材料力学拉伸压缩实验

材料力学拉伸压缩实验

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拉伸实验

一．实验目的

1．学习液压万能实验机的构造原理，并进行操作练习。

2．确定低碳钢的流动极限（屈服极限）、强度极限、延伸率和面积收缩率。

3．确定铸铁的强度极限。

4．观察材料在拉伸过程中所表现的各种现象。

二．实验仪器

液压式万能实验机，游标卡尺。

三．实验原理

塑性材料和脆性材料在拉伸时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍)

四．实验步骤

1．铸铁实验

(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂

直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。

(2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。

(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。

(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之靠近主指针，并调整好自动绘图装置。

(5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。

(6) 在试件断裂以后，记下试件的极限荷载。

(7) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。

(8) 取下试件，打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。

2．低碳钢实验

(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。在试件中部用红铅笔作一个5或10长的标距（两端画上圆圈标记）。

(2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。

(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。

(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之与主指针对齐，并调整好自动绘图装置。

(5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。

(6) 在试件受拉的过程中，注意示力盘指针的移动和自动绘图纸上曲线的轨迹，观察流动现象（主指针来回摆动），记录材料在流动时的荷载（取流动时荷载的下限）。

(7) 在荷载超过流动极限以后，记下试件的极限荷载。在试件断裂以前，注意观察试件的颈缩现象。

(8) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。

(9) 取下试件，将试件断裂后的两部分重新合拢，量取试件断裂后的标距长度和断口处的最小直径(互相垂直地测量2次)。

(10) 打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。

五．实验记录

试件

低碳钢

铸铁 实验前

实验后

实验前

实验后 形 状 (请描述断口)

(请描述断口)

直径(第1次) 无

直径(第2次) 直径(第3次) 计算长度 无

无

流动荷载 无

极限荷载

六．预习思考题

1) 为什么拉伸试件两端较粗,中间较细？中间和两端采用光滑曲线过渡，而不是直角连接？

2) 在试件夹紧后，能不能启动控制下夹头的电动机？为什么？

3) 在实验开始时，为什么先将活动平台升起一定高度？

4) 分析试件在拉伸状态下各点的主应力大小和方向。

5) 什么是屈服点？在拉伸实验中应该如何读取屈服荷载？如果没有明显的屈服点应该怎样处理？

6) 在低碳钢拉伸实验中，在试件中部作了一个5或10长的标距，这是用来干什么的？如果拉伸试件是矩形截面，其标距的长度是多少？

7) 如果拉伸试件是屈服失效，请用最大剪应力理论分析一下试件可能的断口形状。

8) 如果拉伸试件是断裂失效，请用最大拉应力理论分析一下试件可能的断口形状。

9) 什么是塑性材料？什么是脆性材料？(如果在你做的其它实验中也有此题，回答一次即可)

七．分析思考题

1) 拉伸实验中你是怎样测量试件直径的？为什么采用这种方法？你有其它方法测量直径吗？你的依据是什么？

2) 两种拉伸试件的断口形状分别是什么样的？怎样解释这种结果？

3) 通过拉伸实验你觉得低碳钢的塑性性能如何？你的依据是什么？铸铁呢？

4) 低碳钢的极限荷载是断裂时的荷载吗？在颈缩阶段，试件的应力是增大还是减小？

5) 在拉伸、压缩、扭转三个试验中，你已经做了那些实验？请通过这些实验，总结一下低碳钢的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。同样地，请总结一下铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。

6) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请对比低碳钢和铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。举例说明其使用范围。

7) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请分析低碳钢的荷载-位移曲线有什么共同点？

8) 对于本次实验，你的体会是什么？你有什么建议吗？

压缩实验

一、实验目的

1．学习电子万能实验机的构造原理，并进行操作练习。

2．确定压缩时低碳钢的流动极限和铸铁的强度极限。

3．观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。

二、实验仪器

电子万能实验机、游标卡尺

三．实验原理

塑性材料和脆性材料在压缩时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍)

四、实验步骤

1．低碳钢

(1)用游标卡尺测量试件的直径(互相垂直地测量2次)。

(2)把试件放在下压板的中心位置。

(3)按“启动”键启动实验机，选择适当的速度使活动横梁下降，当上压板接近试件的上表面时，按“停止”键。

(4)打开X-Y记录仪开关，选择好零点位置，并落下记录笔。

(5)选择适当的位移量程（如果量程选择偏小，则绘不出完整曲线。如果量程选择偏大，绘出的曲线又显得太小），按下横梁位移的“复位”键。