实验 拉伸与压缩实验

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ϕ，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ϕ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

A p s s

=

σ

； 0

A p b b =

σ ； 0

1000

1⨯-=

l l l δ ； 0

1000

1

0⨯-=

A A A ϕ

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。

四、实验原始数据

1．拉伸试验记录

表1-1试件拉伸前尺寸表

表1-2试件断裂后尺寸表

2．压缩试验记录

表1-3压缩实验尺寸表

五、计算结果 1．拉伸实验数据计算

截面面积 2

04

d A π

=

2

1

14

d A π=

屈服极限 0

A P S s =

σ

抗拉强度 0

A P b b =

σ

伸长率 0

1000

1⨯-=

l l l δ

断面收缩率 0

1000

1

0⨯-=A A A ϕ

2．压缩实验数据计算

低碳钢的屈服极限 0

A P S s =

σ

铸铁的抗压强度 0

A p b b =

σ

六、思考题

1．从不同的断口形状分析比较低碳钢与铸铁在拉伸与压缩破坏的四种形式并说明其原因。

2．分别比较低碳钢与铸铁的拉伸图与压缩图的异同。