(3)拉伸式样。 按照国家标准GB228/T一2002《金属材料室温拉伸试验方法》，金属拉伸试样的形状分为圆 形截面试样和矩形截面试样。如图11所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由实验段、过渡段 和夹持段三部分组成。实验段的长度1称为试样的标距，为比较不同粗细的试样在拉断后试验段 的变形程度，试样的标距1与横截面面积A之间的比例加以规定。圆形截面试样通常取1=10或 1=5d,矩形截面试样通常取1=11.3A或1=5.65√A,其中，前者称为长比例试样，后者称为 短比例试样。过渡段以圆弧与试验段部分光滑地连接，以降低应力集中对实验的影响。夹持部 分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设 计。 (a)圆形截面试样 (b)矩形截面试样 图11拉伸试样 (a)圆柱体试样 d (b)正方形柱体试样 图1-2压缩试样 11
11 (3) 拉伸式样。 按照国家标准 GB228/T—2002《金属材料室温拉伸试验方法》，金属拉伸试样的形状分为圆 形截面试样和矩形截面试样。如图 1-1 所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由实验段、过渡段 和夹持段三部分组成。实验段的长度 l 称为试样的标距，为比较不同粗细的试样在拉断后试验段 的变形程度，试样的标距 l 与横截面面积 A 之间的比例加以规定。圆形截面试样通常取 l d 10 或 l d 5 ，矩形截面试样通常取 l A 11.3 或 l A 5.65 ，其中，前者称为长比例试样，后者称为 短比例试样。过渡段以圆弧与试验段部分光滑地连接，以降低应力集中对实验的影响。夹持部 分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设 计。 图 1-1 拉伸试样 图 1-2 压缩试样 R d l （a）圆形截面试样 R l （b）矩形截面试样 d l l d d （a）圆柱体试样 （b）正方形柱体试样
(4)压缩式样 按照国家标准GB228/T一2002《金属材料室温拉伸试验方法》，金属压缩试样的形状通常 采用圆柱体试样、正方形柱体试样。如图12所示。一般规定：1=(1-3)d,以避免试样在实 验过程中被压弯。 4。实践步骤或环节 拉伸实验 (1)试验机准备。按照试验机操作规程给试验机空载荷运行，检查设备工作。 (2)试件的尺寸测量。在标距两端及中部三个位置上，沿互相垂直的方向，测量试件 直径，以其最小值计算强度和断面收缩率：低碳钢试样还要测量标距长度，用于 计算延伸率。 (3)按照不同材质试样在控制电脑上合理选择加载速度，并设定本次实验项目名。 (4)安装试件，加载实验。 (5)试件拉断后，在控制电脑上读取屈服荷载乃，最大载荷P。 (6)取下试件，将试验机恢复原状。观察试件并测量有关数据。 压缩实验 (1)试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）和相应的摆锤， 并按相应的操作规程进行操作。 (2)测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一 处的平均直径计算横截面面积。 (3)将试件放在试验机活动台支撑板中心处。 (4)开动试验机，使活动台上升，将试件缓慢均匀加载至试件破坏为止，记录最大载 荷R (5)取出试件，将试验机恢复原状，观察试件。 5.教学方式 教师现场指导，学生分组实验。 6.考核要求 规范完成实验步骤，真实记录实验数据，认真完成实验报告。 7.实践教学报告要求 ()依照真实记录的实验数据，完成数据分析 12
12 (4) 压缩式样 按照国家标准 GB228/T—2002《金属材料 室温拉伸试验方法》，金属压缩试样的形状通常 采用圆柱体试样、正方形柱体试样。如图 1-2 所示。一般规定： l d 1 ~ 3 ，以避免试样在实 验过程中被压弯。 4． 实践步骤或环节 拉伸实验 （1） 试验机准备。按照试验机操作规程给试验机空载荷运行，检查设备工作。 （2） 试件的尺寸测量。在标距两端及中部三个位置上，沿互相垂直的方向，测量试件 直径，以其最小值计算强度和断面收缩率；低碳钢试样还要测量标距长度，用于 计算延伸率。 （3） 按照不同材质试样在控制电脑上合理选择加载速度，并设定本次实验项目名。 （4） 安装试件，加载实验。 （5） 试件拉断后，在控制电脑上读取屈服荷载 P s ，最大载荷 Pb 。 （6） 取下试件，将试验机恢复原状。观察试件并测量有关数据。 压缩实验 （1） 试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）和相应的摆锤， 并按相应的操作规程进行操作。 （2） 测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一 处的平均直径计算横截面面积。 （3） 将试件放在试验机活动台支撑板中心处。 （4） 开动试验机，使活动台上升，将试件缓慢均匀加载至试件破坏为止，记录最大载 荷 Pbc 。 （5） 取出试件，将试验机恢复原状，观察试件。 5． 教学方式 教师现场指导，学生分组实验。 6． 考核要求 规范完成实验步骤，真实记录实验数据，认真完成实验报告。 7． 实践教学报告要求 (1) 依照真实记录的实验数据，完成数据分析;
(2)字迹清晰，图表规范： (③)实验报告册须有实验教师当场签字，否则实验报告无效。 实验二圆轴扭转破坏实验 1.本次实验的目的和要求 ()测定低碳钢的剪切屈服极限工，及剪切强度极限x。: (2)测定铸铁的剪切强度极限4： (3)观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况。 2。实践内容或原理 圆轴扭转时，试件处于纯剪切应力状态。由试验机电脑绘出的试件变形（扭转角） 和载荷（扭矩T)的关系图，即T··曲线可知。低碳钢材料受扭时，出现与拉伸相似的比 例、屈服和强化等阶段，如图2-2所示。图中直线段OA表明试件在这阶段中的T与·成比 例，截面上的剪应力呈线性分布，如图2-3(a)。在A点处，T与的比例关系开始破坏 此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限τ，相应的扭矩记为了，。由于这时截 面内部的剪应力尚小于？，故试件仍具有承载能力，T~中曲线呈继续上升的趋势。扭矩超 过工后，截面上的剪应力分布发生变化，如图2-3(b)。在截面上出现了一个环状塑性区， 并随若T的增长，塑性区逐步向中心扩展，T-◆曲线稍微上升，直到B点趋于平坦，截面 上各点材料完全达到屈服，如图23(c)。 图2-2低碳钢试件扭转图
13 (2) 字迹清晰，图表规范； (3) 实验报告册须有实验教师当场签字，否则实验报告无效。 实验二 圆轴扭转破坏实验 1． 本次实验的目的和要求 (1) 测定低碳钢的剪切屈服极限 s 及剪切强度极限 b ； (2) 测定铸铁的剪切强度极限 b ； (3) 观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况。 2． 实践内容或原理 圆轴扭转时，试件处于纯剪切应力状态。由试验机电脑绘出的试件变形（扭转角 ） 和载荷（扭矩 T ）的关系图，即 T - 曲线可知。低碳钢材料受扭时，出现与拉伸相似的比 例、屈服和强化等阶段，如图 2-2 所示。图中直线段 OA 表明试件在这阶段中的 T 与 成比 例， 截面上的剪应力呈线性分布，如图 2-3（a）。在 A 点处， T 与 的比例关系开始破坏， 此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限 s ，相应的扭矩记为 TP 。 由于这时截 面内部的剪应力尚小于 s ，故试件仍具有承载能力， T - 曲线呈继续上升的趋势。扭矩超 过 TP 后，截面上的剪应力分布发生变化，如图 2-3（b）。在截面上出现了一个环状塑性区， 并随着 TP 的增长，塑性区逐步向中心扩展， T - 曲线稍微上升，直到 B 点趋于平坦，截面 上各点材料完全达到屈服，如图 2-3（c）。 Tp Ts Tb T 图 2-2 低碳钢试件扭转图 图 2-2 低碳钢试件扭转图
TsT, I>T>T T=Ts 图23截面上剪应力分布图 根据弹塑性理论并考虑静力平衡条件，可以求得，与T,的关系为： T=∫pr.dA 将式中dA用环状面积元素2pdp表示，则有 2mdo 故剪切屈服极限为 (2-1) 式中%一花是试件的抗扭截面系数。 若继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到T~·曲线上的C点时， 试件被剪断。与公式(2-1)相似，可得剪切强度极限为 (2-2) 铸铁的T-中曲线如图2-4所示。从开始受扭直到破坏，近似为一直线，按弹性应力公式， 其剪切强度极限 (2-3) 图2-4铸铁的扭转图 (2)实验内容 直径d(m) 屈服扭矩 破坏扭矩 材料 左段 中段 右端 Z.(N-m) T (N-m) 2 2 1 2 低碳钢 14
14 T T P T T T S P T T S 图 2-3 截面上剪应力分布图 根据弹塑性理论并考虑静力平衡条件，可以求得 s 与 TS 的关系为： d S s A T A 将式中 dA 用环状面积元素 2π d 表示，则有 / 2 2 4 2 d 3 d S s s p o T W 故剪切屈服极限为： 3 4 S S p T W （2-1） 式中, 3 16 p d W 是试件的抗扭截面系数。 若继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到 T - 曲线上的 C 点时， 试件被剪断。与公式（2-1）相似，可得剪切强度极限为: 3 4 b b p T W （2-2） 铸铁的 T - 曲线如图 2-4 所示。从开始受扭直到破坏，近似为一直线，按弹性应力公式， 其剪切强度极限： b b p T W （2-3） 图 2-4 铸铁的扭转图 (2) 实验内容 材料 直径 d(mm) 屈服扭矩 T s (N m) 破坏扭矩 Tb (N m) 左段 中段 右端 1 2 1 2 1 2 低碳钢 Tb T
铸铁 抗扭截面系 最小直 屈服极限 强度极限 强度极限 材料 W。 d(mm) 16 (MP) (MP) (MP,) (mm') 低碳 钢 铸 铁 3。需用的仪器、试剂或材料等 ()RN-1000型电子式扭转试验机： (2)游标卡尺： (3)试件：按国标规定扭转试件一般为圆截面，如图2-】所示.推荐采用直径d,为10mm, 标距，分别为50mm和100mm,平行长度1分别为70mm和120mm的圆形试件。 d 图2-1扭转试件 4.实践步骤或环节 ()用游标卡尺测量试件直径，在试件表面画一轴向素线，以观察扭转变形情况： (2)实验设备上电预热15分钟： (3)单击微机主界面“通信“菜单，在通信窗口选择联机，此时，实验机显示PC”字样， 表示联机成功，否则重新联机， (4)在微机控制下，进行软件设置、环境参数设置、运行参数设置及数据选择设置等： (⑤)调整扭转夹头位置，装夹试件： (6)单击微机主界面RUN进行实验，注意观察实验情况，直至试件断裂： 15
15 铸 铁 材料 最小直 径 d(mm) 抗扭截 面系 数 3 16 p d W 3 (mm ) 屈服极限 3 4 S S p T W a (MP ) 强度极限 3 4 b b p T W a (MP ) 强度极限 b b p T W a (MP ) 低碳 钢 铸 铁 3． 需用的仪器、试剂或材料等 (1) RNJ-1000 型电子式扭转试验机； (2) 游标卡尺 ； (3) 试件；按国标规定扭转试件一般为圆截面，如图 2-1 所示。推荐采用直径 0 d 为 10mm， 标距 0 l 分别为 50mm 和 100mm，平行长度 l 分别为 70mm 和 120mm 的圆形试件。 图 2-1 扭转试件 4． 实践步骤或环节 (1) 用游标卡尺测量试件直径，在试件表面画一轴向素线，以观察扭转变形情况； (2) 实验设备上电预热 15 分钟； (3) 单击微机主界面“通信”菜单，在通信窗口选择联机，此时，实验机显示“PC”字样， 表示联机成功，否则重新联机; (4) 在微机控制下，进行软件设置、环境参数设置、运行参数设置及数据选择设置等; (5) 调整扭转夹头位置，装夹试件; (6) 单击微机主界面“RUN”进行实验，注意观察实验情况，直至试件断裂;