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文檔簡介

1、材料的拉伸壓縮實驗【實驗?zāi)康摹?.研究低碳鋼、鑄鐵的應(yīng)力一一應(yīng)變曲線拉伸圖。2確定低碳鋼在拉伸時的機械性能(比例極限 R、下屈服強度ReL、強度極 限Rm、延伸率A、斷面收縮率Z等等)。3.確定鑄鐵在拉伸時的力學(xué)機械性能。4.研究和比較塑性材料與脆性材料在室溫下單向壓縮時的力學(xué)性能。【實驗設(shè)備】1. 微機控制電子萬能試驗機;2. 游標(biāo)卡尺。3、記號筆4、低碳鋼、鑄鐵試件【實驗原理】1、拉伸實驗1。A/D轉(zhuǎn)低碳鋼試件拉伸過程中,通過力傳感器和位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集, 換和處理,并輸入計算機,得到 F- I曲線,即低碳鋼拉伸曲線,見圖此階段稱對于低碳鋼材料,由圖1曲線中發(fā)現(xiàn)OA直線,說明F正比于I

2、 , 為彈性階段。屈服階段(B-C)常呈鋸齒形,表示載荷基本不變,變形增加很快, 材料失去抵抗變形能力,這時產(chǎn)生兩個屈服點。其中,B點為上屈服點,它受變形大小和試件等因素影響;B點為下屈服點。下屈服點比較穩(wěn)定,所以工程上均 以下屈服點對應(yīng)的載荷作為屈服載荷。測定屈服載荷Fs時,必須緩慢而均勻地加載,并應(yīng)用s=Fs/ Ao (A為試件變形前的橫截面積)計算屈服極限。圖1低碳鋼拉伸曲線屈服階段終了后,要使試件繼續(xù)變形,就必須增加載荷,材料進入強化階段。 當(dāng)載荷達(dá)到強度載荷 Fb后,在試件的某一局部發(fā)生顯著變形,載荷逐漸減小, 直至試件斷裂。應(yīng)用公式b=R/Ao計算強度極限(Ao為試件變形前的橫截面

3、積)。根據(jù)拉伸前后試件的標(biāo)距長度和橫截面面積,計算出低碳鋼的延伸率和端面收縮率,即寸100%,AoAlAo100%式中,I 0、I 1 度,A為頸縮處的2、壓縮實驗鑄鐵試件壓縮過程中,通過力傳感器和為試件拉伸前后的標(biāo)距長 =橫截面積。位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集,A/D轉(zhuǎn)換和處理,并輸入計算機,得到 F- I曲線, 即鑄鐵壓縮曲線,見圖2。圖2鑄鐵壓縮曲線對鑄鐵材料,當(dāng)承受壓縮載荷達(dá)到最大載荷 Fb時,突然發(fā)生破裂。鑄鐵試 件破壞后表明出與試件橫截面大約成 4555的傾斜斷裂面,這是由于脆性材料 的抗剪強度低于抗壓強度,使試件被剪斷。材料壓縮時的力學(xué)性質(zhì)可以由壓縮時的力與變形關(guān)系曲線表示。鑄鐵受壓時

4、曲線上沒有屈服階段,但曲線明顯變彎,斷裂時有明顯的塑性變形。由于試件承 受壓縮時,上下兩端面與壓頭之間有很大的摩擦力, 使試件兩端的橫向變形受到 阻礙,故壓縮后試件呈鼓形。鑄鐵壓縮實驗的強度極限:b=Fb/Ao (Ao為試件變形前的橫截面積)?!緦嶒灢襟E及注意事項】1、拉伸實驗步驟(1)試件準(zhǔn)備:在試件上劃出長度為 Io的標(biāo)距線,在標(biāo)距的兩端及中部三 個位置上,沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值,再從三個平均值 中取最小值作為試件的直徑do。(2)試驗機準(zhǔn)備:按試驗機 計算機 打印機的順序開機,開機后須預(yù)熱 十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊”,運行配套軟件。(3)安裝夾具:根據(jù)試件情況

5、準(zhǔn)備好夾具,并安裝在夾具座上。若夾具已 安裝好,對夾具進行檢查。(4)夾持試件:若在上空間試驗,則先將試件夾持在上夾頭上,力清零消 除試件自重后再夾持試件的另一端;若在下空間試驗,則先將試件夾持在下 夾頭上,力清零消除試件自重后再夾持試件的另一端。(5)開始實驗:點擊主機小鍵盤上的試樣保護鍵,消除夾持力;位移清零; 按運行命令按鈕,按照軟件設(shè)定的方案進行實驗。(6)記錄數(shù)據(jù):試件拉斷后,取下試件,將斷裂試件的兩端對齊、靠緊, 用游標(biāo)卡尺測出試件斷裂后的標(biāo)距長度I 1及斷口處的最小直徑di (一般從相 互垂直方向測量兩次后取平均值)。2壓縮實驗步驟(1)試件準(zhǔn)備:用游標(biāo)卡尺在試件中點處兩個相互垂

6、直的方向測量直徑do,取其算術(shù)平均值,并測量試件高度 ho。(2)試驗機準(zhǔn)備:按試驗機 計算機 打印機的順序開機,開機后須預(yù)熱 十分鐘才可使用。按照“軟件使用手冊”,運行配套軟件。(3)安裝夾具:根據(jù)試件情況準(zhǔn)備好夾具,并安裝在夾具座上。若夾具已 安裝好,對夾具進行檢查。(4)放置試件:試驗力清零;把試件放在壓盤中間,通過小鍵盤調(diào)節(jié)橫梁位置,通過肉眼觀察,到上壓盤離試件上平面還有一定縫隙時停止。 (注意: 盡量將試件放在壓盤中心,如放偏的話對試驗結(jié)果甚至是試驗機都有影響。)F bo(5)開始實驗:位移清零;按運行命令按鈕,按照軟件設(shè)定的方案進行實 驗。(6)記錄數(shù)據(jù):試件壓斷后,取下試件;記錄

7、強度載荷二.鑄鐵F- l壓縮曲線1鑄鐵的極限強度:b Fb/A。2鑄鐵斷口呈不平整狀,是典型的脆性斷裂;低炭鋼斷口外圍光滑,是塑性變形 區(qū)域,中部區(qū)域才呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。這表明,鑄鐵在超屈服應(yīng)力下,瞬時斷 開;而低碳鋼在超應(yīng)力的時候,有塑性形變過程,發(fā)生頸縮,直到斷面面積減小 到一定程度時,才瞬時斷裂?!緦嶒灁?shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果】試件材料低碳鋼實驗 前截面直徑do / mm測量部位上中下121212測量數(shù)值10.0810.0410.0210.0610.0610.10平均值10.0610.0410.0810.04截面面積Ao/mm279.17標(biāo)距長度lo/mm113.54實驗 后斷口截面 直徑d

8、i / mm測量數(shù)值125.725.70平均值di5.71截面面積Ai / mm225.61標(biāo)距長度11 /mm147.21屈服載荷Fs/kN22.56鑄鐵拉伸屈服極限s/MPa285無強度載荷Fb / kN34.767.85強度極限b / MPa445100(衡量鑄鐵強度的唯一 指標(biāo))延伸率29.65%拉斷的伸縮率很小斷面收縮率67.65%壓縮鑄鐵壓縮低碳鋼壓縮前:截面面積A0 / mm279.4974.20斷面45°斜面壓成鐵餅,越壓越扁,橫截面積不斷增大,試樣抗 壓能力也繼續(xù)增強。強度極限b/M Pa625越壓越扁,橫截面積不斷增大,試樣抗壓能力也繼 續(xù)增強,所以無壓縮時的強度極限強度載荷Fb / kN49.85但由于它是不斷向上延伸的,隨壓縮抗壓能力也逐 漸增強,故最大強度荷載不可知【實驗結(jié)論】1鑄鐵作為脆性材料,抗拉強度很低,不宜作為抗拉材料。但是其抗壓能力強,宜于作為抗壓構(gòu)件的材料。2低碳鋼壓縮時的彈性模量和屈服極限與拉伸時大致相同,進入屈服階段后,試樣越壓越扁,橫截面積不斷增大,抗壓能力也繼 續(xù)增強,因而得不到壓縮時的強度極限。3低碳鋼抗壓抗拉能力都很高。適宜于抗壓抗

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