材料拉伸与压缩试验报告

材料的拉伸压缩实验

【实验目的】

1 •研究低碳钢、铸铁的应力一一应变曲线拉伸图。

2•确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R p、下屈服强度R eL、强度

极限R m、延伸率A、断面收缩率Z等等）。

3.确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。

4.研究和比较塑性材料与脆性材料在室温下单向压缩时的力学性能。

【实验设备】

1.微机控制电子万能试验机；

2.游标卡尺。

3、记号笔

4、低碳钢、铸铁试件

【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「l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图1。

对于低碳钢材料，由图1曲线中发现0A直线，说明F正比于厶I,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WF s/ A o （A o 为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。

图1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c=F b /A o 计算强度极限(A o 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

2、压缩实验

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

料，当承受压缩载荷达到最 然发生破裂。铸铁试件破坏 横截面大约成45〜55的倾 由于脆性材料的抗剪强度低 试件被剪断。

的力学性质可以由压缩时的 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 /A o (A o 为试件变形前的横截面积)。

【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 I o 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d o 。

(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。若夹具已 安装好，对夹具进行检查。

(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：点击主机小键盘上的试样保护键，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。

¥

100

%，

上 A 1 100%

A o

式中，I o 、l i 为试件拉伸前后的标距长度, A i 为颈缩处的横截面积

和处理，并输入计算机，得到 F ：l 曲线，即铸铁压缩曲线，见图2

材料压缩时 力与变形关系曲

对铸铁材 大载荷F b 时，突 后表明出与试件 斜断裂面，这是 于抗压强度，使

（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l i及断口处的最小直径d i （—般从相互垂直方向测量两次后取平均值）。

2压缩实验步骤

（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d o, 取其算术平均值，并测量试件高度h o。

（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。若夹具已安装好，对夹具进行检查。

（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。

二.铸铁F-A I压缩曲线

1铸铁的极限强度：二b二F b/A。

2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。

【实验数据记录及处理结果】

越压越扁，横截面积不断增大，试样抗压能力也继 续增强，所以无压缩时的强度极限

前：截面面积

2

A o / mm

压成铁饼，越压越扁，横截面积不断增大，试样抗 压能力也继续增

强。

强度极限

压缩

低碳钢压缩

铸铁压缩 79.49

74.20

断面 45°斜面 625