机械性能试验

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。

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 和铸铁材料的拉伸力学σb 。由材料力学知

0A P sl sl =

σ 0

A P

b b =σ %

100%1000

1

00

1⨯-=⨯-=

A A A L L L ψδ

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

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P s，称为下屈服载荷P sl。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σb。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。

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）

(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。

(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。

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？

σp0。2和σr0。2有何区别？

实验记录参考表

1．试件原始尺寸

2。实验数据

3．试验结果

压缩、扭转实验不做试验报告。