工程力学试验指导书16K.doc

试验一低碳钢和铸铁的拉伸试验一、试验内容和目的1、测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率ψ;测定铸铁的强度极限σb。2、观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,如低碳钢在屈服阶段试件表面产生的细小裂纹,颈缩现象及两种材料破坏时的断口。3、绘制拉伸时的—(应力—应变)曲线。二、试验设备和器材屏显液压万能试验机。游标卡尺。低碳钢和铸铁的标准试件。金属材料的试样如图1所示。试样中间部分是工作长度l,称标距。规定圆形截面试样,标距l与直径d的比例为l=10d或l=5d;矩形截面试样标距l与截面面积A的比例为或。试件两端加粗的加紧部分,因试验夹具类型而不同,可作成圆柱形、阶梯形或螺纹形,如图1所示。三、试验原理塑性材料在拉伸过程中所表现的力学性能和脆性材料相比有明显的差异。图2(a)表示低碳钢拉伸试验的F—Δl曲线;图2(b)表示铸铁拉伸的F—Δl曲线。铸铁试件在变形很小的情况下即呈现脆性断裂,而低碳钢要经过沿直线上升到A点及B点,过B点后,进入锯齿形的屈服阶段(BC段)直到CDE段破坏。低碳钢拉伸试验中要测定的强度指标为屈服极限σs和强度极限σb。低碳钢屈服时拉伸图上出现平台或波动,国家规定首次下降的最小荷载值Ps与试件初始截面面积Ao之比为材料的屈服极限σs;F—Δl曲线上的最大荷载值Pb与试件初始截面面积A0之比为材料的强度极限σb。即:图2铸铁在拉伸过程中没有屈服现象。当荷载到达最大值时突然发生断裂,且无颈缩现象。因此,对铸铁只测定其最大荷载Fb。衡量材料塑性大小的两个指标为延伸率δ和截面收缩率ψ,分别表示为式中:l0、A0————试验前的标距和截面面积;l1、A1————试验后的标距和截面面积。四、试验方法和步骤1、在试件的标距长度l内每隔10mm用划线机分成10等份(或由试验室人员事先划好),以便观察变形分布和计算延伸率。2、在标距中央和两端分别沿互相垂直的两个方向各量一次直径,并分别计算这三处直径的平均值,取其中最小者作为试件直径d0,同时测量标距l0。3、估计拉伸试验的最大荷载Fb,Fb在测力度盘40~85%范围内较适宜(一般由试验室人员选定)。调整测力指针使其对准零点,并检查自动绘图装置,使笔与记录纸刚好接触。4、安装试件,作好描图准备,打开试验机,缓慢匀速加载。5、在实验过程中,要注意观察试件变形、拉伸图各阶段的变化和测力指针的走动情况,并及时记录有关数据。对于低碳钢测定力指针停止转动后的恒定荷载或第一次回转的最小值就是屈服荷载Fs,记录并观察是否出现滑移线。屈服后在强化阶段任一点处停止加载,然后卸载,再重新加载,以观察冷作硬化现象。注意观察颈缩现象,并记录最大荷载Fb。铸铁试验需记录最大荷载Fb并绘出拉伸图。6、测量低碳钢试件断裂后的标距长度l1,并在颈缩段的最小截面处沿互相垂直的两个方向各量一次直径,并取其平均值作为d1。若断口不在标距长度中央1/3区段内,则需要采用断口移中方法,以度量试件拉断后的标距l1。设两标点c至c1之间共划分n格(图14—3),拉伸前各格间距相等。在断裂试件较长的一段上(如右段),从邻近断口的一个刻线d起,向右取n/2个格,标记为a,作为标距l1的起点,这就相当于把断口放在中央,再看a点到标点c1有多少格,就由a点向左取相同的格数,标以记号b,由c点向左量取ab长度,记作,。用表示c至b的长度,用表示ab的长度。则的长度中包含的格数等于标距内的格数n,故。当断口非常接近试件两端,而与其头部的距离等于或小于直径的两倍时,需重作试验。图3五、预****要求1、复****课本中有关材料拉伸时的力学性能的内容;阅读本次试验内容及仪器的使用方法、注意事项。2、预****时思考下列问题:(1)实验目的和内容;(2)低碳钢拉伸时各阶段的特点;(3)需记录哪些数据。低碳钢和铸铁拉伸试验报告班级学号学生姓名成绩实验日期指导教师一、实验目的二、实验设备三、实验数据处理1、低碳钢试验记录及数据处理(1)试件试验前试验后初始标距断裂后标距(mm)直径(mm)上最小直径(mm)中下初始截面面积(mm2)断口处截面面积mm2(2)数据处理屈服荷载kN极限荷载kN屈服极限MPa强度极限MPa延伸率=截面收缩率=(3)绘制低碳钢拉伸试验的—曲线2、铸铁试验记录及数据处理试验前试验后直径㎜横截面积断裂后直径㎜最大载荷:kN强度极限:MPa试验二低碳钢和铸铁的压缩试验一、试验内容和目的1、测定压缩时低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。2、观察上述两种材料的压缩变形和破坏形式,并分析原因。二、试验验设备和器材1、屏显液压万能试验机。2、千分尺和卡尺。3、低碳钢和铸铁试件。(金属材料的压缩试件一般制成圆柱形,一般规定,高度h与直径d0的比值在1和3之间)。三、试验原理低碳钢试件压缩时,在屈服阶段以前,其F—ΔL曲线与拉伸时