金属材料的拉伸与压缩实验

一、实验目的

1、  了解电子万能材料试验机的工作原理，并测试低碳钢在拉伸与压缩过程中的力学性能。即拉伸时的屈服极限σ_s、强度极限σ_b、延伸率δ、截面收缩率Ψ。压缩时的屈服极限σ_s。

2、  测定铸铁在拉伸与压缩过程中的力学性能。即拉伸与压缩时的强度极限σ_b。

3、  观察拉伸与压缩时所表现的各种现象，并打印实验报告。

4、  对低碳钢与铸铁的力学性能进行比较，观察断口现象，分析引起破坏的原因。

二、实验设备、工具及试件

1、  Zwick电子万能材料试验机

2、  游标卡尺

3、  低碳钢与铸铁拉伸与压缩试件

三、电子式万能试验机的工作原理

Zwick电子万能材料试验机是由德国Zwick/Roell公司生产。试验机主要由机械加载、控制系统、测量系统等部分组成。加载是通过伺服电机带动丝杠转动而使活动横梁上下移动来实现的。在活动横梁和工作台上安装一对拉伸、压缩或弯曲卡具，组成了加载空间。伺服控制系统则控制伺服电机在给定速度下匀速转动，实现不同速度下横梁移动从而对试件加载。活动横梁的移动速度范围是0.0005~2000毫米/每分钟。

  测量系统包括负荷测量、试件变形测量和横梁位移测量。负荷和变形测量都是利用电测传感技术，通过传感器将机械信号转变为电信号。负荷传感器安装在活动横梁上，测量变形的传感器一般称作引伸计，并且安装在试件上。横梁位移的测量是采用光电转换技术，通过安装在丝杠顶部的脉冲编码器将丝杠转动信号转变为脉冲信号。三路信号均经过信号调理电路变为标准的信号。通过转换传给计算机，实施控制和数据采集。Zwick电子万能试验及的工作参数见表1、2、3。

表1  试验机的基本参数

表2   力传感器的基本参数

表3  引伸计的基本参数

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材料的拉伸压缩实验

一、实验目的

1.      观察试件受力和变形之间的相互关系；

2.      观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。

3.      测定拉伸时低碳钢的强度指标（s_s、s_b）和塑性指标（d、y）；测定压缩时铸铁的强度极限s_b。

4.      学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。

二、实验设备

1.      微机控制电子万能试验机；

2.      游标卡尺。

三、实验材料

拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：

 

图1  拉伸试件                          图2  压缩试件

四、实验原理

1、拉伸实验

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-Dl曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。

对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于Dl，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B¢点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用s_s=F_s/ A₀（A₀为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。

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机械学基础实验

指导书

力学实验中心

金属材料的拉伸与压缩实验

1.1 金属材料的拉伸实验

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E、比例极限R_p、上和下屈服强度R_eH和R_eL、强度极限R_m、延伸率A、收缩率Z。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如：

对45^#钢：当L₀＝10d₀时（L₀为试件计算长度，d₀为直径），延伸率A₁₀＝24~29%，当L₀＝5d₀时，A₅＝23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-20##、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：

图1-1

1.  10倍试件；

圆形截面时，L₀＝10d₀            矩形截面时，L₀＝11.3

2.  5倍试件

圆形截面时，L₀＝5d         矩形截面时, L₀＝5.65=

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试验一 金属材料的拉伸与压缩试验

1.1概  述

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E、比例极限R_p、上和下屈服强度R_eH和R_eL、强度极限R_m、延伸率A、收缩率Z。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如：

对45^#钢：当L₀＝10d₀时（L₀为试件计算长度，d₀为直径），延伸率A₁₀＝24~29%，当L₀＝5d₀时，A₅＝23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-20##、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：

图1.1

1.  10倍试件；

圆形截面时，L₀＝10d₀            矩形截面时，L₀＝11.3

2.  5倍试件

圆形截面时，L₀＝5d         矩形截面时, L₀＝5.65=

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试验一金属材料的拉伸与压缩试验

1.1概  述

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E、比例极限R_p、上和下屈服强度R_eH和R_eL、强度极限R_m、延伸率A、收缩率Z。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如：

对45^#钢：当L₀＝10d₀时（L₀为试件计算长度，d₀为直径），延伸率A₁₀＝24~29%，当L₀＝5d₀时，A₅＝23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-20##、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：

图1.1

1.  10倍试件；

圆形截面时，L₀＝10d₀            矩形截面时，L₀＝11.3

2.  5倍试件

圆形截面时，L₀＝5d         矩形截面时, L₀＝5.65=

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3．1  金属材料的拉伸与压缩实验

一、实验目的

1. 了解液压式材料试验机的工作原理，初步掌握试验机的操作规程。

2. 测定低碳钢的屈服（流动）极限σ_S，强度极限σ_b，延伸率δ和截面收缩率Ψ。观察试件在拉伸过程中的各种现象（弹性、屈服、强化、颈缩）。

3. 测定铸铁材料的拉伸和压缩强度极限σ_b。

4. 比较低碳钢和铸铁的机械性质及破坏时的断口形式。

二、实验主要设备及实验原理

1．主要设备：改装后的WE-300液压式材料试验机

2．实验原理：测定金属材料的机械性质需要将试件制成符合国家标准的形状和尺寸。低碳钢试件在拉伸过程中，可分为四个阶段：弹性阶段；屈服阶段:

强化阶段；颈缩阶段。由于铸铁是一种典型的脆性材料，不论是拉伸还是压缩，它均只有一个强度指标，而且无塑性指标δ和Ψ，铸铁的唯一强度指标为强度极限σ_b，但是铸铁的抗拉和抗压能力是大不相同的。

三、实验数据记录及处理

1.拉伸实验前试件尺寸

                    表1-1原始数据

2.拉伸实验后的尺寸及数据

                     表1-2拉伸实验数据

3．压缩实验尺寸及数据

                      表1-3压缩实验数据

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金属材料的拉压试验

实验日期              实验地点               报告成绩            

分组编号    　－           环境温、湿度          ℃、       %RH

一、实验目的：

二、使用仪器设备：

三、数据记录

1、拉伸实验数据记录

(1)   试件尺寸

(2)加载力值

2、压缩实验数据记录

(1)试件尺寸：

(2)加载力值

实验指导教师（签名）：                     

四、数据处理：

1、拉伸试验数据处理

2、压缩试验数据处理

3、试样拉伸曲线简图：

 

4、试样压缩曲线简图：

 

批阅报告教师（签名）：                     

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