金属材料的拉伸与压缩实验
金属材料的拉伸与压缩实验报告
金属材料的拉伸与压缩实验报告
一、前言
拉伸与压缩实验是金属材料力学性能测试中常用的方法之一。
通过实验可以得到金属材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等性能参数。
本实验旨在通过对不同金属材料的拉伸与压缩实验，探索金属材料的力学特性。
二、实验原理
拉伸与压缩实验的原理是将金属样本放入拉力机中，通过施加相应的拉伸或压缩力，在不同的应变下测量样本的力学性能。
应变可以通过求解样本的伸长量与原始长度的比值得到。
三、实验步骤
1. 将金属样本放置在拉力机上，并调整夹具使样本稳固；
2. 开始拉伸实验，慢慢增加加载量，记录下载荷和伸长量；
3. 当样本出现明显的变形时停止拉伸，记录此时的载荷和伸长量；
4. 根据记录数据计算拉力与伸长量之间的比值，得到材料的抗拉强度和延伸率；
5. 进行压缩实验，步骤同拉伸实验；
6. 根据实验数据计算压力与压缩量之间的比值，得到材料的抗压强度和压缩率。
四、实验结果分析
本实验对不同金属材料进行了拉伸与压缩实验。
实验结果表明，不同材料的力学
性能存在较大的差异。
其中，钢材的抗拉强度最高，铝材的延伸率较高。
对于同一材料，在拉伸和压缩实验中得到的结果存在差异，这是由于材料在不同的加载形式下会表现出不同的力学特性。
五、实验总结
拉伸与压缩实验是研究金属材料力学性能的重要手段。
通过实验可以得到材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等性能参数，有助于了解不同材料的应用范围和性能要求。
在实验中需要注意样本的选择和制备，以及试验过程中的操作规范和数据记录精确。
金属材料的拉伸、压缩实验
s
Ps A
(Mpa )
b
Pb A
(Mpa )
金属材料的拉伸、压缩实验
3、延伸率 及断面收缩率 的测定
L1 L0 100% L0
A0二、实验步骤
1、通电打开计算机与显示器，进入WDW测试软件。 2、打开控制器开关，按下试验机右立柱下方 “启动”按钮 。 3、需预热30分钟。
三、实验原理 低碳钢
P
铸铁
P
Ps Pb
拉伸图
Pb
L
Pb PS
L
压缩图
金属材料的拉伸、压缩实验
材料的力学性能E、 s 、b 、 和 是由拉伸 破坏试验来测定的。 1、弹性模量E的测定 E是材料在比例极限内应力和应变的比值，即：
E PL A0L
金属材料的拉伸、压缩实验
金属材料的拉伸、压缩实验
金属材料的拉伸、压缩实验
金属材料的拉伸、压缩实验
二、实验仪器及试样
1、试样 （低碳钢、铸铁）
拉伸试样（10：1 标准试样） 压缩试样（1 h / d 3）
金属材料的拉伸、压缩实验
2、设备和仪器
1.电子式万能试验机 2. 电子引伸计 3. 游标卡尺
金属材料的拉伸、压缩实验
试验用增量法，即把载荷分成若干相等的加载 等级，加载P 时由引伸仪读出与载荷对应的变 形 L ，最后取载荷、变形的增量平均值 P 和 L。 则弹性模量E为：
E PL (Gpa ) A0 (L)
试验中若 (L) 为常数，说明虎克定律成立。
金属材料的拉伸、压缩实验
2、屈服极限 s 及强度极限 b的测定
金属材料的拉伸、压缩实验
材料力学实验
同时受到弯曲和扭转两种载荷作用下，用应变仪
测定已知点在不同方向上的应变值，并计算出实
验的正应力，从而验证理论计算值。
理论值计算主应力公式
1, 2
1 2
(
x
( x )2 4(t xy)2 )
tg 2 2t xy x
实验六 弯扭组合变形主应力测试 实验
利用已知参数的材料和专用设备，在标准试件
选择测力度盘。调整指针，对准零点，并调整自 动绘图器。
实验二 金属材料的压缩实验
四、实验步骤
3）安装试件 将试件两端面涂以润滑剂，然后准确地放在试验
机球形承垫的中心处。 4）检查试件 5）进行试验
缓慢均匀地加载，注意观察测力指针的转动情况 和绘图纸上的压缩图，以便及时而正确地测定屈服载 荷，并记录下来。
4、记下试验中试样屈服时的扭矩Ts和破坏时的最大扭矩Tb。
5、试样扭断后，立即关机，取下试样，试验结束。
实验三 金属材料的扭转实验
五、思考题
1.铸铁试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 2.为什么铸铁试件在扭转时沿着与轴线大致成45°的斜截 面上破坏？ 3.低碳钢试件扭转实验，从加载到破坏你看到哪些现象。 4.分析两种材料的断口形状及产生原理。 5.铸铁在压缩和扭转破坏时，其断口方位均与轴线大致 成45°角，其破坏原因是否相同？
实验五 测定材料的剪切弹性模量
四、实验步骤
1.卡取试件直径，为了避免试件加工的锥度和椭圆度 影响，在标距 内选取3个卡点，3个卡点的位置分别选 在标距中间和接近标距的两端。
2.将已卡取直径为 、长为260mm的试件安装在NY— 4型测G扭转试验机上，并固紧。
3.调整两悬臂杆的位置。 4.调整设备加码进行试验。
材料拉伸与压缩实验报告参考
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验一、实验目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s σ,强度极限b σ,延伸率δ和断面收缩率ψ,测定铸铁拉伸时的强度极限b σ;2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象,并进行比较,使用绘图装置绘制拉伸图P-ΔL 曲线; 二、实验设备微机控制电子万能材料试验机、直尺、游标卡尺; 三、实验试祥1.为使各种材料机械性质的数值能互相比较,避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响,对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定,如图1所示：图1用于测量拉伸变形的试件中段长度标距L 0与试件直径d;必零满足L 0／d 0=10或5,其延伸率分别记做和δ10和δ52、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形,避免压弯,一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内：1≤d h≤3为了保证试件承受轴向压力,加工时应使试件两个端面尽可能平行,并与试件轴线垂直,为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力,试件两端面应进行磨削加工,使其光滑; 四、实验原理图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图,拉伸变形ΔL 是整个试件的伸长,并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动,故绘出的曲线图最初一段是曲线,流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响,下屈服点B 则比较稳定,工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ,以试样的初始横截面积A0除PS,即得屈服极限：图2屈服阶段过后,进入强化阶段,试样又恢复了承载能力,载荷到达最大值P b ,时,试样某一局部的截面明显缩小,出现“颈缩”现象,这时示力盘的从动针停留在P b 不动,主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降,试样即将被拉断;以试样的初始横截面面积A;除P b 得强度极限为延伸率δ及断面收缩率φ的测定,试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接在一起,量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为试样拉断后,设颈缩处的最小横截面面积为A 1,由于断口不是规则的圆形,应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径,以其平均值计算A 1,然后按下式计算断面收缩率：铸铁试件在变形极小时,就达到最大载荷P b 而突然发生断裂;没有屈服和颈缩现象,其强度极限远小于低碳钢的强度极限;图4为低碳钢试件的压缩图,在弹性阶段和屈服阶段,它与拉伸时的形状基本上是一致的,而且s P 也基本相同,所以说,低碳钢材料在压缩时的E 和s σ都与拉伸时大致相同,低碳钢的塑性好,由于泊松效应,试件越压越粗,不会破坏,横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束,试件被压成鼓形,进一步压缩,会压成圆饼状,低碳钢试件压不坏,所以没有强度极限;图5为铸铁试件压缩图,P-ΔL 比同材料的拉伸图要高4-5倍,当达到最大载荷b P 时铸铁试件会突然破裂,断裂面法线与试件轴线大致成045～055的倾角;这表面,铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的; 五、实验步骤低碳钢拉伸试验步骤：图4图51、测量试样尺寸测定试样初始横截面面积Aο时,在标距Lο的两端及中部三个位置上,沿两个互相垂直的方向,测量试样直径,以其平均值计算各横截面面积,取三个横截面面积中的最小值为Aο;2、检查试验机的夹具是否安装好,各种限位是否在实验状态下就位；3、安装试件;安装时仅将试件上端夹紧,下端悬空,然后再试件上夹持引伸计；4、启动下降按钮将试件移下,停止安装好试件,进行调零,回到试验初始状态；5、根据实验设定,启动实验开关进行加载,注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；6、实验完成,保存记录数据；7、试件破坏后非破坏性试验应先卸载,断开控制器并关闭,关闭动力系统及计算机系统,清理还原;铸铁压缩试验步骤：1、测量试样尺寸,测量试样两端及中间等三处截面的直径,取三处中最小一处的平均直径0d作为计算原截面积0A之用;2、调整试验机,选择测力度盘,调整指针对准零点,并调整自动绘图器;电子万能试验机按软件操作指南步骤进行;3、安装试样,将试样两端面涂上润滑油,然后准确地放在试验机活动台支承垫的中心上;4、检查及试车液压试验机试车时将试验机活动台上升,试件亦随之上升,当试件上端面接近承垫时应减慢活动台上升速度,避免突然接触引起剧烈加载,当试件与上承垫刚接触时,将自动绘图笔调整好,使它处于工作状态,用慢速预加少量载荷;然后卸载近零点,以检查试验机工作是否正常;5、进行试验铸铁试件,缓慢而均匀地加载,同时使用自动绘图装置绘出P-L∆曲线,直到试件破裂为止,记下破坏载荷b P;6、结束工作打开回油间,将载荷卸掉,取下试件,使试验机复原;六、数据处理低碳钢拉伸：试样直径d断面收缩率：灰铸铁直径d ：、,平均值 铸铁的强度极限：=3,110^-4mm=A P b b01×100%=210^-4-10^-5/210^-4=72%%=105-80/80=% 100 00 1l l l。
金属材料的拉伸与压缩试验
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L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝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/T228-2002、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：图1.11. 10倍试件；圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S =π045S d 0——试验前试件计算部分的直径；S 0——试验前试件计算部分断面面积。
此外，试件的表面要求一定的光洁度。
光洁度对屈服点有影响。
因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。
1.2拉伸实验一、实验目的：1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。
金属的拉伸实验和压缩实验
金属的拉伸实验和压缩实验 金属的拉伸实验和压缩实验大纲1．通过低碳钢的拉伸实验，测定低碳钢的比例极限σP ，屈服极限σS，强度极限σb，延伸率δ，截面收缩率ψ和弹性模量E，并绘出低碳钢的应力—应变曲线，从而了解塑性材料的基本力学性能。
2．通过铸铁的拉伸实验，测定强度极限σb，绘制出铸铁拉伸时的拉伸曲线，理解铸铁拉伸时的破坏性质．3．通过铸铁和低碳钢的压缩实验，测定铸铁的强度极限σb，比较铸铁和低碳钢压缩时变形和破坏现象，进一步了解塑性材料和脆性材料的力学性能。
4. 通过金属的拉伸和压缩实验，使学生对材料（金属和非金属材料）的力学性能的测试方法有一个初步的认识。
5. 主要设备：材料试验机；主要耗材：低碳钢和铸铁拉伸试样，每次实验消耗各1根。
低碳钢和铸铁压缩试样，每次实验消耗各1根。
金属的拉伸实验指导书一、概述常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有及其重要的作用。
二、实验目的1、测定低碳钢的屈服强度R el、抗拉强度R m、断后延伸率A11.3和断面收缩率Z2、测定铸铁的抗拉强度R m3、观察上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（F─L∆曲线）4、分析比较低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征三、实验设备及测量仪器1、万能材料试验机2、游标卡尺四、试样的制备试样的制备应按照相关的产品标准或GB/T 2975的要求切取样坯和制备试样。
试验表明，所用试样的形状和尺寸，对其性能测试结果有一定影响。
为了使金属材料拉伸试验的结果具有可比性与符合性，国家已制定统一标准。
依据此标准，拉伸试样分为比例试样和非比例试样两种，试样的横截面形状有圆形和矩形。
这两种试样便于机加工，也便于尺寸的测量和夹具的设计。
本试验所用的拉伸试样是经机加工制成的圆形横截面的长比例试样,即L0=10d。
金属材料的拉伸与压缩实验
机械学基础实验指导书力学实验中心1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L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝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/T228-2002、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：图1-11. 10倍试件；圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S =45Sd 0——试验前试件计算部分的直径； S 0——试验前试件计算部分断面面积。
此外，试件的表面要求一定的光洁度。
光洁度对屈服点有影响。
因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。
一、实验目的：1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。
金属材料拉伸与压缩实验报告
金属材料拉伸与压缩实验报告金属材料拉伸与压缩实验报告引言：金属材料是工程领域中广泛应用的一类材料。
了解金属材料的力学性能对于设计和制造具有高强度和高可靠性的结构件至关重要。
本实验旨在通过拉伸和压缩实验，研究金属材料的力学性能，并分析其应力-应变曲线、屈服强度和延伸率等参数。
实验方法：1. 拉伸实验：首先，选择一块金属试样，将其夹紧在拉伸试验机上。
逐渐施加拉力，记录下拉伸过程中的应变和应力数据。
当试样断裂时，停止拉力施加，记录下断裂点的应变和应力。
2. 压缩实验：选择一块金属试样，将其夹紧在压缩试验机上。
逐渐施加压力，记录下压缩过程中的应变和应力数据。
当试样发生破坏时，停止压力施加，记录下破坏点的应变和应力。
实验结果与分析：通过拉伸实验得到的应力-应变曲线表明，金属材料在拉伸过程中呈现出弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。
在弹性阶段，应变与应力成正比，材料能够恢复原状。
在屈服阶段，应变增加速度减慢，材料开始发生塑性变形。
在断裂阶段，应变急剧增加，材料发生断裂。
通过测量屈服点的应力和应变，可以计算出材料的屈服强度。
通过压缩实验得到的应力-应变曲线与拉伸实验类似，也呈现出弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。
然而，与拉伸实验相比，压缩实验中的屈服点通常较难确定。
这是因为在压缩过程中，试样受到的应力分布不均匀，可能会导致试样的局部塑性变形和失稳。
根据实验数据计算得到的屈服强度和延伸率等参数可以用来评估金属材料的机械性能。
屈服强度是材料在发生塑性变形之前能够承受的最大应力。
延伸率是材料在拉伸过程中能够延展的程度，通常以百分比表示。
这些参数对于工程设计和材料选择非常重要，可以帮助工程师确定合适的金属材料以满足特定的应用需求。
结论：通过拉伸和压缩实验，我们可以获得金属材料的应力-应变曲线，并计算出屈服强度和延伸率等参数。
这些参数对于评估金属材料的力学性能至关重要。
在工程设计和材料选择过程中，我们应该根据特定应用的需求，选择具有适当力学性能的金属材料，以确保结构的安全性和可靠性。
金属的压缩与拉伸实验原理
金属的压缩与拉伸实验原理
金属的压缩与拉伸实验是一种用来研究金属材料力学性质的常见方法。
其原理基于材料的弹性变形和塑性变形。
1. 压缩实验原理：
在金属压缩实验中，一块金属样品被置于压力加载机械设备中。
由于外部加载的作用力，金属样品会受到压缩力，导致其体积减小。
这种压缩力会使原子间的距离减小，从而引起金属晶格的弹性变形。
当外部力撤离时，金属样品会恢复到其原始形状，这是因为金属具有弹性特性，即当外部力移除时，金属会通过恢复原始晶格结构的方式恢复到原始形态。
2. 拉伸实验原理：
在金属拉伸实验中，一块金属样品被置于拉伸加载机械设备中。
加载设备会施加拉力，导致金属样品逐渐变长、变细。
这种拉伸力会引起金属晶格的弹性和塑性变形。
当外部力撤离时，在金属线性范围内，金属会恢复到其原始形状，表现出弹性变形。
然而，当所施加的拉力超过金属的弹性限度时，金属会发生塑性变形，此时金属无法完全恢复到原始形态。
通过测量金属样品在不同应力下的变形情况，可以得到应力-应变曲线，该曲线
可以反映出金属的力学性质，如屈服强度、延伸率和断裂强度等。
总结来说，金属的压缩与拉伸实验原理是基于金属材料的弹性和塑性变形，通过施加外部力对金属样品进行压缩或拉伸，以研究其力学性质。
一)、金属的拉伸实验和压缩实验
一）、金属的拉伸实验和压缩实验金属的拉伸实验和压缩实验大纲1．通过低碳钢的拉伸实验，测定低碳钢的比例极限σP ，屈服极限σS，强度极限σb，延伸率δ，截面收缩率ψ和弹性模量E，并绘出低碳钢的应力—应变曲线，从而了解塑性材料的基本力学性能。
2．通过铸铁的拉伸实验，测定强度极限σb，绘制出铸铁拉伸时的拉伸曲线，理解铸铁拉伸时的破坏性质．3．通过铸铁和低碳钢的压缩实验，测定铸铁的强度极限σb，比较铸铁和低碳钢压缩时变形和破坏现象，进一步了解塑性材料和脆性材料的力学性能。
4. 通过金属的拉伸和压缩实验，使学生对材料（金属和非金属材料）的力学性能的测试方法有一个初步的认识。
5. 主要设备：材料试验机；主要耗材：低碳钢和铸铁拉伸试样，每次实验消耗各1根。
低碳钢和铸铁压缩试样，每次实验消耗各1根。
金属的拉伸实验指导书一、概述常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有及其重要的作用。
二、实验目的1、测定低碳钢的屈服强度R el、抗拉强度R m、断后延伸率A11.3和断面收缩率Z2、测定铸铁的抗拉强度R m3、观察上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（F─L曲线）4、分析比较低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征三、实验设备及测量仪器1、万能材料试验机2、游标卡尺四、试样的制备试样的制备应按照相关的产品标准或GB/T 2975的要求切取样坯和制备试样。
试验表明，所用试样的形状和尺寸，对其性能测试结果有一定影响。
为了使金属材料拉伸试验的结果具有可比性与符合性，国家已制定统一标准。
依据此标准，拉伸试样分为比例试样和非比例试样两种，试样的横截面形状有圆形和矩形。
这两种试样便于机加工，也便于尺寸的测量和夹具的设计。
本试验所用的拉伸试样是经机加工制成的圆形横截面的长比例试样,即L0=10d。
金属材料的拉伸与压缩实验心得体会
金属材料的拉伸与压缩实验心得体会金属材料的拉伸与压缩实验涉及到低碳钢拉伸实验、电测法测梁应力、固井水泥强度测试、玻璃套管压扁实验、法兰盘受压实验、三点弯实验。
分别涉及到材料性能学、实验力学电测法、能源开采领域、工程材料等。
进行的操作有测量、贴应变片、焊接、应变仪使用、多功能试验机使用、记录等。
发挥主观能动性去做试验、完成实验报告。
材料的拉伸与压缩每一步的用途以及为什么这么做。
在有限的课堂时间内投入到无限的学习思考中去。
实验报告的完成不能仅仅认为完成老师给的模板上提出的问题就行，比如老师要求做相应的数值模拟，不应该只是把数值模拟的图弄上去，应该明白老师要求数值模拟的意义何在，必须分析数值模拟的结果，再和实验结果相比较，思考两种方法的不同，相互检验，互相补充。
但我们最开始甚至做一条曲线，都不进行描述，这样都属于没有发挥主观能动性。
拉伸、压缩和扭转实验(对外)
平面断口， 平面断口，正应力引起
铸 铁
铸铁试样拉伸破坏后，断口在横截面上，呈平口状。 铸铁试样拉伸破坏后，断口在横截面上，呈平口状。 样拉伸破坏后
金属材料拉伸、压缩和扭转实验 金属材料拉伸、
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，由于受 压缩变形 到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形” 到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形”。
6．测定铸铁强度极限τb
T
Tb
Tb 强度极限 τ b = WΡ
O
ϕ
铸铁扭转曲线
铸铁扭转实验观察
断裂现象 拉应力引起
金属材料拉伸、压缩和扭转实验 金属材料拉伸、
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”状。 低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口” 样拉伸破坏后
测定铸铁强度极限t铸铁扭转实验观察断裂现象拉应力引起铸铁扭转曲线金属材料拉伸压缩和扭转实验拉伸实验观察现象颈缩现象杯口低碳钢试样拉伸破坏后断口呈杯口状
金属材料拉伸、压缩和扭转实验 金属材料拉伸、
拉伸、 拉伸、压缩和扭转实验
（验证性实验） 验证性实验）
重庆大学力学实验教学中心
d0
2. 压缩试样 — 采用标准圆柱体试样
d0
h0 =（1-3）d0 （ ）
h0
金属材料拉伸、压缩和扭转实验 金属材料拉伸、
三、实验原理 1．测定低碳钢拉伸强度指标和塑性指标
F
① 强度指标
K
Fb
Fs σs = A0
Fb σb = A0
Fs
卸载线
金属材料的拉伸与压缩实验
机械学基础实验指导书力学实验中心1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L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝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/T228-2002、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：图1-11. 10倍试件；圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S =45Sd 0——试验前试件计算部分的直径； S 0——试验前试件计算部分断面面积。
此外，试件的表面要求一定的光洁度。
光洁度对屈服点有影响。
因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。
一、实验目的：1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。
金属材料的拉伸与压缩实验报告
金属材料的拉伸与压缩实验报告一、实验目的•了解金属材料在拉伸和压缩过程中的性能变化；•学习金属材料的拉伸与压缩实验方法；•掌握实验数据的处理和分析方法；•探讨金属材料的力学性能与结构之间的关系。
二、引言金属材料是工程中常用的材料之一，其力学性能的研究对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本实验通过拉伸和压缩实验，研究金属材料在不同载荷下的应力应变关系，以及在力学性能方面的表现。
三、实验装置与仪器本实验使用的主要装置和仪器有： 1. 万能拉压试验机：用于施加拉伸和压缩载荷；2. 标准金属试样：选择一种常用金属材料，制备符合标准要求的试样；3. 外观仪：用于测试和观察试样的形变和断裂情况；4. 数字测量仪：用于准确测量应变、变形等数据；5. 数据采集系统：用于实时记录试验过程中的数据。
四、实验步骤拉伸实验1.准备金属试样：根据标准要求制备符合尺寸要求的金属试样，并在试样上标记初始长度L0和标距；2.安装试样：将试样放在拉伸试验机上，并进行正确的夹持和定位；3.施加载荷：设置合适的加载速率和初始载荷，在试验过程中逐渐增加拉力，并记录下对应的载荷和伸长量；4.记录数据：实时记录试验过程中的变形、应力和应变等数据；5.观察试验现象：注意观察试样在不同载荷下的形变情况，并记录下试样破裂时的最大载荷。
压缩实验1.准备金属试样：根据标准要求制备符合尺寸要求的金属试样，并在试样上标记初始长度L0和标距；2.安装试样：将试样放在压缩试验机上，并进行正确的夹持和定位；3.施加载荷：设置合适的加载速率和初始载荷，在试验过程中逐渐增加压力，并记录下对应的载荷和压缩量；4.记录数据：实时记录试验过程中的变形、应力和应变等数据；5.观察试验现象：注意观察试样在不同载荷下的形变情况，并记录下试样破裂时的最大载荷。
五、实验结果与数据分析1.拉伸实验结果分析：–绘制应力-应变曲线，根据实验数据计算得到；–分析试样在不同载荷下的形变行为，例如材料的延展性、断裂性等；–比较不同金属材料的力学性能差异。
金属材料拉压实验
低碳钢压缩曲线
低碳钢的压缩实验与拉伸
试验一样也有明显的弹性变形 阶段和屈服阶段，不同之处在 于进入强化阶段后，由于压缩 实验试件产生变形与试验机的 接触面积在不断的增加，其承 受的压力也可以无限增加，只 到超出试验机工作能力。
开动实验机并缓慢匀速加载。因低碳钢压缩试样较短，屈 服不明显，要特别注意进油平稳，以防油压波动，干扰屈服点测读。 屈服结束，继续加载，使试样明显变形成鼓状，即可关机停止实验。
（6）铸铁压缩实验准备工作及实验方法与低碳钢压缩实验基本相同，但 测定的是抗压强度Rmc。安装试样时，要用一个防护罩围套住试样， 以防脆性的铸铁破裂时迸出伤人。
剧地增加，而荷载读数却在很小的范围内波动。
（3）强化阶段（4）颈缩阶段 过了屈服阶段（B点），力又开始继续增
加，曲线亦趋上升，从曲线中看到随着荷载增 加，曲线斜率逐渐减小，直到C点，达到峰值， 该点为抗拉极限荷载，即试样能承受的最大荷 载。
（4）颈缩阶段 此阶段在试样某一段内的横截面面积显著
地收缩，随着颈缩处的截面面积急剧减小削弱，
（7）关机，回油下降工作平台，取下试样。
低碳钢拉伸试件标定
四、实验结果处理
1.根据低碳钢拉伸时下屈服强度对应的荷载和最大荷载计算低碳钢拉 伸时的屈服强度和抗拉强度。
2. 根据铸铁拉伸时最大荷载计算铸铁拉伸时的抗拉强度。 3根据低碳钢压缩时屈服强度对应的荷载计算低碳钢压缩时的下屈服强
度。 4.根据铸铁压缩时最大荷载计算抗压强度 。 5．计算低碳钢的断后伸长率A 注意测量的试样拉断后标距内的伸长量Lu 是将试样断裂的两段对齐并
故而低碳钢的压缩实验只需
要记录屈服时的压力值即可。
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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L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝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/T228-2002、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：图1-11. 10倍试件；圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S =45Sd 0——试验前试件计算部分的直径； S 0——试验前试件计算部分断面面积。
此外，试件的表面要求一定的光洁度。
光洁度对屈服点有影响。
因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。
一、实验目的：1．研究低碳钢、铸铁的应力——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）。
3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。
二、实验原理：拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。
在单向拉伸时F ——ΔL （力——变形）曲线的形式代表了不同材料的力学性能，利用：F R S =L L ε∆=可得到R —ε曲线关系。
三、实验所用的设备、仪器和工具1、Zwick 电子万能材料试验机 一台2、游标卡尺 一支3、记号笔 一支4、低碳钢、铸铁试件 各一个四、试件尺寸测量1．量度试件尺寸： 1）试验前在试件两端及中部选择三个截面，每个截面用游标卡尺分别相互垂直各测一次直径，取其三点平均值中的最小值作为试件的直径d 0。
当低碳钢试件拉断后，用游标卡尺在颈缩段的最小截面处的互相垂直的两个方向各测量一次直径，取其平均值作为试件断口处的最小值d u 。
2）确定计算长度L 0。
在试件中间等粗的细长部分内，量取计算长度L 0（按10倍或5倍试件确定）。
然后用记号笔把计算长度L 0分成若干等分（通常是以5mm 或10mm 为一等分）。
以便当试件断裂不在中间时进行换算，从而求得比较正确的延伸率。
建议使用下列表格表1.1。
五、实验步骤参见1.3中的Zwick 电子万能试验机操作步骤六．试验注意事项：随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力——应变曲线的变化情况。
1）当试件拉伸过程中，当应力——应变曲线出现平台时载荷即到达屈服阶段，在试件表面可能出现契尔诺夫滑移线。
2）过了屈服阶段后，观察冷作硬化现象。
3）当载荷到达最大值（F m ）时，曲线开始回落下降，密切注意试件形状的变化，此时可看到颈缩现象。
4）试件拉断后，立即停机存盘。
打印出所得的拉伸图，取下试件并量度此时的断后标距长度L u （如果试件是断在计算长度之外的作废）和颈缩处的最小直径d u 。
量度时将试件的两半接在一起，使其尽量紧贴。
七．试验结果整理和计算：1）对拉伸曲线的修正。
拉伸曲线得到后，往往在开始处形成如图1-2中所示的不规则的曲线。
这是由于试验开始时，握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。
并非完全由于试件变形所致。
因此对此曲线要进行修正，即将拉伸图直线部分往下延长，它与横座标相交，交点即为原点。
2）根据拉伸图，找出相应的R eL ，R m 。
并求出：下屈服点R eL ＝S F e强度极限R m ＝S F m3)计算延伸率：图1-2图1-3A ＝⨯-0L L L u 100%试件拉断后的残余变形在整个长度的分布是非均匀的。
在颈缩部分大，而非颈缩部分残余变形小一些（见图1-4）。
由此看出，断在中间时，试件残余变形最大，延伸率也最大。
为了对同一种材料只得出一个相对稳定的值，不因断裂的位置而异，可以将试验所得到的残余变形换算成相当于试件在中间断裂时的“标准数值”此方法叫“断处移中法”（见图1-5）。
例如在图1.5中，其延伸率应换算为A ＝2L L n m -+100%其中：m 及n 的小格数目依具体情况而选定。
4) 断面收缩率：Z ＝0S S S u-100%S u ——颈缩处的最小面积。
5) 拉断时颈缩处的实际应力：R/m ＝um S F图1-4图1-51.2金属材料的压缩试验一、试验目的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。
二、压缩试件与试验所用机器、仪器和工具：1、压缩试件取两种不同材料的试件——低碳钢和铸铁。
金属试件一般采用圆柱形，其高与直径之比应为l ＜L 0/d 0＜2。
其它材料的试件一般都采用立方体。
2、试验所用机器、仪器和工具：与拉伸试验相同，采用压缩夹具。
三、实验步骤：1、量试件尺寸（长、宽、高、直径）。
2、把试件放在试验机上。
3、开机动器，进行试验，一直到试件破坏。
4、卸去载荷，取出破坏的试件。
5、打印出实验报告。
具体可参见1.3中的Zwick 电子万能试验机操作步骤四、实验注意事项：1、低碳钢不能压到破坏，压到45kN 时即停止试验。
2、为了能很好地观察铸铁的破坏裂纹，在试验中，一但发现载荷值上升缓慢时，需及时停止加载。
五、实验结果的整理和计算1．低碳钢：低碳钢为塑性材料，其压缩图见图1-6，开始时遵守胡克定律沿直线上升，比例极限以后变形加快，但无明显屈服阶段。
相反地，图形逐渐向上弯曲。
这是因为在过了比例极限后，随着塑性变形的迅速增长，而试件的横截面积逐渐增大，因而承受的载荷也随之增大。
从实验我们知道，低碳钢试件可以被压成极簿的平板而一般不破坏。
因此，其强度极限一般是不能确定的。
我们只能确定的是压缩的屈服极限应力。
R sc ＝s c F S .2．铸铁：铸铁为脆性材料，其压缩图在开始时接近于直线，与纵轴之夹角很小，以后曲率逐渐增大，最后至破坏，因此只确定其强度极限（见图1-7）。
R m ＝b c F S图1-6 低碳钢压缩 图1-7 铸铁压缩铸铁试件受压力作用而缩短，表明有很少的塑性变形的存在。
当载荷达到最大值时，试件即破坏，并在其表面上出现了倾斜的裂缝（裂缝一般大致在与横截面成45°的平面上发生）铸铁受压后的破坏是突然发生的，这是脆性材料的特征。
从试验结果与以前的拉伸试验结果作一比较，可以看出，铸铁承受压缩的能力远远大于承受拉伸的能力。
抗压强度远远超过抗拉强度，这是脆性材料的一般属性。
1.3 电子万能材料试验机简介图1-8 电子万能材料试验机电子万能材料试验机简称电子万能试验机，是材料力学性能测试的专用设备，主要用于材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能试验。
电子万能试验机是机械技术、传感器技术、电子（计算机）测量、控制及数据处理技术结合的新型试验机。
与以往的机械式和液压式试验机相比，近年来生产的电子万能试验机最突出的特点是利用计算机控制试验过程，并完成测量数据的自动采集和处理。
不同厂家生产的电子万能试验机虽然在结构形式、操作界面、使用功能及技术性能上存在差异，但基本结构和工作原理是类似的，一般都包括机械加载架、试样夹持装置、测量系统、动力系统、传动系统、控制系统、计算机系统等基本工作单元。
常见电子万能试验机按照最大载荷划分为10kN、20 kN、50 kN、100 kN、200 kN、250 kN等不同的规格。
一、电子万能材料试验机的结构与工作原理试验机主要由机械加载、控制系统、测量系统等部分组成（如图1.9所示）。
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。
在图1-9电子万能材料试验机的结构及工作原理1.立柱2.拉伸夹具3.拉伸试样4.移动横梁5.测力传感器6.压缩夹具7.弯曲夹具8.下横梁9.同步齿型传动带10.带轮11.光电编码器12.伺服电机13.上横梁14.滚珠丝杠15.引伸计16.手控键盘17.减速机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。
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，通过安装在步进电机上的脉冲编码器将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1.2 试验机的基本参数表1.3 力传感器的基本参数二、Zwick电子万能试验机的基本参数本实验室主要仪器设备是德国Zwick/Roell公司生产的6台电子万能试验机，其中在Z010和Z100试验机配有目前国际先进的Longstroke （大变形）和Macro（小变形）引伸计。
该室可执行拉伸、压缩、弯曲剥离、裂纹扩展等试验，并能实现循环加载及材料的松弛、蠕变等试验，满足金属、塑料、橡胶、纸张、食品、纺织品以及生物力学方面的测试要求。
其测试软件testXpert II灵活性强、使用方便，配备强大的数据处理和分析功能，以及灵活的测试报告编辑功能；还具有独一无二的多媒体测试功能，可以将实验过程同步拍摄下来，并在试验结束后将测试过程和测试曲线同步回放、分析。
其主要工作参数见表1.2、表1.3、表1.4。
表1.4 引伸计的基本参数三、Zwick 电子万能试验机操作软件简介Zwick电子式万能试验机的控制和数据采集处理均可通过其功能强大的实验软件来实现。
软件名称为TestXpertⅡ，可以实现对材料的拉伸、压缩、弯曲实验。
软件可实现的功能主要有：设定加载方式（可采用位移加载、恒应变加载、恒应力加载）；设定实验机的环境参数；选择测试结果；编辑、打印实验报告等。