材料力学拉伸实验报告之欧阳光明创编

材料的拉伸压缩实验
欧阳光明（2021.03.07）
徐浩 1221241020 机械一班
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 、b ）和塑性指标（、
）。

测定压缩时铸铁的强度极限
b 。

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）如图所示，
四、实验原理
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-l 曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图2。

d 0
l 0
l
对于低碳钢材料，由图2曲线中发现OA 直线，说明F 正比于l ，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 =F s / A 0（A 0
为试件变形前的横截面积）计
算屈服极限。

图2 低碳钢拉伸曲线
屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。

当载荷达到强度载荷F b 后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。

应用公式b =F b /A 0计算
强度极限（A 0为试件变形前的横截面积）。

根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率和端面收缩率
，即
%1000
1⨯-=
l l l δ，
%1000
1
0⨯-=
A A A ψ
式中，l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度，A 1为颈缩处的横截面积。

五、实验步骤及注意事项 1、拉伸实验步骤
（1）试件准备：在试件上划出长度为l0的标距线，在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d0。

（2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。

按照“软件使用手册”，运行配套软件。

（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。

（4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。

（5）开始实验：消除夹持力；位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。

（6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度l1及断口处的最小直径d1（一般从相互垂直方向测量两次后取平均值）。

六、实验数据记录及处理结果
1.低碳钢F-△l拉伸曲线
2.实验数据及数据处理
试件材料低碳钢
3.铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂；低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。

这表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开；而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，发生颈缩，直到断面面积减小到一定程度时，才瞬时断裂。

压缩实验报告
徐浩 1221241020 机械一班
一、实验目的
4.观察试件受力和变形之间的相互关系；
5.观察铸铁在压缩时的破坏现象。

6.测定压缩时铸铁的强度极限b。

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
压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图所示：
四、实验原理
铸铁试件压缩过程中，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-l曲线，即铸铁压缩曲线，见图4。

图4 铸铁压缩曲线
对铸铁材料，当承受压缩载荷达到最大载荷F b时，突然发生破裂。

铸铁试件破坏后表明出与试件横截面大约成45～55的倾斜断裂面，这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，使试件被剪断。

材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。

铸铁受压时曲线上没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形。

由于试件承受压缩时，上下两端面与压头之间有很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。

铸铁压缩实验的强度极限：b=F b/A0（A0为试件变形前的横截面积）。

低碳钢试样压缩时同样存在弹性极限、比例极限、屈服极限而且数值和拉伸所得的相应数值差不多，但是在屈服时却不像拉伸那样明显。

从进入屈服开始，试样塑性变形就有较大的增长，试样截面面积随之增大。

由于截面面积的增大，要维持屈服时的应力，载荷也就要要维持屈服时的应力，载荷也就要相应增大。

因此，在整个屈服阶段，载荷也是上升的，在测力盘上看不到指针倒退现象，这样，判定压缩时的Ps要特别小心地注意观察。

在缓慢均匀加载下，测力指针是等速转动的，当材料发生屈服时，测力指针的转动将出现减慢，这时所对应的载荷即为屈服载荷Ps。

由于指针转动速度的减慢不十分明显，故还要结合自动绘图装置上绘出的压缩曲线中的拐点来判断和确定Ps。

因此，在整个屈服阶段，载荷也是上升的，在测力盘上看不到指针倒退现象，这样，判定压缩时的Ps要特别小心地注意观察。

在缓慢均匀加载下，测力指针是等速转动的，当材料发生屈服时，测力指针的转动将出现减慢，这时所对应的载荷即为屈服载荷Ps。

由于指针转动速度的减慢不十分明显，故
还要结合自动绘图装置上绘出的压缩曲线中的拐点来判断和确定Ps。

低碳钢超过屈服之后，低碳钢试样由原来的圆柱形逐渐被压成鼓形继续不断加压，试样将愈压愈扁，但总不破坏。

所以，低碳钢不具有抗压强度极限（也可将它的抗压强度极限理解为无限大）。

五、实验步骤及注意事项
（1）试件准备：用游标卡尺在试件中点处两个相互垂直的方向测量直径d0，取其算术平均值，并测量试件高度h0。

（2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。

按照“软件使用手册”，运行配套软件。

（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。

（4）放置试件：试验力清零；把试件放在压盘中间，通过小键盘调节横梁位置，通过肉眼观察，到上压盘离试件上平面还有一定缝隙时停止。

（注意：尽量将试件放在压盘中心，如放偏的话对试验结果甚至是试验机都有影响。

）
（5）开始实验：位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。

（6）记录数据：试件压断后，取下试件；记录强度载荷F b。

六、实验数据记录及处理结果
试样宽度（b）试样长度
（L）
横截面积
（So ）
上端受力
（Fo）
实际压缩
力（F）
抗压强度
（Rmc）
mm mm mm^2 kN kN MPa
第 1
个
78.54 89.32 89.32 1140 第 2
个
78.54 69.72 69.72 890
材料力学实验报告
徐浩 1221241020 机械一班
（实验项目：扭转）
一、实验目的
1. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。

2. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。

二、设备及试样：
1. 扭转试验机;
2. 扭角仪；
3. 游标卡尺；
4. 试样，扭装试样一般为圆截面。

三、实验原理和方法
测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b
对于低碳钢：3Tb/4Wt，而对于铸铁，变形很小即突然断裂，τb可按线弹性公式计算，即τb= Tb/Wt
四，实验数据记录
试
样
标
距
试样直径
100
mm
9.2 mm
最大扭矩Tm 剪切模量
G
上屈服
强度
τeh
下屈服
强度
τel
最大非
比例切
应变
γmax
五、实验总结报告：
通过实验得到以下体会：
1. 圆轴扭转的平面假设不但使理论推导变得简单，而且也符合试验结果，以低碳钢扭
转试验为例，在低碳钢扭转变形而又不断裂的情况下，横向划线基本没有什么变化，
而纵向划线成为螺旋线，且螺旋线逐渐接近，直至断裂，从实验的角度证明了平面假设；
2. 铸铁与低碳钢在断裂时的断裂面不同，低碳钢沿横截面断裂，而铸铁沿45o螺旋面
断裂；
3. 对物理现象过程的分析具有重要意义，过程不同得出的结果甚至计算公式都不同，例如低碳钢和铸铁的断裂过程不相同，剪切强度极限τb的计算公式不尽相同。