工程力学实验-低碳钢和铸铁的拉压实验.ppt

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1、1,2013工程力学实验安排：对应书上的目录 实验地点实验一 理论力学实验 41 43 南一楼E221实验二 材料的拉压实验 111 112 南一楼E119实验三 扭转实验 12 南一楼E122实验四 电测基础实验 31 南一楼E323实验五 梁的弯曲实验 32 南一楼E324A实验六 组合变形实验 33 南一楼E324B,2,低碳钢（Q235钢）和铸铁的拉伸实验,一、实验目的：1测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度，下屈服强度和抗拉强度。2测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率和断面收缩率。3测定铸铁的强度性能指标：抗拉强度。4观察、比较低碳钢（Q235 钢）和

2、铸铁 两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。5.学习试验机的使用方法。,实验二、低碳钢和铸铁的拉伸和压缩实验,3,二、设备和仪器,1材料试验机（见下图）。2电子引伸计（见下图）。3游标卡尺。,4,5,6,7,8,9,三、试样,国标GB/T2282002“金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图1-1所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作L0，通常在其两端划细线标志。本次实验采用d0=10mm,原始标距等于5d0的圆形截面短比例试样。,10,四、实验原理低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验（

3、图解方法）,将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-L曲线），如图1-2。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。,11,上屈服强度 下屈服强度 抗拉强度式中：A0为试样原始横截面面积。,12,测量断后的标距部分长度Lu和颈缩处最小直径du，按以下两式计算其主要塑性指标：,断后伸长率 式中：L0为试样原始标距长度,工程上把5%的材料称为塑性材料，把5%的材料称为脆性材料 断面收缩率 式中A0和AU分别是试样原始横截面积和断后最小横截面积,13,移

4、位法测定断后标距长度,如果断口到邻近标距端距离小于或等于L0/3，就需要用移位法测定断后标距长度，因为断口附近发生严重的塑性变形，近的一端的颈缩端就只有一部分在标距长度内,如果直接测量，塑性伸长量就小。,14,铸铁的拉伸实验,铸铁拉伸时没有屈服阶段，拉伸曲线微微弯曲，在变形很小的情况下即断裂，断口为平端口。因此对铸铁只能测得其抗拉强度，即铸铁的抗拉强度远低于低碳钢的抗拉强度,15,五、实验步骤,1测量试样尺寸直径d0 在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小者计算横截面面积，数据列表记录。标距长度L 0 量取计算长度L 0（取L

5、0=5 d0），在试样两端划细线标志，用刻线机将其划分成10等分（或5等分）。2.开机 打开电源开关；启动计算机进入Windos操作系统；点击试验机控制软件，进入试验机操作界面；按复位按扭使控制系统上电。,16,3.系统参数设置 点击“模式设置”选项，选择试验模式-拉伸实验。4.试验基本参数设置 点击“操作”按扭，进入“试验基本参数”界面，选择变形测量模式引伸计。5.试验过程设置 主要有：试样基本参数设定；试验力档位设定；变形调零；变形档位设定；曲线参数设定等。详细设置请参见“电子拉力试验机”。6装夹试样，安装引伸计 上下夹头均为斜锲夹块，将试样的夹持部位放入V型槽中央。注意低碳钢拉伸实验须测

6、定标距范围内的变形，因此试样上下夹持部位均须留出5-10mm，以便安装引伸计。铸铁拉伸实验则不用安装引伸计。,17,7测试 待一切准备工作完成后，点击“上行”按扭，开始拉伸实验。测试完毕保存实验文件。注意实验过程中观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。特别提请注意的是，当实验曲线出现水平线一定程度后，试样开始进入局部变形阶段时，点击“取引伸计”按扭，迅速取下引伸计，以免引伸计损伤。8打印 点击“报告打印”，输出实验曲线。9卸载并取出试样 卸载并取出试样，注意保护试样断口形貌。,18,10测量断后标距L1和断后颈缩处最小直径d1（仅对低碳钢拉伸实验）测量时应注意将低碳钢试样两段的断口紧密对接，

7、若断口到邻近标距端距离小于或等于L0/3时，则应用移位法（亦称为补偿法）测定断后标距长度L1。测量颈缩处最小直径du时，在最小处互相垂直的两个方向测量直径。注意应用卡尺测量前端较窄的部位，以免由于弧线的影响而测量不到实际的最小值。11关机 注意清理实验现场，将相关仪器还原。,19,六、实验结果处理 1实验原始数据记录参考表1-1和表1-2填写,表1-1 试样原始尺寸数据记录,20,表1-2 试样断后尺寸,2实验数据处理 低碳钢 据F-L曲线（拉伸图）确定上屈服力Fsu和下屈服力Fsl点的位置，并计算其大小，按公式1-11-3计算上屈服强度su、下屈服强度sl 和抗拉强度b，按式1-4和1-5计

8、算断后伸长率 和断面收缩率。,21,铸铁 据试样所承受的最大力值Fb，按式1-6计算抗拉强度b。七、实验报告要求 1.包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示）与实验数据处理，分析讨论。2.画出试样断裂后形状示意图（可画在数据记录和处理栏内）。用移位法测定断后收缩率的测量和计算过程应图示说明。3.试验机自动绘制的F-L图附于实验报告内。,22,23,24,图附1-2-6 曲线显示窗口的设置,25,附图1-2-7 数据分析窗口,26,27,低碳钢（Q235钢）和铸铁的压缩实验,一、实验目的1测定低碳钢（Q235）的压缩屈服点sc和铸铁的 抗压强度bc。2观察、分析、比较两种材料在

9、压缩过程中的各种现象。二、设备和仪器1材料试验机。2游标卡尺。,28,三、试样,一般细长杆压缩时容易产生失稳现象，因此在金属压缩实验中常采用短粗圆柱形试样。其公差、表面粗糙度、两端面的平行度和对试样轴线的垂直度在国标GB/T7314-2005中均有明确规定。目前常用的压缩实验方法是两端平压法。由于试样两端面不可能理想地平行，实验时必须使用球形承垫（见图1-5a），试样应置于球形承垫中心，藉球形承垫自动调节实现轴向受载。由于试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的摩擦力，它们阻碍着试样上部及下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高。当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就会相应变小

10、，因此抗压强度与比值hodo有关，同时考虑压杆的稳定性因素，为此国家标准对试样高度ho与直径do之比规定在13的范围内。本次实验采用1015的圆柱形试样。,29,四、实验原理,试验时对试样缓慢加载，试验机自动绘出压缩图（即试验力F位移L曲线）。低碳钢试样压缩图如图1-5b所示。试样开始变形时，服从胡克定律，呈直线上升，此后变形增长很快，材料屈服。此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷FSC。有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷FSC。此后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相应增大，增大了的截面又能承受更大的载

11、荷。试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图1-5a所示）而不破裂，因此测不出抗压强度。,30,铸铁试样压缩图如图1-6a所示，其开始时接近于直线，以后曲率逐渐增大，载荷达最大值Fbc后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷的破裂声。铸铁试样破裂后呈鼓形，破裂面与轴线大约成45，如图1-6b所示，这主要是由切应力造成的。,31,五、实验步骤,1开机 打开电源及油泵电机，启动计算机及测试软件。2测量试样尺寸 用游标卡尺在试样高度中点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其平均值。数据列表记录。3装夹试样，软件参数调零。4参量设置 包括试验曲线类型选择，试验力和变形窗口量程选择。详细参数设置请参见附1-3-微

12、机控制液压万能材料试验机。,32,5测试 待一切准备工作完成后，正式测试。测试完毕，保存实验文件，数据分析输出，读取低碳钢压缩屈服载荷FSC。在实验过程中注意观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。6卸载并取出试样 注意观察试样有何变化。7关机 注意清理实验现场，将相关仪器还原。,33,六、实验结果处理,1.参考表1-4记录实验原始数据。表1-4 实验原始数据记录参考表,34,2.实验数据处理据低碳钢压缩实验所得到的屈服载荷Fsc计算低碳钢的压缩屈服点（1-7）据铸铁压缩实验所得到的最大载荷Fbc计算铸铁的抗压强度(1-8),35,七、实验报告要求,包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示）与实验数据处理，试样破坏形状示意图，分析讨论。请同学们在实验前一定要预习,