工程力学实验报告

实验名称：

试验班级： 

实验组号： 

试验成员：

实验日期：  

一、试验目的

1、测定低碳钢的屈服点，强度极限，延伸率，断面收缩率。

2、测定铸铁的强度极限。

3、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。

4、熟悉试验机和其它有关仪器的使用。

二、实验设备

1．液压式万能实验机；

2．游标卡尺

三、设备简介

万能试验机简介

具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成；

1、加载部分：利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。

2、测控部分：指示试件所受载荷大小及变形情况。

四、实验原理

低碳钢和铸铁是工程上最广泛使用的材料，同时，低碳钢试样在拉伸试验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。低碳钢的整个试验过程中工作段的伸长量与荷载的关系由拉伸图表示。做实验时，可利用万能材料试验机的自动绘图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即下图中拉力F与伸长量△L的关系曲线。需要说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。大致可分为四个阶段：

（1）弹性阶段（Ob段）

在拉伸的初始阶段，σ-ε曲线（oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（σ_p），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。

线性阶段后，σ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σ_e），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。

（2）屈服阶段（bc段）

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实验编号2                                               低碳钢和铸铁的拉伸实验

低碳钢和铸铁拉伸试验

一、    概述

常温，静载下的轴向拉伸试验是材料力学实验中最基本，应用最广泛的实验。通过拉伸试验，可以全面地测定材料地力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。弹性模量E是表征材料力学性能中弹性的重要指标之一，它反映了材料抵抗弹性变形的能力。这些性能指标对材料力学地分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。

二、    实验目的

1、     测定低碳钢的下屈服点бSL  、抗拉强度бb 、断后伸长率δ、断面收缩率ψ

2、     验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量E

3、     测定铸铁的抗拉强度бb

4、     观察分析两种材料在拉伸过程中的各种现象

5、     学习自动绘制σ－ε曲线及微机控制电子万能实验机、电子引伸计的操作

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邵 阳 学 院 实 验 报 告

 

实验项目1： 低碳钢、铸铁的拉伸实验

实验日期                   实验地点                   成    绩

院    系                   班    级                   指导老师

同组成员                   学生姓名                   学生学号

 

一、实验内容和目的

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低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验

1 实验目的

⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限?s,强度极限?b,延伸率?10和断面收缩率?。

⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。

⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。

⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的FS、Fb和?l等值。

⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。

⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。

2 仪器设备和量具

50KN电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。

3 试件

实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：

本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径d0?10mm,标距l0?100mm。本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件

h/d0?2，d0?15mm（图2－2）。

00

图2－2 压缩试件

4 实验原理和方法

（一）低碳钢的拉伸实验

在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径d0和标距l0。实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（F??l曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（???曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：

Δl

d?

图2－3 图2－4

（1）弹性阶段（Ob段）

在拉伸的初始阶段，???曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限（?P），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。

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低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告

摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。

关键字：低碳钢  铸铁  拉伸压缩实验  破坏机理  

                                                                                      一．拉伸实验

1.低碳钢拉伸实验

拉伸实验试件                                  低碳钢拉伸图

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实验一：低碳钢和铸铁的拉伸实验

班级：力学系   姓名：  孙承宏   组别：第一组   实验日期：2001.4.13

一．实验目的：

1. 通过单轴拉伸试验，观察分析典型的塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的拉伸过程，观察断口，比较器机械性能。

2.测定材料的强度指标（屈服极限σs，强度极限σ_b）和塑性指标（延伸率δ和断面收缩率ψ）。

二．实验原理

单轴拉伸实验在电子万能试验机上进行，在实验中，试验机上的载荷传感器和位移传感器分别将感受到的载荷和位移信号转变成电信号送入EDC控制器，信号经放大和模数转换后送入计算机，并将处理后的数据同步显示在屏幕上形成载荷-位移曲线。

三．实验设备：

1.试验机型号和名称：WDW-100A型电子式万能材料试验机                    

2.游标卡尺

3.计算机，打印机

四．实验数据的记录

（1）  实验数据的记录：

a)   试件的测量及分析

拉伸试件：

五．实验结果

低碳钢：

屈服极限σs=23859*4*3.14|0.01|0.01=3.09GPa，

δ=（128.42-96.62）|96.92=32.9%

断面收缩率ψ=（10.02*10.02-5.20*5.20）|20.02|10.02=70%

铸铁：

强度极限σ_b =10163*4*3.14|0.00992|0.00992=1.29GPa

六．低碳钢拉伸曲P-δl线图：

铸铁拉伸P-δl曲线：

实验二：低碳钢和铸铁的压缩实验

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低碳钢、铸铁拉伸试验

一、实验目的

    本试验以低碳钢和铸铁为代表，了解塑性材料在简单拉伸时的机械性质。它是力学性能试验中最基本最常用的一个。一般工厂及工程建设单位都广泛利用该实验结果来检验材料的机械性能。试验提供的 E，R_eL，R_m，A和Z等指标，是评定材质和进行强度、刚度计算的重要依据。本试验具体要求为：

1.了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。

2．测定强度数据，如屈服点R_eL，抗拉强度R_m。

3．测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率A，截面收缩率Z。

4．比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。

二、实验原理

进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线,以确保材料处于单向应力状态。一般试验机都设有自动绘图装置，用以记录试样的拉伸图即F-ΔL曲线，形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系。但是F-ΔL曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。因此，拉伸图往往用名义应力、应变曲线(即R-ε曲线)来表示：

             ——试样的名义应力

             ——试样的名义应变

S₀和L₀分别代表初始条件下的面积和标距。R-ε曲线与F-ΔL曲线相似，但消除了几何尺寸的影响。因此，能代表材料的属性。单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在R-ε曲线上定义的。如果试验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性能指标就可精确地测定。

不同性质的材料拉伸过程也不同，其R-ε曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是性质截然不同的两种典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中十分典型，掌握它们的拉伸过程和破坏特点有助于正确、合理地认识和选用材料。

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