重庆大学工程力学实验1.拉伸和压缩实验09.2

金属材料的轴向拉伸和压缩实验材料力学Ⅲ 第一次实验

拉伸和压缩实验(验证性实验) 验证性实验)

重庆大学力学实验教学中心

拉伸和压缩实验

一、实验目的1、认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。 2、测定低碳钢拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、断后伸 测定低碳钢拉伸屈服点 低碳钢 长率δ 断面收缩率ψ 长率δ、断面收缩率ψ;测定低碳钢压缩屈服点σsc 。 断后伸长率δ 3、测定铸铁抗拉强度σb,断后伸长率δ;测定铸铁 测定铸铁抗拉强度 铸铁 抗压强度σb 。

二、实验设备及仪器1、电子万能材料试验机。 电子万能材料试验机。 液压万能材料试验机 万能材料试验机。 2、液压万能材料试验机。 3、0.02mm游标卡尺。 0.02mm游标卡尺。 游标卡尺

拉伸和压缩实验

实验试样采用标准圆形试样 1.拉伸试样 — 采用标准圆形试样 拉伸试样 长试样 l0=10d0 短试样 l0= 5d0 d0

l0

2. 压缩试样 — 采用标准圆柱体试样 采用标准圆柱体试样d0

h0 =(1-3)d0 ( )

h0

拉伸和压缩实验

三、实验原理低碳钢和铸铁( 1、拉伸实验——低碳钢和铸铁(两种典型金属材料) 拉伸实验 低碳钢和铸铁 两种典型金属材料) F 低碳钢拉伸时的力学性能： ①低碳钢拉伸时的力学性能：试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。 低碳钢试样的变形过程， 低碳钢试样的变形过程，大致可分为 试样的变形过程 弹性阶段、 四个变形阶段——弹性阶段、屈服阶段、 四个变形阶段 弹性阶段 屈服阶段、 强化阶段、局部变形阶段。 强化阶段、局部变形阶段。 Fb

Fs

O

低碳钢拉伸曲线

l

屈服点

σs =

F s A 0

(强度指标) 强度指标)

断后伸长率

δ=

l1 l0 塑性指标) ×100% (塑性指标) l0

F 抗拉强度 σb = b A 0

(强度指标) 强度指标)

A A 1 (塑性指标) 断面收缩率 ψ = 0 ×100% 塑性指标) A 0

拉伸和压缩实验

②铸铁拉伸时的力学性能： 铸铁拉伸时的力学性能：试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。

F

Fb 铸铁没有明显直线部分， 铸铁没有明显直线部分，没有屈服 没有明显直线部分 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 断后伸长率也很小。 断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的 抗拉强度很低， 抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件 的材料。 的材料。

F 强度指标) 抗拉强度 σb = b (强度指标) A 0

O

铸铁拉伸曲线

l

l1 l0 塑性指标) 断后伸长率 δ = ×100%(塑性指标) l0

拉伸和压缩实验

拉伸实验——观察现象 拉伸实验——观察现象 ——颈缩现象， 杯口” 颈缩现象，“杯口”

低碳钢低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口” 低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口”状。

平面断口

铸 铁铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。 铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。

拉伸和压缩实验

2、压缩实验——低碳钢和铸铁(两种典型金属材料) 压缩实验 低碳钢和铸铁(两种典型金属材料) 低碳钢和铸铁 ①低碳钢压缩时的力学性能： 低碳钢压缩时的力学性能：试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 低碳钢压缩时的弹性模量和屈服点都 压缩时的 与拉伸时大致相同 仍然有弹性阶段 大致相同。 弹性阶段、 与拉伸时大致相同。仍然有弹性阶段、屈 服阶段和强化阶段。 服阶段和强化阶段。 O 屈服点

F压缩

Fsc

拉伸

低碳钢压缩曲线

l

F 强度指标) σsc = sc(强度指标) A 0

思考： 思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限σbc ?

拉伸和压缩实验

压缩实验——观察现象 压缩实验——观察现象 ——低碳钢压缩变形，不会断裂， 低碳钢压缩变形，不会断裂，由于 压缩变形 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形” 受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形”。

轴线 法线45 — 55度 度

铸铁在较小变形下出现断裂， 铸铁在较小变形下出现断裂，略成 在较小变形下出现断裂 鼓形” “鼓形”。断面的法线与轴线成45—55度。

断面

τmax引起

拉伸和压缩实验

②铸铁压缩时的力学性能： 铸铁压缩时的力学性能：试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向压力 作用， F 作用，试样产生变形量 l 。两者之 间的关系如图。 间的关系如图。

FFbc 压缩

铸铁压缩没有明显直线部分，没有 铸铁压缩没有明显直线部分 压缩没有明显直线部分， 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。 铸铁、混凝土、石料等脆性材料， 铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压 强度远高于抗拉强度。 强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零 件的材料。 件的材料。 O 抗压强度

拉伸 铸铁压缩曲线

l

F 强度指标) σbc = bc (强度指标) A 0

拉伸和压缩实验

四、实验步骤量各试样原始尺寸：直径d 长度l 1.测量各试样原始尺寸：直径d0,长

度l0。

2.安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷Fs、最大载荷Fb 。 安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷F 最大载荷F 3.测量试样拉断后尺寸:直径d1,长度l1。 测量试样拉断后尺寸:直径d 长度l 4.观察并描述试样破坏后断口特点。 观察并描述试样破坏后断口特点。

实验报告要求1.计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标。 2.描述拉伸和压缩断口特点。 描述拉伸和压缩断口特点。 3.通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。 并保留3位有效数字， 4.强度指标以MPa为单位(1MPa =1N / mm),并保留3位有效数字， 强度指标以MPa为单位( MPa为单位 塑性指标保留整数 整数。 塑性指标保留整数。2

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