重庆大学工程力学实验1.拉伸和压缩实验09.2
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金属材料的轴向拉伸和压缩实验
材料力学Ⅲ 第一次实验
拉伸和压缩实验
（验证性实验） 验证性实验）
重庆大学力学实验教学中心
拉伸和压缩实验
一、实验目的
1、认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 2、测定低碳钢拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、断后伸 测定低碳钢拉伸屈服点 低碳钢 长率δ 断面收缩率ψ 长率δ、断面收缩率ψ；测定低碳钢压缩屈服点σsc 。 断后伸长率δ 3、测定铸铁抗拉强度σb，断后伸长率δ;测定铸铁 测定铸铁抗拉强度 铸铁 抗压强度σb 。
F
Fbc 压缩
铸铁压缩没有明显直线部分，没有 铸铁压缩没有明显直线部分 压缩没有明显直线部分， 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 铸铁、混凝土、石料等脆性材料， 铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压 强度远高于抗拉强度。 强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零 件的材料。 件的材料。 O 抗压强度
拉伸 铸铁压缩曲线
∆l
F 强度指标） σbc = bc （强度指标） A 0
拉伸和压缩实验
四、实验步骤
量各试样原始尺寸：直径d 长度l 1．测量各试样原始尺寸：直径d0，长度l0
。
2．安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷Fs、最大载荷Fb 。 安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷F 最大载荷F 3．测量试样拉断后尺寸:直径d1，长度l1。 测量试样拉断后尺寸:直径d 长度l 4．观察并描述试样破坏后断口特点。 观察并描述试样破坏后断口特点。
轴线 法线
45 — 55度 度
铸铁在较小变形下出现断裂， 铸铁在较小ห้องสมุดไป่ตู้形下出现断裂，略成 在较小变形下出现断裂 鼓形” “鼓形”。断面的法线与轴线成45—55度。
断面
τmax引起
拉伸和压缩实验
②铸铁压缩时的力学性能： 铸铁压缩时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 ∆l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。
F
压缩
Fsc
拉伸
低碳钢压缩曲线
∆l
F 强度指标） σsc = sc（强度指标） A 0
思考： 思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限σbc ？
拉伸和压缩实验
压缩实验——观察现象 压缩实验——观察现象 ——
低碳钢压缩变形，不会断裂， 低碳钢压缩变形，不会断裂，由于 压缩变形 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形” 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形”。
2
二、实验设备及仪器
1、电子万能材料试验机。 电子万能材料试验机。 液压万能材料试验机 万能材料试验机。 2、液压万能材料试验机。 3、0.02mm游标卡尺。 0.02mm游标卡尺。 游标卡尺
拉伸和压缩实验
实验试样
采用标准圆形试样 1．拉伸试样 — 采用标准圆形试样 拉伸试样 长试样 l0=10d0 短试样 l0= 5d0 d0
实验报告要求
1．计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 2．描述拉伸和压缩断口特点。 描述拉伸和压缩断口特点。 3．通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 并保留3位有效数字， 4．强度指标以MPa为单位（1MPa =1N / mm）,并保留3位有效数字， 强度指标以MPa为单位（ MPa为单位 塑性指标保留整数 整数。 塑性指标保留整数。
Fs
O
低碳钢拉伸曲线
∆l
屈服点
σs =
F s A 0
（强度指标） 强度指标）
断后伸长率
δ=
l1 −l0 塑性指标） ×100% （塑性指标） l0
F 抗拉强度 σb = b A 0
（强度指标） 强度指标）
A −A 1 （塑性指标） 断面收缩率 ψ = 0 ×100% 塑性指标） A 0
拉伸和压缩实验
②铸铁拉伸时的力学性能： 铸铁拉伸时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。
F
Fb 铸铁没有明显直线部分， 铸铁没有明显直线部分，没有屈服 没有明显直线部分 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 断后伸长率也很小。 断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的 抗拉强度很低， 抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件 的材料。 的材料。
平面断口
铸 铁
铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。 铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。
拉伸和压缩实验
2、压缩实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 压缩实验 低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 低碳钢和铸铁 ①低碳钢压缩时的力学性能： 低碳钢压缩时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 ∆l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 压缩时的 与拉伸时大致相同 仍然有弹性阶段 大致相同。 弹性阶段、 与拉伸时大致相同。仍然有弹性阶段、屈 服阶段和强化阶段。 服阶段和强化阶段。 O 屈服点
l0
2. 压缩试样 — 采用标准圆柱体试样 采用标准圆柱体试样
d0
h0 =（1-3）d0 （ ）
h0
拉伸和压缩实验
三、实验原理
低碳钢和铸铁（ 1、拉伸实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 拉伸实验 低碳钢和铸铁 两种典型金属材料） F 低碳钢拉伸时的力学性能： ①低碳钢拉伸时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。 低碳钢试样的变形过程， 低碳钢试样的变形过程，大致可分为 试样的变形过程 弹性阶段、 四个变形阶段——弹性阶段、屈服阶段、 四个变形阶段 弹性阶段 屈服阶段、 强化阶段、局部变形阶段。 强化阶段、局部变形阶段。 Fb
F 强度指标） 抗拉强度 σb = b （强度指标） A 0
O
铸铁拉伸曲线
∆l
l1 −l0 塑性指标） 断后伸长率 δ = ×100%（塑性指标） l0
拉伸和压缩实验
拉伸实验——观察现象 拉伸实验——观察现象 ——
颈缩现象， 杯口” 颈缩现象，“杯口”
低碳钢
低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口” 低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口”状。
材料力学Ⅲ 第一次实验
拉伸和压缩实验
（验证性实验） 验证性实验）
重庆大学力学实验教学中心
拉伸和压缩实验
一、实验目的
1、认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 2、测定低碳钢拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、断后伸 测定低碳钢拉伸屈服点 低碳钢 长率δ 断面收缩率ψ 长率δ、断面收缩率ψ；测定低碳钢压缩屈服点σsc 。 断后伸长率δ 3、测定铸铁抗拉强度σb，断后伸长率δ;测定铸铁 测定铸铁抗拉强度 铸铁 抗压强度σb 。
F
Fbc 压缩
铸铁压缩没有明显直线部分，没有 铸铁压缩没有明显直线部分 压缩没有明显直线部分， 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 铸铁、混凝土、石料等脆性材料， 铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压 强度远高于抗拉强度。 强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零 件的材料。 件的材料。 O 抗压强度
拉伸 铸铁压缩曲线
∆l
F 强度指标） σbc = bc （强度指标） A 0
拉伸和压缩实验
四、实验步骤
量各试样原始尺寸：直径d 长度l 1．测量各试样原始尺寸：直径d0，长度l0
。
2．安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷Fs、最大载荷Fb 。 安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷F 最大载荷F 3．测量试样拉断后尺寸:直径d1，长度l1。 测量试样拉断后尺寸:直径d 长度l 4．观察并描述试样破坏后断口特点。 观察并描述试样破坏后断口特点。
轴线 法线
45 — 55度 度
铸铁在较小变形下出现断裂， 铸铁在较小ห้องสมุดไป่ตู้形下出现断裂，略成 在较小变形下出现断裂 鼓形” “鼓形”。断面的法线与轴线成45—55度。
断面
τmax引起
拉伸和压缩实验
②铸铁压缩时的力学性能： 铸铁压缩时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 ∆l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。
F
压缩
Fsc
拉伸
低碳钢压缩曲线
∆l
F 强度指标） σsc = sc（强度指标） A 0
思考： 思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限σbc ？
拉伸和压缩实验
压缩实验——观察现象 压缩实验——观察现象 ——
低碳钢压缩变形，不会断裂， 低碳钢压缩变形，不会断裂，由于 压缩变形 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形” 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形”。
2
二、实验设备及仪器
1、电子万能材料试验机。 电子万能材料试验机。 液压万能材料试验机 万能材料试验机。 2、液压万能材料试验机。 3、0.02mm游标卡尺。 0.02mm游标卡尺。 游标卡尺
拉伸和压缩实验
实验试样
采用标准圆形试样 1．拉伸试样 — 采用标准圆形试样 拉伸试样 长试样 l0=10d0 短试样 l0= 5d0 d0
实验报告要求
1．计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 2．描述拉伸和压缩断口特点。 描述拉伸和压缩断口特点。 3．通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 并保留3位有效数字， 4．强度指标以MPa为单位（1MPa =1N / mm）,并保留3位有效数字， 强度指标以MPa为单位（ MPa为单位 塑性指标保留整数 整数。 塑性指标保留整数。
Fs
O
低碳钢拉伸曲线
∆l
屈服点
σs =
F s A 0
（强度指标） 强度指标）
断后伸长率
δ=
l1 −l0 塑性指标） ×100% （塑性指标） l0
F 抗拉强度 σb = b A 0
（强度指标） 强度指标）
A −A 1 （塑性指标） 断面收缩率 ψ = 0 ×100% 塑性指标） A 0
拉伸和压缩实验
②铸铁拉伸时的力学性能： 铸铁拉伸时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。
F
Fb 铸铁没有明显直线部分， 铸铁没有明显直线部分，没有屈服 没有明显直线部分 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 断后伸长率也很小。 断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的 抗拉强度很低， 抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件 的材料。 的材料。
平面断口
铸 铁
铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。 铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。
拉伸和压缩实验
2、压缩实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 压缩实验 低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 低碳钢和铸铁 ①低碳钢压缩时的力学性能： 低碳钢压缩时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 ∆l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 压缩时的 与拉伸时大致相同 仍然有弹性阶段 大致相同。 弹性阶段、 与拉伸时大致相同。仍然有弹性阶段、屈 服阶段和强化阶段。 服阶段和强化阶段。 O 屈服点
l0
2. 压缩试样 — 采用标准圆柱体试样 采用标准圆柱体试样
d0
h0 =（1-3）d0 （ ）
h0
拉伸和压缩实验
三、实验原理
低碳钢和铸铁（ 1、拉伸实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料） 拉伸实验 低碳钢和铸铁 两种典型金属材料） F 低碳钢拉伸时的力学性能： ①低碳钢拉伸时的力学性能：
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。 低碳钢试样的变形过程， 低碳钢试样的变形过程，大致可分为 试样的变形过程 弹性阶段、 四个变形阶段——弹性阶段、屈服阶段、 四个变形阶段 弹性阶段 屈服阶段、 强化阶段、局部变形阶段。 强化阶段、局部变形阶段。 Fb
F 强度指标） 抗拉强度 σb = b （强度指标） A 0
O
铸铁拉伸曲线
∆l
l1 −l0 塑性指标） 断后伸长率 δ = ×100%（塑性指标） l0
拉伸和压缩实验
拉伸实验——观察现象 拉伸实验——观察现象 ——
颈缩现象， 杯口” 颈缩现象，“杯口”
低碳钢
低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口” 低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口”状。