低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验

屈服阶段
• 继续增加荷载，试件继续变形，但力却不再增 加，而是出现一段比较平坦的波浪线，若试件 表面加工光滑，可看到45度倾斜的滑移线，这 表示试件在承受的拉力不继续增加或稍微减小 的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种 现象称为材料的屈服。其对应的应力称为屈服 应力（屈服强度），屈服强度表示材料抵抗永 久变形的能力。 在屈服阶段，我们要记录试件的下屈服力Ps， 屈服力分上屈服力和下屈服力，由于上屈服强 度受实验速度、试件变形率和试件形式等因素 影响不够稳定，所以我们采用下屈服强度作为 材料的屈服强度，故记录下屈服力。
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强化阶段
• 过了屈服阶段后，材料因发生明显的塑性变 形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调整， 其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加， 伸长变形也随之增加。在该阶段中，随着塑性 变形量累积增大，促使材料的力学性能也发生 变化，即材料的塑性变形性能劣化，抵抗变形 能力提高，这种特征称为冷作硬化。在工程上 常利用冷作硬化来提高钢筋和钢缆绳等构件在 线弹性范围内所承受的最大载荷，但此工艺同 时降低了材料的塑性性能。这种冷作硬化性质， 只有经过退火处理才能消失。 • 在强化阶段，我们要记录最大荷载 Pb
低碳钢和灰口铸铁的拉 伸、压缩实验
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材料在外力作用下所呈现的有关强度和变形 方面的特性，称为材料的力学性能，材料的力 学性能都要通过试验来测定。拉伸压缩实验是 测定材料在静载荷作用下机械性能的最基本和 最重要的实验之一。这不仅因为拉压实验简便 易行，易于分析，且测试技术较为成熟。更重 要的是，工程设计中所选用材料的强度、塑性 和弹性模量等机械性能指标，大多是以拉压实 验为主要依据。
颈缩阶段
• 对于塑性材料，在承受拉力达最大以前，试件发生的变形在各处 基本上是均匀的，但在达到最大拉力后，变形主要集中于试件的 某一局部区域，在该区域处横截面积急剧缩小，直至断裂，这种 现象就叫颈缩现象。颈缩现象是材料内部晶格剪切滑移的表现。
当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径 和标距 根据所 测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性指标： d1 P 强度指标：屈服极限 σ = S
记录下屈服荷载 PS
计算其屈服极限:
P σS= S A
由于是塑性材料,低碳钢压缩后的形状为鼓形
四、灰口铸铁的压缩实验
实验前，测量试件的直径d 铸铁抗压不抗拉，其最大压力荷载会比较大。
记录下其最大荷载 计算其压缩时 强度极限:
pb σ = b A
Pb
由于是剪切破坏,铸铁压缩时的破坏形状为45 斜截面
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实验目的
1.学习使用电子万能试验机 2.观察试件在拉伸、压缩过程中受力和变形 的相互关系
3.测定材料的强度指标和塑性指标
4.观察试件破坏后的形状
仪器设备
WDW3100微机控制电子万能试验机
电 子 万 能 试 验 机
实验原理
本实验的实验原理分四部分:
一.低碳钢的拉伸实验原理 二、灰口铸铁的拉伸实验原理 三、低碳钢的压缩实验原理 四、灰口铸铁的压缩实验原理
S
L1
A
强度极限
σ =
b
pb A
塑性指标：延伸率
断面收缩率
δ=
L1 L 0 100 0 L
d2 d2 100 0 0 2 d
由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试件的破坏形状为杯口状
二、灰口铸铁的拉伸实验
实验前，测量试件的直径d 由于铸铁是脆性材料，一拉就断，试验过程中不存在屈 服、颈缩现象，而且铸铁抗压不抗拉，其最大荷载很小。
一.低碳钢的拉伸实验
实验前，用游标卡尺测量试件的直径d，标距L。（这里已知标距为100mm） 低碳钢的拉伸过程分为四个阶段：
弹性阶段
屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段
在屈服阶段，我们要记录试件的屈服荷载Ps 在强化阶段，我们要记录最大荷载 Pb
弹性阶段
• 拉伸初始阶段为弹性阶段，在此阶段若卸载，试 件的伸长变形即可消失，力与变形成正比关系， 为一直线。其直线的斜率就是低碳钢材料的弹性 模量E。
记录下铸铁断裂时 的最大荷载 P b 计算其拉伸时 强度极限:
σ =
b
pb A
由于脆性材料一拉就断,其断口形状为平断
三、低碳钢的压缩实验
实验前，测量试件的直径d 低碳钢发生屈服后，随着压力荷载的增大，其承载面积 会越来越大，当 P与A成正比时，低碳钢就永远不会破坏。 所以，它的曲线呈现上凹趋势。
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实验步骤
1、将试件装卡在万能试验机的夹头上。
2、打开计算机，开始拉压程序。
3、按照程序提示，一步一步进行操作。
4、观察实验过程中的力学现象。
5、将实验结果打印出来。
6、分析试件的断口形状。