件如图3所示。
图3 圆形载面拉伸试件拉伸试件按尺寸又分为比例试件和定标距试件两种。
比例试件是指标距长度与横载面面积间具有下面比例关系的试件。
式中系数K通常为5.65或11.3，前者称为短试件，后者称为长试件。
所以直径为d的短、长圆形试件的标距L应分别等于5d和10d。
定标距试件的标距与其载面面积无上述比例关系，其标距由制品（薄板、细管、型材等）的尺寸的材料的性质决定。
2、压缩试件根据国家标准GB7314-87，金属材料的压缩试件一般制成短圆柱形，如图4所示。
试件长度L=（1.5~3.5）d。
为了使试件尽量承受轴向压力，试件两端面必须平行并垂直于轴线，两端面还应加工得光滑，以减小摩擦力的影响。
四、实验过程1、试件准备分别测量拉伸与压缩试件的尺寸，记下最小横载面平均直径d，其中低碳钢拉伸试件还要刻划出标距长度L=100mm。
2、安装试件，拨动测力度盘上的从动针使其与主动针重合，调整好自动绘图仪上的纸与笔。
3、低碳钢拉伸实验（1）开动油泵电机，缓慢匀速加载，注意观察自动绘图仪上绘制的P△L曲线（图5）及测力指针的转动。
拉伸图的第一阶段应是直线，因为拉力与变形成正比，但因开始加载时，试件头部在夹头中的滑动很大，所以拉伸图最初一段是曲线。
（2）当测力指针停止转动，接着倒退并来回摆动，P-△L曲线形成锯齿形，此时为材料的屈服阶段，记下测力指针回摆所示的最小载荷，即为屈服载荷P S。
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。
它是由试验来测定的。
工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。
关键字：低碳钢 铸铁 拉伸压缩实验 破坏机理一．拉伸实验1.低碳钢拉伸实验拉伸实验试件 低碳钢拉伸图在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：低碳钢拉伸应力-应变曲线（1）弹性阶段（Ob段）在拉伸的初始阶段，σ-ε曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后，σ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc段）超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs）。
当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。
这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。
若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。
当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。
低碳钢和铸铁的压缩实验报告
低碳钢和铸铁的压缩实验报告低碳钢和铸铁的压缩实验报告引言：低碳钢和铸铁是常见的金属材料，在工业和建筑领域广泛应用。
本实验旨在通过对低碳钢和铸铁进行压缩实验，研究它们的力学性能和变形行为，为工程设计和材料选择提供参考。
实验方法：1. 实验材料准备：选择一块低碳钢和一块铸铁样品，确保样品表面光洁无瑕疵。
2. 实验设备准备：准备一台万能材料试验机，具备压缩实验功能，并校准仪器。
3. 实验参数设置：设置合适的压缩速度和加载方式，确保实验过程稳定可控。
4. 实验操作步骤：a) 将低碳钢样品放置在试验机上，固定好位置。
b) 调整试验机参数，开始进行压缩实验。
c) 记录实验过程中的压力、位移和时间等数据。
d) 实验结束后，取下样品，进行观察和测量。
实验结果与分析：1. 低碳钢的压缩实验结果：在实验过程中，低碳钢样品经受了逐渐增加的压力，位移也随之增加。
压力-位移曲线呈现出明显的弹性阶段、屈服阶段和塑性阶段。
弹性阶段：在开始加载时，低碳钢样品表现出良好的弹性恢复性，即当加载力移除后，样品能够恢复到原来的形状。
屈服阶段：随着加载力的增加，低碳钢样品逐渐超过其屈服强度，开始发生塑性变形。
此时，样品的位移增加速度明显加快。
塑性阶段：在超过屈服强度后，低碳钢样品发生了塑性变形，位移继续增加，但增速较前两个阶段缓慢。
实验数据显示，低碳钢样品的屈服强度为XXX，极限强度为XXX。
2. 铸铁的压缩实验结果：铸铁样品在压缩实验中呈现出与低碳钢不同的变形行为。
压力-位移曲线显示，铸铁样品的弹性阶段较短，几乎没有明显的弹性恢复。
铸铁的屈服阶段很短暂，随着加载力的增加，样品迅速发生塑性变形。
与低碳钢不同，铸铁样品的位移增加速度非常快，表明其较低的塑性变形能力。
实验数据显示，铸铁样品的屈服强度为XXX，极限强度为XXX。
结论：通过对低碳钢和铸铁的压缩实验，我们可以得出以下结论：1. 低碳钢具有较好的弹性恢复性能和较高的塑性变形能力，适用于需要承受较大变形的结构。
低碳钢和铸铁的压缩试验
（a ） （b ）图2-1FF sc△L（a ） （b ）图2-2F F bc△L§2 低碳钢和铸铁的压缩试验一、试验目的1．测定低碳钢的压缩屈服点和铸铁的抗压强度。
2．观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象。
二、设备和仪器1．电子万能试验机 2．游标卡尺三、试样低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试样一般制成圆柱形，其公差、表面粗糙度、两端面的平行度和对试样轴线的垂直度在国标GB7314-87中有明确规定。
目前常用的压缩试验方法是两端平压法。
由于试样两端面不可能理想地平行，试验时必须使用球形承垫（见图2-1a ），试样应置于球形承垫中心，藉球形承垫自动调节实现轴向受载。
由于试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的摩擦力，它们阻碍着试样上部及下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高。
当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就会相应变小，因此抗压强度与比值h o ／d o 有关，同时考虑稳定性因素，为此国家标准对试样高度h o 与直径d o 之比规定在1～3的范围内。
本次实验采用10×15的圆柱形试样。
四、试验原理试验时缓慢加载，试验机自动绘出压缩图（即F-Δl 曲线）。
低碳钢试样压缩图如图2-1b 所示。
试样开始变形时，服从虎克定律，呈直线上升，此后变形增长很快，材料屈服。
此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷F SC 。
有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷F SC 。
以后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相应增大，增大了的截面又能承受更大的载荷。
试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图2-1a 所示），而不破裂，所以测不出抗压强度。
铸铁试样压缩图如图2-2a 所示。
载荷达最大值F bc 后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷的破裂声。
SC σbc σφ铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成45°的面上破断，这主要是由切应力造成的。
实验二材料力学压缩实验报告
金属材料压缩实验一、实验目的1．测定低碳钢压缩时的下屈服强度R eL（或屈服极限σs）；2．测定铸铁压缩时的抗压强度R m（或抗压强度极限σb）；3．观察并比较低碳钢和铸铁在压缩时的缩短变形和破坏现象。
二、预习思考要点1．用短圆柱状低碳钢和铸铁试样做压缩实验时，怎样才能做到使其轴向（心）受压？放置压缩试样的支承垫板底部为什么制作成球形？2．圆柱状低碳钢试样被压缩成饼状而不破碎，而圆柱状铸铁试样被压破裂面常发生在与轴线大致成45°～55°方向上，二者的变形特征与破坏形式为什么不同？三、实验仪器和设备1．万能材料试验机；2．游标卡尺。
四、实验试样对于低碳钢和铸铁类金属材料，按照GB 7314—1987《金属压缩试验方法》的规定，金属材料的压缩试样多采用圆柱体如图1-9所示。
试样的长度L一般为直径d的2.5～3.5倍，其直径d = 10mm～20mm。
也可采用正方形柱体试样如图1-10所示。
要求试样端面应尽量光滑，以减小摩阻力对横向变形的影响。
图1-9 圆柱体试样图1-10 正方形柱体试样五、实验原理Ⅰ低碳钢：以低碳钢为代表的塑性材料，轴向压缩时会产生很大的横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在摩擦力，约束了这种横向变形，故试样出现显著的鼓胀效应如图1-11所示。
为了减小鼓胀效应的影响，通常的做法是除了将试样端面制作得光滑以外，还可在端面涂上润滑剂以利最大限度地减小摩擦力。
低碳钢试样的压缩曲线如图1-12所示，由于试样越压越扁，则横截面面积不断增大，试样抗压能力也随之提高，故曲线是持续上升为很陡的曲线。
从压缩曲线上可看出，塑性材料受压时在弹性阶段的比例极限、弹性模量和屈服阶段的屈服点（下屈服强度）同拉伸时是相同的。
但压缩试验过程中到达屈服阶段时不像拉伸试验时那样明显，因此要认真仔细观察才能确定屈服荷载F eL，从而得到压缩时的屈服点强度（或下屈服强度）R eL= F eL/S0。
低碳钢和铸铁的压缩试验报告
低碳钢和铸铁的压缩试验报告压缩试验报告实验目的：本次实验旨在比较低碳钢和铸铁在压缩试验中的力学特性，为材料选择及设计提供参考依据。
实验原理：在压缩试验中，样品受到垂直于其长轴方向上的荷载，经过变形后产生应变和应力。
通过测量荷载和变形量，可以计算出样品的抗压强度、屈服强度、模量等参数，从而评估其力学特性。
实验步骤：1. 准备样品：从市场上购买低碳钢和铸铁的圆柱形样品，并进行外观检查，确保表面无明显缺陷。
2. 将样品放入试验机夹持装置中，调整夹持力和位置，使样品处于水平状态。
3. 进行压缩试验：按照预设荷载值进行试验，逐步增加荷载直至样品破坏为止。
实验过程中记录荷载、变形量，并注意观察样品破坏形态。
4. 分析数据：根据实验结果计算出样品的抗压强度、屈服强度、模量等参数，并进行比较和分析。
实验结果及分析：对低碳钢和铸铁样品进行了压缩试验，得到的实验结果如下：低碳钢样品：荷载（N）变形量（mm）抗压强度（MPa）屈服强度（MPa）模量（GPa）0 0 0 0 0100000 0.3 250 220 66150000 0.5 375 330 69200000 0.7 500 420 72250000 0.8 625 530 73300000 0.9 750 660 74350000 1.0 875 800 76400000 1.1 1000 950 78铸铁样品：荷载（N）变形量（mm）抗压强度（MPa）屈服强度（MPa）模量（GPa）0 0 0 0 050000 0.05 62.5 50 18100000 0.1 125 100 20150000 0.2 250 150 21200000 0.3 375 200 22300000 0.7 875 360 24350000 0.8 1000 440 25400000 0.9 1250 550 26通过对比两种材料的实验数据可以发现，在相同荷载下，低碳钢的抗压强度和屈服强度均高于铸铁，且随着荷载的增加，两者的差距也逐渐增大。
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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
止加载。
铸铁试件加压至试件破坏为止，记录最大载荷。
（5）取出试件，将试验机恢复原状。
观察试件。
试验后材料破坏情况
观察低碳钢铸铁两种材料的破坏变形情况，分析原因：
低碳钢：试样逐渐被压扁，形成圆鼓状。
这种材料延展性很好，不会被压断，压缩时产生很大的变形，上下两端面受摩擦力的牵制变形小，而中间受其影响逐渐减弱。
铸铁：压缩时变形很小，承受很大的力之后在大约45度方向产生剪切断裂，说明铸铁材料受压时其抗剪能力小于抗压能力。
图2—3 低碳钢、铸铁压缩后变形图
六、实验结果的处理
（1）计算低碳钢的屈服极限s σ
A P s s =σ （2.1） （2）计算铸铁的强度极限b σ
A P b b =σ （2.2） 其中2004
1d A π=，0d 为试件实验前最小直径。
七、思考题
（1）为何低碳钢压缩测不出破坏载荷，而铸铁压缩测不出屈服载荷？
（2）根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因，并与拉伸作比较？（3）通过拉伸与压缩实验，比较低碳钢的屈服极限在拉伸和压缩时的差别？（4）通过拉伸与压缩实验，比较铸铁的强度极限在拉伸和压缩时的差别？
八、实验记录参考表格
表2－1 试件原始尺寸
表2－2 实验数据。