材料力学实验报告五个
材料力学实验报告五个
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扫描下载送金币金属材料的拉伸与压缩实验
一、实验目的
1、 了解电子万能材料试验机的工作原理，并测试低碳钢在拉伸与压缩过程中的力学性能。即拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ、截面收缩率Ψ。压缩时的屈服极限σs。
2、 测定铸铁在拉伸与压缩过程中的力学性能。即拉伸与压缩时的强度极限σb。
3、 观察拉伸与压缩时所表现的各种现象，并打印实验报告。
4、 对低碳钢与铸铁的力学性能进行比较，观察断口现象，分析引起破坏的原因。
二、实验设备、工具及试件
1、 Zwick电子万能材料试验机
2、 游标卡尺
3、 低碳钢与铸铁拉伸与压缩试件
三、电子式万能试验机的工作原理
Zwick电子万能材料试验机是由德国Zwick/Roell公司生产。试验机主要由机械加载、控制系统、测量系统等部分组成。加载是通过伺服电机带动丝杠转动而使活动横梁上下移动来实现的。在活动横梁和工作台上安装一对拉伸、压缩或弯曲卡具，组成了加载空间。伺服控制系统则控制伺服电机在给定速度下匀速转动，实现不同速度下横梁移动从而对试件加载。活动横梁的移动速度范围是0.毫米/每分钟。
测量系统包括负荷测量、试件变形测量和横梁位移测量。负荷和变形测量都是利用电测传感技术，通过传感器将机械信号转变为电信号。负荷传感器安装在活动横梁上，测量变形的传感器一般称作引伸计，并且安装在试件上。横梁位移的测量是采用光电转换技术，通过安装在丝杠顶部的脉冲编码器将丝杠转动信号转变为脉冲信号。三路信号均经过信号调理电
路变为标准的信号。通过转换传给计算机，实施控制和数据采集。Zwick电子万能试验及的工作参数见表1、2、3。
四、Zwick电子式万能试验机测试软件简介
Zwick电子式万能试验机的控制和数据采集处理均可通过其功能强大的实验软件来实现。软件名称为TestXpert，可以实现对材料的拉伸、压缩、弯曲实验。
软件可实现的功能主要有：
1. 设定加载方式，可采用位移加载、恒应变加载、恒应力加载；
2. 设定实验机的环境参数；
3. 选择测试结果；
4. 编辑、打印实验报告。 软件的操作如下：
。打开程序
1、 计算机及控制箱上的电源
2、 双击图标
3、 单击open将会出现Load a test program or a series框，显示所有程序
4、 双击所选程序
5、 单击ok，进入machine configuration文本框
1) 选择Test environment name
2) 单击close
3) 打开控制面板上的电源on
。设置机器参数
1、 单击machine图标，将出现verification dialogue框。
10TN2SWN，14039（机器编号）和machine（机器）相连
crosshead travel monitor WN （横梁编号）和crosshead（横梁）相连 macro（引伸计的名称）和standard extensometer（标准引伸计）相连 Load Cell 10 kN（传感器的负荷）standard load cell（标准传感器）相连。 1） 双击crosshead travel monitor将出现option crosshead travel monitor
WN146039框
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碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验（实验一）
一、实验目的
1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限?s，强度极限?b，延伸率?和断面收缩率?，测定铸铁拉伸时的强度极限?b。
2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL曲线）。
二、实验设备
微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。
三、实验试祥
1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图1所示：
用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L0）与试件直径d。必零满足L0／d0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ5
2、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h直径d的比值在下列范围之内：
为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两
个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少
两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应
进行磨削加工，使其光滑。
四、实验原理
图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L曲线图，
拉伸变形ΔL是整个试件的伸长，并且包括机器本身
的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的
曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B受变形速‘
度和试件形式影响，下屈服点B则比较稳定，工程上均以B点对应的载荷作为材料屈服时的载荷PS，以试样的初始横截面积A0除PS，即得屈服极限：
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Pb，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Pb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Pb得强度极限为
延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L0拉断后将两段试样紧密地对接在Pb?b?一起，量出拉断后的标距长为L1延伸率应为
断口附近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关，如断口发生于Lο的两端或??l1?0?100%
在Lο之外，则试验无效，应重做，若断口距L。的一端的距离不在标距长度的中央3区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，设两标点CC1之间共有10格，断口靠近左段，如图3，从临近断口的第一刻线d起，向右取10／2＝5格，记作a，这就相当于把断口摆在标距中央，再看a点到C1点有多少格，就由a点向左取相同的格数，记作b，
’‘令L@表示C至b的长度，L表示b至a的长度，则L′＋2L′的长度中包含的格数等于
标距长度内的格数10，即
L′＋2L′=L1。
试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A1，然后按下式计算断面收缩率：
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，?0??1‘???100%其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
图4为低碳钢试件的压缩图，在弹性阶段和屈服阶段，
它与拉伸时的形状基本上是一致
的，而且?s也基本相同，所以说，低碳钢材料在压缩时的E和?s都与拉伸时大致相同，低碳钢的塑性好，由于泊松效应，试件越压越粗，不会破坏，横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束，试件被压成鼓形，进一步压缩，会压成圆饼状，低碳钢试件压不坏，所以没有强度极限。
图5为铸铁试件压缩图，P-ΔL比同材料的拉伸图要高4-5倍，当达到最大载荷?b时铸铁试件会突然破裂，断裂面法线与试件轴线大致成45～55的倾角。这表面，铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。
五、实验步骤
拉伸试验步骤：
1、试件准备
（1）测量试样尺寸
测定试样初始横截面面积Aο时，在标距Lο的两端及中部三个位置上，沿两个互相垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，取三个横截面面积中的最小值为Aο。
2、试验机准备
使用电子万能试验机时
（1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；
（2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；
（3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；
（4）安装试件。安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；
（5）启动下降按钮将试件移下，停止安装好试件，进行调零，回到试验初始状态；
（6）根据实验设定，启动实验开关进行加载，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；
（7）实验完成，保存记录数据，打印实验数据报告；
（8）试件破坏后（非破坏性试验应先卸载），断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。
使用液压万能试验机时
（1）调整试验机
按要求调整检查万能材料试验机，根据Pb＝σb×Α。估计试件的最大载Pb，按最大载荷数值为度盘测力范围的40％-80％的标准来选择度盘和与其相匹配的摆锤，并调整示力指针为零。
（2）安装试样
先将试件安装在试验机上夹头内，再移动下夹头使之达到适当位置，须注意使试样垂直，并把试样下端夹紧。
（3）检查及预拉
请教师检查以上实验步骤完成情况。开动试验机，并使自动绘图器工作。预加少量载荷（勿使应力超过比例极限），然后卸载接近零点，以检查试验机是否处于正常状态。
（4）进行试验
①打开送油阀，用慢速加载，缓慢而均匀地使试件产生变形，注意观察测力指针的转00
动、自动绘图的情况和相应的试验现象，以测力指针停止转动的载荷或指针多次回转时，第一次回转后的最小载荷作为屈服点载荷Ps，并注意观察是否出现滑移线。
②屈服后在强化阶段任一点处，停止加载，然后卸载，再重新加载，以观察冷作硬化现象。
③继续加载直至试件断裂。在断裂前注意观察颈缩现象。此时拉力达到最大载荷，测力指针开始回转，而副针停留位置的读数，即最大载荷Pb，试件断裂后停机，取下试件。铸铁试验只要记下最大载荷及绘出拉伸图。
④取下自动绘图仪所绘的拉伸曲线图纸，以便写实验报告时参考。
（5）试验结束
打开回油阀，将载荷卸掉，清理实验现场。
压缩试验步骤：
1、测量试样尺寸，测量试样两端及中间等三处截面的直径，取三处中最小一处的平均直径d0?作为计算原截面积0之用。
2、调整试验机，选择测力度盘，调整指针对准零点，并调整自动绘图器。电子万能试验机按软件操作指南步骤进行。
3、安装试样，将试样两端面涂上润滑油，然后准确地放在试验机活动台支承垫的中心上。
4、检查及试车
液压试验机试车时将试验机活动台上升，试件亦随之上升，当试件上端面接近承垫时应减慢活动台上升速度，避免突然接触引起剧烈加载，当试件与上承垫刚接触时，将自动绘图笔调整好，使它处于工作状态，用慢速预加少量载荷。然后卸载近零点，以检查试验机工作是否正常。
5、进行试验
对于抵碳钢试件，缓慢而均匀地加载，注意观察测力指针的转动情况和绘图纸上所描的曲线，以便及时而正确地读出屈服载荷?S，并把它记录下来，算出屈服极限?S
对于铸铁试件，缓慢而均匀地加载，同时使用自动绘图装置绘出P-?L曲线，直到试件破裂为止，记下破坏载荷Pb，并算出强度极限?b：
6、结束工作 b?Pb?0
打开回油间，将载荷卸掉，取下试件，使试验机复原。
六实验结果
见所发模板
七、预习及思考讨论题
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