材料力学实验参考

实验一、测定金属材料拉伸时的力学性能

一、实验目的

1、测定低碳钢的屈服极限

σ，强度极限bσ，延伸率δ

s

和面积收缩率ψ。

2、测定铸铁的强度极限

σ。

b

3、观察拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（l

F∆

-

曲线）。

二、仪器设备

1、液压式万能试验机。

2、游标卡尺。

三、实验原理简要

材料的力学性质

σ、bσ、δ和ψ是由拉伸破坏试验

s

来确定的。试验时，利用试验机自动绘出低碳钢拉伸

图和铸铁拉伸图。对于低碳材料，确定屈服载荷

F时，

s

必须缓慢而均匀地使试件产生变形，同时还需要注意观察。测力回转后所指示的最小载荷即为屈服载荷

F，继续加载，测得最大载荷b F。试件在达到最大载s

荷前，伸长变形在标距范围内均匀分布。从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩。颈缩出现后，截面面积迅速减小，继续拉伸所需的载荷也变小了，直至断裂。

铸铁试件在极小变形时，就达到最大载荷，而突然发生断裂。没有流动和颈缩现象，其强度极限远低于碳钢的强度极限。

四、实验过程和步骤

1、用游标卡尺在试件的标距范围内测量三个截面的直径，取其平均值，填入记录表内。

取三处中最小值作为计算试件横截面积的直径。

2、按要求装夹试样（先选其中一根），并保持上下对中。

3、 按要求选择“试验方案”→“新建实验”→“金属圆棒拉伸实验”进行试验，详细操

作要求见万能试验机使用说明。

4、 试样拉断后拆下试样，根据试验机使用说明把试样的l F ∆-曲线显示在微机显示屏

上。从低碳钢的l F ∆-曲线上读取s F 、b F 值，从铸铁的l F ∆-曲线上读取b F 值。 5、 测量低碳钢（铸铁）拉断后的断口最小直径及横截面面积。

6、 根据低碳钢（铸铁）断口的位置选择直接测量或移位方法测量标距段长度1l 。

7、 比较低碳钢和铸铁的断口特征。

标距=

l100 mm

直径=

d10.16mm

横截面面积A =81.03 mm2

实验后：

标距l1≈100 mm

最小直径d1=10.15mm

横截面面积A=80.91 mm2

抗拉强度=

=

A

F

b

b

σMPa 实验前草图实验后草图

六、实验结论分析与讨论

分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。

实验二、测定金属材料压缩时的力学性能

一、实验目的

1、测定低碳钢的屈服应力

s

σ。

2、测定铸铁的抗压强度

bc

σ。

3、观察压缩过程中的各种现象，并绘制压缩图（l

F∆

-曲线）。

二、实验设备

1、液压式万能试验机。

2、游标卡尺。

三、实验原理简要

当试样承受压缩时，其上下端面与试验机垫板之间产生很大的摩擦力，这些摩擦力阻碍试样上部和下部的横向变形，使其抗压能力有所提高，故试验时试样两端面应涂以润滑剂以减小摩擦力的影响。施加载荷时，要求其合力作用线与试样轴线一致，为此试样两端面必须平行且与轴线垂直，同时在试验机下垫板底部有球形承垫，当试样两端面稍有不平行时，会自动调整下垫板平面的方位，使接触面载荷均匀分布。低碳钢压缩试验中，屈服现象不及拉伸时那样明显，从l

F∆

-曲线读下屈服载荷

s

F，由此可求得屈服极限0

A

F

s

s

=

σ，此后由于材料良好的塑性，使其压成饼状而不致破坏，故低碳钢不存在压缩强度极限。铸铁压缩试验则在出现较大（相对于拉伸而言）的塑性变形后发生破坏，其裂纹

方向与轴线约成450角，此时的载荷即为最大载荷

bc

F，由此可算得压缩强度极限

A F bc

bc =

σ。 四、实验过程和步骤

1、测量试样的原始尺寸。

2、安装试样并保持上下对中。

3、根据试样的负荷和变形水平，按照试验机操作软件设定试验的详细步骤，加载试验。

4、观察试样变形和破坏特征。

五、数据记录与处理

六、实验结论分析与讨论

分析铸铁试件压缩破坏的原因。实验三、拉压弹性模量

E 测定

一、实验目的

1、测定材料的弹性模量E 。

2、在比例极限内，验证胡克定律。

二、实验设备

1、万能试验机。

2、数字式电阻应变仪。

3、游标卡尺，标准试样等。

三、实验原理简要

一般采用在比例极限内的拉伸试验来测定材料的弹性模量E 。测量标距内微小变形的方法较多，可以用各种引伸仪来测定，也可以用电测方法来测得。试件一般采用圆形截面的标准试样。为了验证载荷F 与变形l ∆之间的正比关系，在比例极限内采用增量法，逐级加载，每次增加同样大小的载荷F ∆，测出相应的伸长变形，若每次伸长变形增量ε∆也大致相等，说明载荷F 与变形l ∆成正比，即验证了胡克定律。设试样的横截面为A ，标距为l ，则弹性范围内的胡克定律为ε∆EA F /∆=，由此可知，试样材料的弹性模量为：

ε

∆⋅∆=

A F

E 。为了夹牢试件和消除试验机机构之间的间隙，必须施加一定数量的初载荷。当确认仪表工作正常之后，正式自初载开始，逐级加载，测量其伸长。

四、实验过程和步骤

1、试件准备

在标距长度范围内，测量试件两端及中间三处的截面尺寸，取三处尺寸的平均值作为试件的计算直径。 2、拟定加载方案。 3、试验机准备。

按试验机操作软件设定试验的详细步骤加载试验。 4、安装试件并施加初载荷。 5、检查及试件

试验机开动前，必须请指导教师检查以上步骤完成情况。然后开启试验机，预加载荷至两倍初载荷，以检查试验机是否正常工作。 7、进行试验

自初载荷起，缓慢地逐级加载至最终载荷，并将读数记入记录表中。加载至最大值后、再卸载至初载荷。以上试验过程，应重复进行2～3次。直至几次测量结果基本一致为止。

五、数据记录与处理