工程力学2实验指导书.doc

工程力学Ⅱ实验指导书 谢志芬 编 桂林电子科技大学 机电工程学院力学室 2006年3月 §2-3碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验（实验一） 一、目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σS，强度极限σb，延伸率δ和断面收缩率Ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限σb。 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）。 3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σS。和铸铁的强度极限σb。 4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。 5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法 6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。 二、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、拉伸试祥 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2-3所示： 图2-3 用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L0）与试件直径d。必零满足L0／d0=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≤≤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2-4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PS，以试样的初始横截面积A0除PS，即得屈服极限： 图2-4 （2.1） 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Pb，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Pb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Pb得强度极限为 （2.2） 延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L0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L1延伸率应为 （2.3） 断口附近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关，如断口发生于Lο的两端或在Lο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CC1之间共有10格，断口靠近左段，如图2-5，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C1点有多少格，就由a点向左取相同的格数，记作b，令Lˊ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‘′=L1。 图2-5 试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A1，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A1，然后按下式计算断面收缩率： （2.4） 铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷Pb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2-6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的，而且也基本相同，所以说，低碳钢材料在压缩时的E和都与拉伸时大致相同，低碳钢的塑性好，由于泊松效应，试件越压越粗，不会破坏，横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大