材料力学实验拉伸与压缩实验结论

材料力学第一次电测实验

金属材料的拉伸实验（电子）

一．实验目的

1．测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服极限σs，强度极限σb，延伸率δ和断面收缩率ψ。

2．测定铸铁材料在常温静载下的强度极限σb。

3．观察低碳钢﹑铸铁在拉伸过程中出现的各种现象，分析P-△L图的特征。

4．比较低碳钢与铸铁力学性能的特点和试件断口情况分析其破坏原因。

5．了解微机控制电子万能材料试验机的构造原理，学习其使用方法。

二．仪器设备

1．微机控制电子万能材料试验机

2．游标卡尺

三．试件

在测试某一力学性能参数时，为了避免试件的尺寸和形状对实验结果的影响，便于各种材料力学性能的测试结果的互相比较，采用国家标准规定的比例试件。国家标准规定比例试件应符合以下关系：L0=K 。对于圆形截面试件，K值通常取5.65或11.3。即直径为d0的圆形截面试件标距长度分别为5d0和10d0。本试验采用L0=10d0的比例试件。

图3-4-1

四．测试原理

实验时，实验软件能够实时的绘出实验时力与变形的关系曲线，如图3-4-2所示。

图3-4-2

1．低碳钢拉伸

⑴．弹性阶段

材料力学第一次电测实验

弹性阶段为拉伸曲线中的OB段。在此阶段，试件上的变形为弹性变形。OA段直线为线弹性阶段，表明载荷与变形之间满足正比例关

金属材料的拉伸实验（电子）

一．实验目的

1．测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服极限σs，强度极限σb，延伸率δ和断面收缩率ψ。

2．测定铸铁材料在常温静载下的强度极限σb。

3．观察低碳钢﹑铸铁在拉伸过程中出现的各种现象，分析P-△L图的特征。

4．比较低碳钢与铸铁力学性能的特点和试件断口情况分析其破坏原因。

5．了解微机控制电子万能材料试验机的构造原理，学习其使用方法。

二．仪器设备

1．微机控制电子万能材料试验机

2．游标卡尺

三．试件

在测试某一力学性能参数时，为了避免试件的尺寸和形状对实验结果的影响，便于各种材料力学性能的测试结果的互相比较，采用国家标准规定的比例试件。国家标准规定比例试件应符合以下关系：L0=K 。对于圆形截面试件，K值通常取5.65或11.3。即直径为d0的圆形截面试件标距长度分别为5d0和10d0。本试验采用L0=10d0的比例试件。

图3-4-1

四．测试原理

实验时，实验软件能够实时的绘出实验时力与变形的关系曲线，如图3-4-2所示。

图3-4-2

1．低碳钢拉伸

⑴．弹性阶段

弹性阶段为拉伸曲线中的OB段。在此阶段，试件上的变形为弹性变形。OA段直线为线弹性阶段，表明载荷与变形之间满足正比例关系。接下来的AB段是一非线弹性阶段，但仍满足

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基础篇之二

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TISGHNUAU IVNESITYR第2 章轴向载作用下杆件的 荷料力学材题问下一

章

第2 轴章载荷向用作下 杆的件料材学力题问拉和伸缩是杆压件本受力基与变形形中 式简最的一种单，所及的一些涉基原本理与 法方比简较，但单材料力在学中有却定一 的遍普意。义本章主要 介绍杆件承拉伸受压和的基本缩 问题包括：内力、应，力、形；变材料拉在伸和 缩时的压学性力以及强度能设计。章本的 目是使的者读对性弹力学静一有个初步、的比 全较的面解了T。ISNHGA UNUIVRSIEY

T第章2 向轴载作用下荷件的杆材料力 学问题STNGIUAHU INVERITSY

际实程工中受承拉伸压缩或杆件的很多—

第章 2向载荷作用下杆轴件材的料 学问力题STNGHUAIUNIV ERISTY

第2章

轴向载作用荷杆下件的材 料力问学题SITGHNAU NIVERUSIYT拉斜桥受拉承的钢缆力

2章 第向载荷轴作下用件杆材的料力 学问题SITGHNUAUNI VERSTYI

第章 轴2向载作用下荷件杆材的 料学力题问TSINHGA UNUVERIISYT

第2章轴向 载作荷下杆件的材 料用力学题问一 些机器结构和所中的各用种紧螺栓固 ，在固紧，时对要

低碳钢的拉伸实验

一、实验名称

低碳钢的拉伸实验。 二、实验目的

1．测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率Ψ； 2．观察低碳钢拉伸过程中的弹性变形、屈服、强化和缩颈等物理现象； 3. 熟悉材料试验机和游标卡尺的使用。 三、实验设备

1．手动数显材料试验机 2．MaxTC220试验机测试仪 3．游标卡尺 四、试样制备

低碳钢试样如图所示，直径d=10mm，测量并记录试样的原始标距L0。

五、实验原理

1. 材料达到屈服时，应力基本不变而应变增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力，此时的应力即为屈服极限σs。

2. 材料在拉断前所能承受的最大应力，即为强度极限σb。

3. 试样的原始标距为L0，拉断后将两段试样紧密对接在一起。量出拉断后的长度L1，伸长率为拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，即

??L1?L0?100% L04. 拉断后，断面处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率，即

A0?A1???100%

A0式中A0—试样原始横截面积；A1—试样拉断后断口处最小横截面积。

六、实验步骤

1．调零。打开力仪开关，待示力仪自检停后，按清零按钮，使显示屏上的按钮显示为零

C 61`材料的拉伸压缩实验

一、实验目的

1. 观察试件受力和变形之间的相互关系；

2. 观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观

察铸铁在压缩时的破坏现象。 3. 测定拉伸时低碳钢的强度指标（?s、?b）和塑性指标（?、?）；测定压缩时铸铁的

强度极限?b。 4. 学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。

二、实验设备

1. 微机控制电子万能试验机； 2. 游标卡尺。 三、实验材料

拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：

l0 l d0 图1 拉伸试件 图2 压缩试件

四、实验原理 1、拉伸实验

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。

对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于?l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B?点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；

B点为下屈服点。下屈服点

1观察铸铁和低碳钢在拉伸时的断口表面形貌，分析低碳钢、铸铁拉伸时产生不同表面断裂形的本质原因 铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂，低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。 表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开 ，而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，直到拉伸后的断面面积减小到一定程度时，才瞬时断裂。

2铸铁和低碳钢在拉伸和压缩时力学性能的异同点、

低碳钢是指含碳量≤0.2%的铁碳金属物，铸铁的含碳量都是＞1%的黑色金属。所以，在实验比较它们在拉伸或压缩时的力学性质异同点，就要以其自身的机械性能来考虑。

低碳钢由于含碳量低，它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的，拉伸开始时，低碳钢试棒受力大，先发生变形，随着变形的增大，受力逐渐减小，当试棒断开的瞬间，受力为“0”，其受力曲线是呈正弦波＞0的形状。

铸铁由于轫性差，拉伸开始时，受力是逐步加大的，当达到并超过它的拉伸极限时，试棒断开，受力瞬间为“0”，其受力曲线是随受力时间延长，一条直线向斜上方发展，试棒断开，直线垂直向下归“0”。

同样的道理：低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低，当对低碳钢试块进行压缩实验时，受力逐渐加大，试块随外力变形，当试块变形达到极限时，

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CHPTER CHPTER

材料力学

22012. 1

魏

媛

轴向拉伸和压缩 轴向拉伸和压缩

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第二章 轴向拉伸和压缩§2.1 轴向拉伸和压缩的概念和实例 §2.2 轴向拉伸和压缩时的内力和应力

§2.3 材料在轴向拉伸和压缩时的力学性质§2.4 许用应力、安全系数和强度条件

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§2.5 轴向拉伸或压缩时的变形 §2.6 轴向拉伸或压缩时的弹性变形能 §2.7 拉伸、压缩超静定问题 §2.8 应力集中的概念

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§2.1 轴向拉伸和压缩 的概念和实例一.实例

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轴向拉伸

轴向压缩

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二.外力外力作用特点:

力通过轴线变形特点(主

材料力学性能

验 指 导 郑镇洙 编

哈尔滨工业大学

2005年2月

实书

实验一、金属拉伸试验

1. 实验目的

(1)熟悉拉伸试验机； (2)掌握拉伸试验方法；

(3)熟练掌握拉伸曲线意义及强度塑性指标的计算方法。

2. 实验用材料和试样

45钢退火态，d0＝10mm的圆形短比例试样。 每个实验小组领取拉伸试样两根。

3. 实验设备和仪器

(1)万能材料试验机；

(2)拉力传感器和位移传感器各一个；

(3)动态电阻应变仪及X－Y函数记录仪各一台; (4)引伸计一只用以测定规定残余伸长应力。

(5)标定器一台。

(6)游标卡尺(最小刻度值为0.01mm)、手锤、冲头或打标点机、钢字等。

4. 实验方法和步骤

4.1 课前预习

查阅拉伸试验相关国家标准，了解有关拉伸性能指标的定义及测试方法。

4.2 试样的准备

(1)了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上编号； (2)用游标卡尺测量试样横截面尺寸；

(3)在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为10等分，轻轻打上标点。

4.3 试验设备和仪器的准备

认真听取教师对本实验所用设备和仪器的讲解和观摩示范操作，然后动手做准备工作。

(1)了解所用设备和仪器的

《工程力学II》拉伸与压缩实验指导书

§1 拉伸实验指导书

1、概述

常温、静载作用下的轴向拉伸实验是测量材料力学性能中最基本、应用最广泛的实验。通过拉伸实验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。

2、实验目的

2.1 测定低碳钢的下列性能指标：

两个强度指标：流动极限?s、强度极限?b；

两个塑性指标：断后伸长率?、断面收缩率?；测定铸铁的强度极限?b。

2.2观察上述两种材料在拉伸过程的各种实验现象，并绘制拉伸实验的F－?l曲线。

2.3分析比较低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）的力学性能特点与试样破坏特征。 2.4了解实验设备的构造和工作原理，掌握其使用方法。

2.5了解名义应力应变曲线与真实应力应变曲线的区别，并估算试件断裂时的应力?k。

3、实验原理

对一确定形状试件两端施加轴向拉力，使有效部分为单轴拉伸状态，直至试件拉断，在实验过程中通过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则，可以得到反映材料拉伸试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。为便于比较，选用直径为

§1－2 扭转实验

一、实验目的

1、测定低碳钢的剪切屈服点τs，抗扭强度τb。 2、测定铜棒的抗扭强度τb。

3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。

二、设备及试样

1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。 2、0.02mm游标卡尺。

3、低碳钢φ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。 4、铜棒铁φ10圆试件一根。

三、实验原理及方法

塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10o/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。

弹性变形到一定程度试样会出现屈服。扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩Tsu；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩Tsl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs，即：τs=τsl= Tsl/W。当试样扭断时，得到最大扭矩Tb，则其抗扭强度为τb= Tb/W

式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有 W=πd03/16。

铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩Tb，则其抗扭强度为：τb= Tb