实验一、二 拉伸和压缩实验.pdfVIP

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 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 远远大于抗拉强度 。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 （包括 、 ），强度极限 ，断后伸长率 和截面收缩率 ；测定铸 铁拉伸和压缩过程中的强度极限 和 。 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— 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 、 ）、 、 和 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 式中 称为标距，用于测量拉伸变形试验段的有效长度； 为标距部分的截面积，系数 通常为5.65和 11.3，前者称为短试件，后者称为长试件。因此，短、长圆形试件的标距长度分别等于5 和10 。本 试验采用 为10mm， 为10 的长比例试件(图1—1)。试件两端较粗的部分为装入试验机夹头中的夹 持部分，起传递拉力之用，它的形状及尺寸可根据试验机的夹头形式而定。 图1—1 拉伸试件 压缩试件通常为柱状，横截面为圆形，如图1-2所示。试件受压时，两端面与试验机压头间的摩擦力很大 使端面附近的材料处于三向压应力状态，约束了试件的横向变形，试件越短，影响越大，实验结果越不 准确。因此，试件应有一定的长度。但是，试件太长又容易产生纵向弯曲而失稳。金属材料的压缩试件 通常采用圆试件。铸铁压缩实验时取 。 图1—2 圆柱体压缩试件 四、实验原理和方法 1 ．低碳钢拉伸实验 低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线，如图1—3所示。用准确的拉伸曲线可直接换算 出应力应变 曲线。首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载(加载速度对力学性能是 有影响的，速度越快，所测的强度值就越高) ，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前 三个阶段是均匀变形的。 图1—3 低碳钢拉伸曲线 (1)弹性阶段 是指拉伸图上的 段，没有任何残留变形。在弹性阶段，载荷与变形是同时存在的，当载 荷卸去后变形也就恢复。在弹性阶段，存在一比例极限点A ，对应的应力为比例极限 ，此部分载荷与 变形是成比例的。 (2)屈服阶段 对应拉伸图上的BC段。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是由切应力引起 的。在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。这种载荷在一定范围内波动而 试件还继续变形伸长的现象称为屈服现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存 在上屈服点和下屈服点，不加说明，一般都是指下屈服点。上屈服点对应拉