金属材料力学性能测试——拉伸、压索和扭转实验.docVIP

金属材料力学性能测试

——拉伸实验

拉伸实验是测定材料力学性质基本的重要实验之一。根据国家标准金属拉力实验法的规定，拉伸试件必须做成标准试件。圆截面试件如图1-1所示：长试件L=10d0，短试件L=5d0。

拉伸时材料的强度指标和塑性指标测定：

1、强度指标的测定：

材料拉伸时的力学性能指标（如，，，），由拉伸破坏实验来确定。图1-2是低碳钢拉伸实验时的拉伸图。OA段为弹性变形阶段，过了A点,材料进入屈服阶段，材料进入上屈服点,A点对应上屈服点的载荷Psu，B点对应屈服点的载荷Psl。由于上屈服点的值不稳定(对同一批材料而言)，下屈服点较稳定，因此在没有特别说明的情况下，规定下屈服点的载荷为屈服载荷Ps，则屈服极限为:MPa。其中:A0为试件的初始横截面面积,拉伸图上D点对应的最大荷载值为Pb,此后试件发生劲缩现象,迅速破坏。材料的抗拉强度极限为:MPa。铸铁的拉伸实验图如图1-3所示。试件变形很小，到达一定的载荷突然断裂，拉断时的最大载荷，即为强度的载荷Pb铸铁拉伸强度极限为：MPa。

2、塑性指标测定：

将拉断后的低碳钢试件拼接后，测量断后标距L1；劲缩处的平均值径d1，由下列公式计算延伸率和断面收缩率；

其中：A1为试件断开处的横截面积，L1为试件断后的标距。

拉伸时材料机械性质的测定

室温_____℃日期____年___月___日

实验目的：

1.测定低碳钢的屈服极限，极限强度，延伸率，面积收缩率，铸铁的极限强度。

2.观察拉伸过程中的实验现象。

实验设备：

电子万能试验机。

游标卡尺。

实验主要步骤：

1.分别测量两种材料的上、中、下横截面直径并填入表格。

安装试件，然后开始实验。

记录拉伸载荷，测量断后标距及收缩直径，代入公式计算。

选用新材料进行实验，利用实验结果完成设计性实验报告。

讨论题：

材料的强度指标有哪些？塑性指标有哪些？

实验数据记录及结果计算：

低碳钢试件

直径d0（mm）

横截面面积（mm2）

标距（mm）

实验前

上

1

A0=

L0=

2

中

1

2

下

1

2

取用直径（mm）

实验后

最小直径d1

最小横截面面积（mm2）

断后标距（mm）

1

平均直径

A1=

L1=

2

试件形状图

注：低碳钢试件直径的测量方法为：分为上、中、下三个截面进行测量。每个截面测量两次，这两次测量为同一截面的两个相互垂直的直径。然后求出每个截面的两次测量值平均值，即上、中、下三个平均值。选出这三个的平均值中最小的一个为取用直径，填在“取用直径”中，用该值计算截面面积。

结果计算：

强度指标

Ps=N

MPa

Pb=N

MPa

塑性指标

铸铁试件：

直径d0（mm）

横截面面积（mm2）

强度指标

实验前

上

1

A0=

Pb=N

Mpa

2

中

1

2

下

1

2

取用直径

实验后

试件形状图

作拉伸图（低碳钢、铸铁画在同一图上）

金属材料力学性能测试

——压缩实验

低碳钢和铸铁试件一般做成图形（图2-1）

图2-1图2-2

压缩试验时，其材料的抗压能力与试件端面的摩擦情况有关。当试件受压时，试件上、下面与承垫之间产生较大的摩擦力（图2-2），阻碍了试件端面的横向变形，也影响试件内各点的应力状态。当试件高度增加时，可减小摩擦力的影响，因此材料的抗压能力与试件高度h0和直径d0的比值有关，只有在相同的试验条件下，才能对不同材料的性能进行比较，一般金属材料的压缩破坏试验用试件尺寸规定为：

1≤h0/d0≤3

压缩时材料的强度指标的测定：

低碳钢在压缩时的压缩图如（图2-3）所示。压力变小时为线性关系，荷载加到一定值，测力指针速度减慢或有短暂停顿，但没有拉伸时那样明显的屈服阶段，此时可测读屈服荷载Ps。此后由于塑性变形的产生使试件横截面加大，增加了抗压能力，荷载增加很快，可使试件成饼状而无法测出它的抗压强度荷载。

图2-3图2-4

铸铁的压缩曲线（图2-4）是一微弯的曲线，没有屈服阶段。荷载达到最大值Pb时，试件突然发生破裂，破坏面与轴线夹角约为45°（根据应力分析，可知铸铁的破坏主