图1 四、实验原理 材料的机械性能指标σs、συ、δ、ψ是由拉伸破坏实验来确定的,实验时万能材料试验 机自动给出载荷与变形关系的拉伸图 图如图2所示,观察试样和拉伸图可以看到下 列变形过程 1、弹性阶段一OA fF 2、屈服阶段一BC 3、强化阶段一CD →→△L 4、颈缩阶段一DE 由实验可知弹性阶段卸荷后,试样变形立即消失,这种变形是弹性变形。当负荷增加到 一定值时,测力度盘的指针停止转动或来回摆动,拉伸图上出现了锯齿平台,即荷载不增加 的情况下,试样继续伸长,材料处在屈服阶段。此吁可记录下屈服点Ps。当屈服到一定程度 后,材料又重新具有了抵抗变形的能力,材料处在强化阶段。此阶段:强化后的材料就产生 了残余应变,卸载后再重新加载,具有和原材料不同的性质,材料的强度提高了。但是断裂 后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后,材料强度提高,塑性降低的现象称 为冷作硬化。当荷载达到最大值P后,试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降。至 到断裂,这一阶段叫颈缩阶段。 实验中可测得:Ps一屈服荷重。 一最大荷重
2 2 四、实验原理 材料的机械性能指标σs、σb、δ、Ψ是由拉伸破坏实验来确定的，实验时万能材料试验 机自动给出载荷与变形关系的拉伸图(P—ΔL 图)如图 2 所示，观察试样和拉伸图可以看到下 列变形过程。 1、弹性阶段— OA 2、屈服阶段— BC 3、强化阶段— CD 4、颈缩阶段— DE 由实验可知弹性阶段卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到 一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加 的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此吁可记录下屈服点 Ps。当屈服到一定程度 后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生 了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂 后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称 为冷作硬化。当荷载达到最大值 Pb 后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降。至 到断裂，这一阶段叫颈缩阶段。 实验中可测得： Ps 一屈服荷重。 Pb —最大荷重
L1一断后标距部分长度 A1一断后最细部分截面积 由此可计算 屈服极限:δ.= A 2、强度极限:。=A 3、延伸率:6=4-L A 4、截面收缩率:v= 4×100% 其中A、L均为拉伸前试件的截面面积及标距。 五、低碳钢的拉伸步骤 1、试件的准备,试件中段取标距L=50mm,在标距两端刻线(或冲眼)做为标志。用游标 卡尺在试件标距范围内,测量中间和两端三处直径d。取最小值作为计算截面面积用。 2、试验机的准备(液压万能试验机构造原理参看附录一):首先学习试验机操作规程。 估计低碳钢συ,计算打断试件所需的最大荷载。根据最大荷载选定试验机测力表盘和锤锤A、 B、C、并调节缓冲手柄到相应的位置。按需要放大倍数调节好自动绘图器,装上绘图纸,以 备画出P一ΔL曲线。装好试件,调整指针对准零点 3、检査试车:由教师检查以上准备情况,开动试验机,加少量荷载(勿使超过比例极限) 检査试验机,绘图机构工作是否正常。然后卸载(可保留少量荷载),视情况指针调零 4、进行试验:慢速加载。使试验机指针缓慢均匀的转动。自动绘图装置可绘出试件受力 和变形的关系图,如图1。观察测力盘指针转动情况,当指针不动或摆动,倒退时,说明材料 发生流动(屈服)测力指针倒退的最小值。即为流动荷载Ps,如图BC段,试验者应记录下此 值,以备计算屈服点应力值8s 流动阶段结束,试件可以继续承受更大的外力和发生变形,称为强化阶段如图C至D段 D段所对应的荷载即试件能承担的最大荷载P,试验者记录好P.值以备计算。当荷载达到P 之后,试件开始颈缩,测力指针开始回转,表明试件承载能力减少,到E点断裂。 5、试验结束关闭试验机,取下试件和图纸,打开试验机回油阀,使试验机回到原位 6、测量试件:将断裂试件紧对在一起,测量端口处直径d,在断口两个互相垂直方1/3
3 3 L1 一断后标距部分长度。 A1 一断后最细部分截面积。 由此可计算 1、屈服极限： A PS s = 2、强度极限： A Pb b = 3、延伸率： 1 100% − = L L L 4、截面收缩率： 1 100% − = A A A 其中 A、L 均为拉伸前试件的截面面积及标距。 五、低碳钢的拉伸步骤 1、试件的准备，试件中段取标距 L=50mm，在标距两端刻线（或冲眼）做为标志。用游标 卡尺在试件标距范围内，测量中间和两端三处直径 d0。取最小值作为计算截面面积用。 2、试验机的准备（液压万能试验机构造原理参看附录一）：首先学习试验机操作规程。 估计低碳钢σb，计算打断试件所需的最大荷载。根据最大荷载选定试验机测力表盘和锤锤 A、 B、C、并调节缓冲手柄到相应的位置。按需要放大倍数调节好自动绘图器，装上绘图纸，以 备画出 P—ΔL 曲线。装好试件，调整指针对准零点。 3、检查试车：由教师检查以上准备情况，开动试验机，加少量荷载（勿使超过比例极限） 检查试验机，绘图机构工作是否正常。然后卸载（可保留少量荷载），视情况指针调零。 4、进行试验：慢速加载。使试验机指针缓慢均匀的转动。自动绘图装置可绘出试件受力 和变形的关系图，如图 1。观察测力盘指针转动情况，当指针不动或摆动，倒退时，说明材料 发生流动（屈服）测力指针倒退的最小值。即为流动荷载 Ps，如图 BC 段，试验者应记录下此 值，以备计算屈服点应力值δs 流动阶段结束，试件可以继续承受更大的外力和发生变形，称为强化阶段如图 C 至 D 段。 D 段所对应的荷载即试件能承担的最大荷载 Pb，试验者记录好 Pb，值以备计算。当荷载达到 Pb 之后，试件开始颈缩，测力指针开始回转，表明试件承载能力减少，到 E 点断裂。 5、试验结束关闭试验机，取下试件和图纸，打开试验机回油阀，使试验机回到原位。 6、测量试件：将断裂试件紧对在一起，测量端口处直径 d1,在断口两个互相垂直方 1/3
处区段内。可直接量取;若不在此区,按国家标准采用断口移中办法,计算L1的长度。 具体方法是:如图3所示,断口靠近左端部,在靠近断口端部处测量长度a,应使断口靠 近a之中部,然后紧靠a测量距离b,b之格数为:(n-m)/2,n为L内总格数,m为a所占 格数,则试件拉断后正确计算长度为 1、b的格数为偶数量L1=a+2b(如图3) 2、b的格数为奇数量L1=a+b1+b2(如图4) 图3 a D2 b 4b 图四 六、铸铁拉伸试验步骤 1、试件的准备:测量试件中间和两端之处直径d,取最小值计算截面积· 2、试验机准备:估计铸铁σ值,估算拉断试件最大荷载。试验机调整与低碳钢拉伸试验 相同 3、检查及试车:与低碳钢拉伸试验相同 4、进行试验:开动好试验机。用慢速加载直到试件断裂,记录最大荷载Pb值。观察自动 绘图器上的曲线。 5、试验结束:关闭试验机,取下试件,使试验机回原位。 6、测量试件:测量断裂后试件的直径和长度,可以发现0≈0,W≈0。 Pb 7、计算铸铁拉伸强度极限: 七、结柬工作 1、清理并复原试验机、工具和现场
4 4 处区段内。可直接量取；若不在此区，按国家标准采用断口移中办法，计算 L1 的长度。 具体方法是：如图 3 所示，断口靠近左端部，在靠近断口端部处测量长度 a，应使断口靠 近 a 之中部，然后紧靠 a 测量距离 b，b 之格数为：（n－m）/2,n 为 L 内总格数，m 为 a 所占 格数，则试件拉断后正确计算长度为 1、b 的格数为偶数量 L1=a＋2b （如图 3） 2、b 的格数为奇数量 L1=a＋b1＋b2 （如图 4） 图四 六、铸铁拉伸试验步骤 1、试件的准备：测量试件中间和两端之处直径 d，取最小值计算截面积· 2、试验机准备：估计铸铁σb 值，估算拉断试件最大荷载。试验机调整与低碳钢拉伸试验 相同。 3、检查及试车：与低碳钢拉伸试验相同。 4、进行试验：开动好试验机。用慢速加载直到试件断裂，记录最大荷载 Pb 值。观察自动 绘图器上的曲线。 5、试验结束：关闭试验机，取下试件，使试验机回原位。 6、测量试件：测量断裂后试件的直径和长度，可以发现σ≈O，Ψ≈O。 7、计算铸铁拉伸强度极限： A Pb b = 七、结束工作 1、清理并复原试验机、工具和现场
2、描下拉伸曲线,按要求填写试验报告,整理数据,写出结论 八、思考题 1、低碳钢拉伸图大致可分几个阶段?每个阶段力和变形有什么关系? 2、低碳钢和铸铁两种材料断口有什么不同?它们的力学性能有何不同?(比较强度和塑性) 3、拉伸试验为什么要采用标准试件? 4、试件载面直径相同而标距长度不同,试件的延伸率和载面收缩率是否相同? 5、施工中为什么把Φ10以下的钢筋拉伸?
5 5 2、描下拉伸曲线，按要求填写试验报告，整理数据，写出结论。 八、思考题： 1、低碳钢拉伸图大致可分几个阶段?每个阶段力和变形有什么关系? 2、低碳钢和铸铁两种材料断口有什么不同?它们的力学性能有何不同?(比较强度和塑性) 3、拉伸试验为什么要采用标准试件? 4、试件载面直径相同而标距长度不同，试件的延伸率和载面收缩率是否相同? 5、施工中为什么把Φ10 以下的钢筋拉伸？
实验二金属压缩试验 工程上除了有许多受拉构件外,还有许多构件是承受压力酌,如机座、桥墩:屋柱等,其 材料的强度指标必须通过压缩试验测得。通过压缩试验可与拉伸试验相比较。例如,由拉 压试验知道灰铸铁在拉伸、压缩、弯曲时的强度极限各不相同。工程上就利用铸铁压缩强度 高这一特点,用它制造机床底座,泵体等受压构件。 (一)低碳钢的压缩试验 实验且的 1、测定压缩时的屈服极限σs 2、验证低碳钢在压缩时的虎克定律 二、设备 万能材料试验机、游标卡尺。 三、试件 柱形(图1),规定1≤≤3,试件不能太细或太短,因减少试件端面与垫板间摩擦约束 力对试件承载能力的影响,试件两端面加工光洁度要高一些(一般要为△7~△9),试验时接 触面要适当润滑。试件和机器平台间加球形垫板,以便压力自动调中。 四、试验步骤 1、用游标卡尺测量试件直径,估计最大荷 裁,选择测力度盘及相应摆锤,方法与拉伸试验 相同。 2、安放试件,注意使荷载对中,试验机调 零 3、均匀加载,注意记下Ps值。 △ 低碳钢试件压缩时有较短的屈服过程图2, 图2 不如拉伸时指针有明显的波动现象。因此试验时 要注意观察,测力度盘指针停顿或稍后退时,此 时指针所示荷载即为屈服荷载Ps值,应立即记 下,以便计算σs值。由于低碳刚是塑性材料
6 6 实验二 金属压缩试验 工程上除了有许多受拉构件外，还有许多构件是承受压力酌，如机座、桥墩：屋柱等，其 材料的强度指标必须通过压缩试验测得。通过压缩试验可与拉伸试验相比较。例如，由拉、 压试验知道灰铸铁在拉伸、压缩、弯曲时的强度极限各不相同。工程上就利用铸铁压缩强度 高这一特点，用它制造机床底座，泵体等受压构件。 (一)低碳钢的压缩试验 一、实验且的 1、测定压缩时的屈服极限σs。 2、验证低碳钢在压缩时的虎克定律。 二、设备 万能材料试验机、游标卡尺。 三、试件 柱形(图 1)，规定 1≤ ≤3，试件不能太细或太短，因减少试件端面与垫板间摩擦约束 力对试件承载能力的影响，试件两端面加工光洁度要高一些(一般要为△7～△9)，试验时接 触面要适当润滑。试件和机器平台间加球形垫板，以便压力自动调中。 四、试验步骤 l、用游标卡尺测量试件直径，估计最大荷 裁，选择测力度盘及相应摆锤，方法与拉伸试验 相同。 2、安放试件，注意使荷载对中，试验机调 零。 3、均匀加载，注意记下 Ps 值。 低碳钢试件压缩时有较短的屈服过程图 2， 不如拉伸时指针有明显的波动现象。因此试验时 要注意观察，测力度盘指针停顿或稍后退时，此 时指针所示荷载即为屈服荷载 Ps 值，应立即记 下，以便计算σs 值。由于低碳刚是塑性材料， 图 1 图 2