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金属材料静态力学性能测试 一、实验目的和内容 1、测定金属材料的拉伸、压缩和扭转时力学性能参数，如屈服极限，强度极限等； 2、观察实验现象，并比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的变形及破坏形式。 3、比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的力学性能特点。 二、实验名称 拉伸试验，压缩试验，扭转实验。 三、实验设备 电子式万能材料试验机（WDW3100型） 电子扭转试验机 游标卡尺 四、试件 1、拉伸试验所采用的试件 试件采用两种材料：低碳钢和铸铁。低碳钢属 于塑性材料；铸铁属于脆性材料。试件的外形如图 1所示。本实验采用的试件是GB228-87规定的“标 准试件”中的一种。试件的标距等截面测试部分长度 ，直径。 图1 拉伸试件 2、压缩试验所采用的试件 试件的形状如图2所示，本实验采用的试件是国际规定的“标准试件”中的一种。 图2 压缩试件 3、扭转试验所采用的试件 采用标准试件，类似拉伸试件。 五、实验原理 拉伸实验原理： 压缩实验原理： 扭转实验原理： 六、实验方法及步骤 （一）拉伸试验 测定一种材料的力学性能，一般应用一组试件（3～6根）来进行，而且应该尽可能每一根试件都测出所要求的性能。我们主要是学习试验方法，所以我们测定低碳钢σs、σb、δ、ψ的拉伸试验只用一根试件来进行。其试验步骤如下： 1、测量试件尺寸，主要是测量试件的直径和标距。在标距部分取上、中、下三个截面，对每一个截面用游标卡尺（精度0.02mm）测量互相垂直方向的直径各一次，取其平均值最小截面处的平均直径作为试件的直径。 2、顺时针旋转钥匙打开试验机。 3、用远控盒调整上下夹头的位置，将试件装在实验机的夹具上。 4、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。 5、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。 6、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。 7、试件被拉断后取下试件，量取拉断后的标距和颈缩处的直径。填入到软件中出现的对话框里。 8、查看并保存数据。 9、实验结束后，点击“脱机”按钮，关闭实验软件。然后关闭试验机及计算机。 （二）压缩试验 1、测量试件的尺寸。用游标卡尺测量相互垂直方向的直径各一次，取其平均值作为试件的直径。 2、将试件放在实验机上下两个压头之间，开动实验机进行实验。 3、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。 4、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。 5、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。 6、试件被压断（铸铁压断，而低碳钢过屈服或规定的载荷值）点击“实验结束”按钮，停止实验， 7、查看并保存数据。 9、上升移动横梁取下试件。实验结束后，点击“脱机”按钮，关闭实验软件，然后关闭试验机及计算机。 （三）扭转实验 1、测量试件直径，打开试验机电源预热仪器。 2、将试件安装于机器夹头中，并夹紧。 3、打开实验软件，点击试样录入按钮输入试验材料、试验方法、试验编号、试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验速度和转动夹头的转动方向、选择是否计算、试验结束条件等。 4、选择试验编号，将扭矩、扭角、转角清零。点击试验开始按钮开始试验。对于低碳钢试件在过屈服阶段后可逐渐加快试验速度。 5、当试件被扭断时，停止试验，将试件取下。 6、查看并保存数据。 7、点击“脱机”按钮，关闭实验软件。关闭试验机及计算机。 七、实验数据 （一）、拉伸试验 1、试验数据记录 将测得的试件尺寸的原始数据填入表1中，将通过实验测得的试验数据填入表2中。 表1 试件尺寸原始数据（单位：mm） 材 料 标距 l0 原始直径d0 截面面积 A0 拉断处直径 d1 断口处截面积 A1 拉断处的标距 l1 截面Ⅰ 截面Ⅱ 截面Ⅲ 最小处平均值 （1） （2） （1） （2） （1) （2） （1） （2） 平均 低碳钢 铸 铁 表2 测试数据 材料 屈服载荷（N） 最大载荷（N） 低碳钢 铸铁 2、写出实验数据的处理过程，并将实验结果填入表3中。 数据的处理过程： （1）屈服极限的计算过程 低碳钢： （2）强度极限的计算过程 低碳钢： 铸铁： （3）延伸率的计算过程 （4）断面收缩率的计算过程 表3 实验结果 材料 屈服极限（MPa） 强度极限（MPa） 延伸率 断面收缩率