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低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验
低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验
一、实验目的
1、测定拉伸时低碳钢的下屈服强度 s，抗拉强度 b，断后伸长率δ和断面收缩率 ，测定铸铁的抗拉强度 b。
2、测定压缩时低碳钢压下屈服强度 s，铸铁抗压强度 b。
3、测定扭转时低碳钢的屈服强度二、实验原理 (一）拉伸
1.拉伸时低碳钢的下屈服极限 s及抗拉强度 b的测定。
屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值Fb，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在Fb不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A除Fb得抗拉强度为
、 抗扭强度
；铸铁抗扭强度
2. 伸时低碳钢的断后伸长率δ和断面收缩率 的测
铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷Pb而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
（二）压缩
材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。铸铁受压时曲线上没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形。由于试件承受压缩时，上下两端面与压头之间有很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。
铸铁压缩实验的强度极限： b=Fb/A0（A0为试件变形前的横截面积）。 （三）扭转
P32 三、实验设备
万能材料试验机 扭转试验机 游标卡尺。 四、实验步骤 1.测量试样尺寸
测定试样初始直径，并用粉笔在试样上画一长为50mm的标记。
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l 低碳钢拉伸曲线 金属材料拉伸、压缩和扭转实验 金属材料拉伸、 2.测定铸铁拉伸强度指标和塑性指标 ① 强度指标 F b σb = A 0 ② 塑性指标 F Fb l1 ?...低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验_学习总结_总结/汇报_实用文档。低碳钢和铸铁拉伸压缩...[2]汤安民, 刘泽明 灰铸铁拉伸与扭转破坏试验的强度条件分析[A] 西安理工大 ...度τb 根据铸铁试样的最大扭矩 计算其抗剪强度 b Mb τb机械技术基础实验中心 思考题根据低碳钢和铸铁的拉伸,压缩和扭转三种 实验结果,分析总结两种材料的力学...低碳钢和铸铁扭转实验_工学_高等教育_教育专区。低碳钢...试件 扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同,一般...2、铸铁在压缩破坏和扭转破坏试验中,断口外缘与轴线...根据低碳钢试样的最大扭矩 计算其抗剪强度 根据铸铁试样的最大扭矩 计算其抗剪强度 思考题 根据低碳钢和铸铁的拉伸,压缩和扭转三种实验结果,分析总结两种 材料的...常温单轴拉伸实验、压缩实验、扭转实验_材料科学_工程科技_专业资料。实验 1 常温...通过单轴拉伸实验,观察分析典型的塑性材料(低碳钢)和脆性材料(铸铁)的拉伸过程,...轴向拉压时,在与轴线成 45° 的斜截 面上,有最大的剪应力 4 将所获得低碳钢和铸铁的扭转破坏试验结果与拉伸、压缩试验结果相结合,分析二种材料 脆韧性差别,...滑移线? 低碳钢和铸铁的拉压实验 铸铁拉伸铸铁压缩 低碳钢和铸铁的扭转实验 低碳钢的扭转破坏 低碳钢和铸铁的扭转实验 铸铁的扭转破坏 为什么脆性材料扭转时沿45 ...拉压实验 1-1-1 1-1-2 实验三 扭转实验 1-2 实验四 电测基础实验 3-...实验二、低碳钢和铸铁的拉伸和压缩实验低碳钢(Q235钢)和铸铁的拉伸实验 一、...与低碳钢的拉伸曲线不尽相同,它的屈服过程是由表面...2.a 铸铁实验(华龙试验机) (1)量直径: 用游标...2.压缩和扭转实验 11页 免费 三.扭转实验 20页 ...材料力学实验报告答案_百度文库
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材料力学实验报告答案
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低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验1 实验目的⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率。⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的FS、Fb和等值。⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。2 仪器设备和量具UH5504-50KN电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。3 试件& &实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：&试件标距长度L0横截面积A0圆试件直径d0表示延伸率的符号比例/长短或任意任意&或任意任意&本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径,标距。本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件，（图2－2）。&&&&&&&&&&&&&&&4 实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径和标距。实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：&&&&&&&&&&&&&&&（1）弹性阶段（Ob段）在拉伸的初始阶段，曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限（），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。线性阶段后，曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。（2）屈服阶段（bc段）超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（）。当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成斜纹。这是由于试件的斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。（3）硬化阶段（ce段）经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点，该最高点对应的应力称为材料的强度极限（），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷。（4）颈缩阶段（ef段）试样拉伸达到强度极限之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。（二）铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同，但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢，其应力应变曲线如图2－5所示。铸铁从开始受力直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段，也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线，这说明引起试样破坏的原因是最大拉应力。（三）低碳钢和铸铁的压缩实验图2－5低碳钢试件在压缩过程中，在加载开始段，从应力应变曲线图2－6可以看出，应力与应变成正比，即满足胡克定理。当载荷达到一定程度时，低碳钢试件发生明显的屈服现象。过了屈服阶段后，试件越压越扁，最终被压成腰鼓形，而不会发生断裂破坏。铸铁试件在压缩过程中，没有明显的线性阶段，也没有明显的屈服阶段（如图七所示）。铸铁的压缩强度极限约为拉伸强度极限的3-4倍。铸铁试件断裂时，断口方向与试件轴线约成550。一般认为是切应力和摩擦力共同作用的结果。&&&&&&&&&&&&&&5 实验步骤（一）低碳钢的拉伸实验1、依次打开计算机、变压器，并按下主机外罩上的&复位&按钮启动试验机。2、双击桌面上的图标WinWdw-PCI ，进入软件操作系统。3、点击&试验操作&，打开实验操作界面，做拉伸试验时，在软件操作系统的&控制面板&上选取&拉向&。4、用游标卡尺测量试样的直径和标距，并记录。在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径，在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。取六次测量的平均值做为原始直径，并据此计算试件的横截面面积。测量标距时，要用游标卡尺测量三次，并取三次测量结果的平均值作为试件的原始长度。5、做实验⑴ 装夹拉伸试样。通过试验机的&上升&、&下降&按钮把横梁调整到方便装试件的位置，再把上钳口松开，夹紧试样的上端；⑵ 使横梁下降，当试样能够夹在下钳口时，停止；⑶ 在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零，夹紧下钳口；⑷ 在&控制面板&上选择&位移控制&，采用0.2mm/min的速度使横梁下降，消除预紧力，使负荷变为零；⑸ 装夹引伸计，并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上；加载速度选0.5mm/min；⑹ 单击&新建试样&按钮，输入试件的有关信息，包括直径（或长、宽）、标距，然后点击&新建试样& 按钮，再点击&确认&。⑺ 再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。⑻ 单击&位移方式&，切换为&取引伸计&模式。在取引伸计模式下，点击&开始&按钮，开始实验。当试件即将进入屈服阶段时，屏幕会弹出对话框提示取下引伸计，此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段，在载荷&变形图上将看到一个很长的波泿形曲线（表明试件处于流塑阶段），应力变化不大，但应变大大增加。如果不取下引伸计，引伸计将被拉坏。接着材料进入强化阶段，可将加载速度调至5mm/min，继续实验直至试样拉断。在实验过程中，注意观察屈服（流动）、强化，卸载规律、颈缩、断裂等现象。⑼ 试样拉断后，立即按&停止&按钮。然后点取&保存数据& 按钮，保存试验数据。取下试样，先将两段试件沿断口整齐地对拢，量取并记录拉断后两标距点之间的长度，及断口处最小的直径，并计算断后面积。⑽ 数据处理。单击菜单栏中的&试验分析&，并在相应的对话中选择需要计算的项目。然后单击&自动计算&。需要打印时单击&试验报告&按钮，把需要输出的选项移到右侧的空白框内，在曲线类型栏中选择应力---应变曲线，单击&确定&铵钮后打印试验报告。（二）铸铁的拉伸实验操作步骤与低碳钢试验基本相同，不同之处有：（1）无须装夹引伸计。（2）速度选择置于2mm/min直至断裂。（3）在实验中注意读取荷载极限值。（三）低碳钢压缩实验其操作步骤与拉伸时基本相同，不同之处有：（1）试件放于下压头的中心处，移动横梁使上压头逐渐接近试样。但不能接触试样。（2）用速度2mm/min加压，使上压头接触试样（荷载单元可显2～3kN的预压力）。（3）试验速度在屈服前用2mm/min，屈服后用5mm/min。（4）试样不会断裂，曲线画到一定程度即可结束试验；在实验中注意读取屈服时的荷载值。（四）铸铁压缩实验操作步骤与低碳钢压缩相同，不同的是试件破断后停机。全部实验完毕后，关闭软件和试验机，并检查机器和仪器的各开关按键是否置于原始位置，然后关掉电源。6 试验结果处理（一）低碳钢的拉伸实验记录试件的屈服抗力Fs和最大抗力Fb。试件断裂后，测量断口处的最小直径和标距间的距离。依据测得的实验数据，计算低碳钢材料的强度指标和塑性指标。强度指标：&&&&&&& 屈服极限&&&&&&&&& &&&&&&& 强度极限&&&&&&&&& &&& 塑性指标：&&&&&&& 延伸率&&&&&&&&&&& &&&&&&& 断面收缩率&&&&&&& （二）低碳钢的压缩实验实验前，测量试件的直径和高度。实验时，观察低碳钢试件压缩过程中的现象，测定试件屈服时的抗力Fs，从而计算出低碳钢的屈服极限：（三）灰口铸铁的拉伸实验实验前测定试件的直径，试件在拉伸过程中注意观察与低碳钢拉伸试验中不同的现象（如变形小、无屈服、无颈缩、断口平齐等）；记录断裂时的最大抗力Fb，从而计算出灰口铸铁的拉伸强度极限：。（四）灰口铸铁的压缩实验实验前测定试件的直径和高度。实验时观察灰口铸铁试件在压缩过程中的现象，尤其是断口形状；记录压缩破坏时的最大抗力Fb，计算灰口铸铁压缩强度极限。即7 预习思考题1．试比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。2．压缩时为什么必须将试件对准试验机压头的中心位置，如没有对中会产生什么影响？3．说明铸铁和低碳钢断口的特点。4．低碳钢和铸铁在拉伸、压缩中，各要测得哪些数据？观察哪些现象？&&&&
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一、低碳钢抗拉强度试验机使用范围及技术说明：1、适用范围 &试验机为材料力学性能测量的试验设备，可进行金属与非金属、金属饰件、高分子材料等的拉伸、压缩、弯曲、剪切、顶破、戳穿、疲劳等项目的检测。可根据客户产品要求按GB、ISO、ASTM、JIS、EN等标准编制，能自动求取较大试验力，断裂力，屈服力，抗拉强度，抗压强度，弯曲强度，弹性模量，伸长率，定伸长应力，定应力伸长等参数。2、技术说明 & 材料试验机使用较新控制技术，通过进口原装交流数字控制器控制伺服电机配合同步带使一副高精度滚珠丝杠移动试台，试台能以0.001mm/min—500mm/min速度运行。在测力源上使用美国铨力原装进口高精度拉压传感器，其精度达到0.02%，灵敏度高，整个系统可达到0.5级精度，有效测力范围为较大力值的0.2%到100；速度精度为示值的±0.5%以内；位移精度为示值的±0.5%以内；变形测量精度为示值的±0.5%以内。二、技术参数：较大试验力：10KN负荷传感器容量：1T(10KN)（能加配1个或多个其他容量的负荷传感器）精度等级：0.5级试验力测量范围：0.4%～100FS（满量程）试验力分辨率：较大试验力的±1/300000，全程不分档，且分辨率不变。力控 &制：力控控制速度范围：0.001％～5％FS/s。力控速度控制精度：0.001％～1％FS/s时，±0.2％；1％～5％FS/s时，±0.5力控保持精度：±0.002％FS。变形控制：变形控控制速度范围：0.001％～5％FS/s。变形控速度控制精度：0.001％～1％FS/s时，±0.2％；1％～5％FS/s时，±0.5％。变形控保持精度：±0.002％FS。位移控制：位移控控制速度范围：0.mm/min。位移控速度控制精度：±0.2％；位移控保持精度：无误差。有效试验宽度：360mm、410mm、510mm三种规格有效拉伸空间：800mm有效压缩行程：800mm控 制 &系 统：全微机自动控制。单 位 &选 择：g/Kg/N/KN/Lb多 &重 保 护：系统具有过流、过压、欠流、欠压等保护；行程具有程控限位、极限限位、软件限位三重保护。出现紧急情况可进行紧急制动。主 机 结 &构：门式，结构新颖，美观大方，运行平稳电 & & & &源：220V &50Hz功 & & & &率：750w主 &机 重 量：400Kg主机外型尺寸：800*410*1800三、低碳钢抗拉强度试验机测量与控制系统简介：材料试验机采用微机控制并结合先进的电子控制技术，实行标准化、单元化设计，具有控制准确、测量精度高、配置灵活，可轻松实现附件互换，极易售后服务等特点。1、测量系统：负荷测量：选用FS0.2%美国进口高稳定度、高精度负荷传感器。试样变形测量：有三种方式：通过位移或者大变形、或小变形测量与控板，采用20位A/D转换单片采集系统，经微机采集系统，实现试样的变形测量。位移测量：采用日本高精度光电编码器与丝杠同轴转角，通过数字电路实现横梁（即上下夹头可能位移）测量。2、传动控制系统：采用D/A转换及单片机和电脑控制系统施耐德全数字式交流伺服电机，连接减速机，通过同步齿轮带带动高精度滚珠丝杠转动加荷，传动效率高，噪音低、传动平稳，并保证速度精度在示值的±0.5%。3、数据处理软件包控制系统软件采用基于windowsXP/Me/2000操作系统平台，具有运行速度快、界面友好、操作简单、可满足不同材料的试验方法的需要。满足压缩、拉伸、弯曲、剪切、顶破、疲劳等要求。如有特殊要求，软件可定做。并可按用户要求扩展软件。可满足GB、ASTM、DIN、JIS等标准的要求。该软件包有以下主要特点：内核以Access数据库为中心，结合SQL语言，便于数据的求取。可方便地加入新的试验处理方法。主要功能：（1）力值、大变形、小变形、位移的同步测量和显示。（2）试验速度任意设定。（从0.1-500mm/min，可无级调速）（3）试验曲线实时显示，横坐标和纵坐标自动换档。（4）可设置自动判断裂与否和自动返回起始点与否。可设置定时间停止，定负荷停止，定变形停止，可设置断裂判别条件。（5）可任意删除已做过的某个试样的数据。（6）可对曲线进行任意缩放操作、打印，并在曲线上选取参数点（屈服点、弹性段等）。（7）参数计算采用VB+SQL语言，可靠、方便。（8）可根据用户需要进行参数处理（用户化的试验方法并方便地扩充试验处理方法）。（9）根据用户要求可求取非金属材料的较大强度、弹性模量（E）、定伸强度、定荷伸长、断裂伸长率、屈服强度等。金属材料的屈服强度、非比例强度、总伸长强度、抗拉（压）强度、延伸率等。4、控制单元控制系统是较新的计算机软硬件技术，结合较新的半导体技术，在测力、测位移、测变形、速度控制方面可靠、先进、易操作、灵活。5、微机系统：采用微机（包括：主机、17寸彩显、标准键盘鼠标、大容量硬盘）作为主机，完成整机试验的设定、工作状态控制、数据采集、运算处理、显示打印试验结果等功能；配有试验机专用QX2100中文版智能化测试软件包，可根据国家标准、国际标准或用户提供的标准测量和判断各种性能参数，并对试验数据进行统计和处理；然后输出各种要求格式的试验报告和曲线图样。四、可靠性：微机控制试验机的准确性在电气部分主要表现在硬件和软件上；一般地说越复杂的系统可靠性越低，在保证功能的条件下尽量选择高集成度、新技术的组件，减少元器件数量和焊点数。我单位在软件上比其它厂家软件代码大3倍以上，但由于采用了模块化的软件结构、开发与调试分离的结构，使我公司软件早已摆脱了实验室级产品水平；具体地说，实验室级产品就是主程序在不断地修改其功能，每次调试时都需要重新修改主程序，无法使主程序成熟；该软件使主程序与自动计算程序和报告文件分离（这两部分经常需要按用户的要求修改），开发人员集中精力使主程序成熟，而不增加功能，而调试人员只负责修改自动计算程序和报告文件，并且由于软件基于MS-ACCESS数据库，数据库方式在数据处理方的优势发挥出来，是自动计算程序大大简化，使用Crystal Reporter可视化地制作报告档，简单而可靠。五、注意事项：1、在开机之前必须检查数控系统与主机的连接线、插头、插座、电源插头插座是否正确。2、上下限位档圈位置的检查很重要，要保持两夹具间有一定距离，避免因误操作或主机失控造成机件损坏，特别是传感器。3、试验过程中，请不要按微机控制系统上的键。4、根据试验的具体情况选择夹具，以免损坏夹具。5、突然停电，请马上关闭所有电源，待确认供电稳定后再按顺序开机。电源频繁的多次间断，极易损坏微机控制系统及电机调速系统。6、主机运行时试验人员不要远离机器。7、输入的拉伸速度值必须与实际试验机们拉伸速度相等，特别在撕裂、剥离中更要相等。8、在不明确试样的断裂较大力值时，不可做拉伸试验，否则会因传感器过载而损坏传感器。六、低碳钢抗拉强度试验机质量保证及维修：上海企想检测仪器有限公司信守“诚信、科技、品质、服务'原则，对制造的每一台试验机保证合格 ，对所有产品实行三包，三包期两年，终身维修，技术服务24小时值班。1、 在设备安装调试过程中，我公司派专业技术人员指导安装、调试，处理在安装调试中出现的问题；2、我公司专业技术人员免费对操作人员进行技术培训，直到操作人员能够独立完成试验；3、 我公司实行“质量三包'，质量保证期两年，终生服务。在质量保证期内，我公司对由于设计、制造、工艺或材料的缺陷所发生的故障负责，并免费修理和更换有缺陷的零件或整机。质量保证期后，收取成本费用提供服务；4、 对于随机配置的易损件，保证及时、优惠、长期供应。5、上海企想所有售出产品由木箱包装；6、发货物流：德邦物流、佳吉物流、天地华宇，如有偏僻地区物流不到的，可供客户选择。
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