机械性能试验

四．压缩、扭转实验原理和方法
本次实验对压缩和扭转实验的要求是观察其变形过程和破坏现象，因此实验原理 和方法不在此祥叙。
五．思考题
1. 测定材料的力学性能为什么要用标准试件？ 2. 材料拉伸时有哪些力学性能指标？ 3. 测定断后伸长率δ时，若断面邻近标距点的距离小于或等于L0/3 时，应如何处理？ 4. 试述低碳钢、铸铁拉伸、压缩、扭转时各由哪种应力引起破坏，为什么？ 5. 规定微量塑性伸长应力指标σp、σr、σt是在受力还是在卸力的情况下测定的？
机械性能实验
一．实验目的 1． 测定低碳钢拉伸时的屈服极限σsl ，强度极限σb ，断后伸长率δ和断面收缩率χ； 2． 测定铸铁拉伸时的强度极限σb ；
3． 观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等），并绘出拉伸曲 线；
4． 观察并比较低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象； 5． 观察并比较低碳钢、铸铁扭转时的变形和破坏现象； 6． 熟悉试验机和其他有关仪器的使用。
(a). 测量断后标距 将被拉断试件的两段断口对齐并靠紧，如果断口到邻近标距点的距离大于 1/3L0，则用游标卡尺直接测量断后的标距长度，此长度即为L1。若断口到邻近标 距点的距离小于 1/3L0，则需进行断口移中计算，计算所得长度即为断后标距L1。
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(b). 测量断口直径 在断口处（即颈缩最细处）沿互相垂直方向各测量一次直径，取其平均直径 d1。 将L1、d1根据计算机提示输入。根据计算机提示打印出低碳钢的拉伸曲线图 和试验结果。
Psl A0
σb
=
Pb A0
δ = L1 − L0 ×100% L0
ψ = A0 − A1 ×100% A0
首 先 ，将 被 测 材 料 按 国 标（ GB6397-86）加 工 成 标 准 试 件 ，再 根 据（ GB228-87）对
其进行测定，用电子万能试验机进行加载。
试验时，利用CSS-44000 电子万能试验机的计算机操作系统，输入有关参数，不
二．实验仪器和设备
1. CSS-44000 电子万能材料试验机； 2. 扭转试验机 3． 游标卡尺及划线机 4. 拉伸试件、压缩试件、扭转试件。
三．实验原理和方法
1. 拉伸实验原理和方法
由拉伸试验来确定低碳钢材料的拉伸力学性能σsl 、σb 、δ、χ 和铸铁材料的拉伸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
力学σb。由材料力学知
σ sl
=
对 于 铸 铁 ，由 于 拉 伸 时 的 塑 性 变 形 很 小 ，因 此 在 变 形（ 主 要 是 弹 性 变 形 ）很 小 时 ， 就达到了最大载荷，而突然断裂，没有屈服阶段和颈缩现象。其强度极限σb即为试件 断裂时的工程应力。
2. 拉伸实验步骤
⑴ 试件准备 * 低碳钢试件 (a). 在低碳钢试件长度L0=100mm的标距内，用刻线机每隔 10mm刻一圆周线，即 在长度标距内均匀地分为 10 格，以便观察试件变形沿轴向分布的情况和计算断后伸长 率。铸铁试件不需要划圆周线。 (b). 用游标卡尺在标距两端和中间部位，分别沿互相垂直的两个方向各测量一次 直径，并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。 * 铸铁试件 用 游 标 卡 尺 在 试 件 两 端 和 中 间 部 位 ，分 别 沿 互 相 垂 直 的 两 个 方 向 各 测 量 一 次 直 径 ， 并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。 分别对低碳钢试件、铸铁试件进行试验。 ⑵ 试验机准备 根据 CSS-44000 电子万能试验机的试验步骤，打开 EDC 系统，打开计算机，根据 计算机提示（或根据计算机操作详细说明）输入有关参数，系统进入试验状态。 ⑶ 安装试件 先将试件装夹在上夹头中，然后使用手动盒升降旋扭移动横梁至合适位置，把试 件下端夹持在下夹头中。 ⑷ 进行实验 根据计算机提示（或根据计算机操作详细说明）进行试验，直至试件拉断，系统 退出试验状态。对于低碳钢试件则进行下一步；对于铸铁试件则根据计算机提示打印 拉伸曲线图和试验结果。 (5) 低碳钢试件断后标距测量和断口直径测量（铸铁没有这一步）
颈缩处横截面面 积
（mm2）
铸铁
/
/
/
/
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3．试验结果
强度指标
材料
σsl
σb
（MN/m2） （MN/m2）
塑性指标 δ％ ψ％
低碳钢
铸铁
/
/
/
断口形状
压缩、扭转实验不做试验报告。
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σp0。2和σr0。2有何区别？
实验记录参考表
1．试件原始尺寸
材料
标距
L0 （mm）
直 径d0 （mm）
截面Ⅰ
截面Ⅱ
截面Ⅲ
1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均
低碳钢
铸铁
/
最小横截面 面积A0
（mm）
2。实验数据
材料
屈伏载荷 （N）
低碳钢
最大载荷 （N）
拉断后标 距
（mm）
颈缩处直径 （mm）
1
2 平均
但可以绘出被测材料的拉伸曲线图，同时可以计算出σsl 、σb 、δ、χ。下图分别为低
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碳钢和铸铁的拉伸图。 对于低碳钢，屈服阶段（B’-C）常呈锯齿形。上屈服点B’受变形速度和试件形式
等影响较大，而下屈服点B则比较稳定。故工程上均以 B点对应的载荷作为材料的屈 服载荷Ps ，称为下屈服载荷Psl。过了屈服阶段，继续加载，曲线上升，直至载荷达到 最 大 值 ，这 时 试 件 中 的 名 义 应 力 达 到 最 大 值 。D点 的 工 程 应 力 即 为 材 料 的 强 度 极 限 σ b 。 过了D点，拉伸曲线开始下降，这时可观察到试件在某一截面附近产生的局部变形， 既有颈缩现象，直至E点试件断裂。