1.拉伸和压缩实验09.2.ppt

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1、拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验重庆大学力学实验教学中心重庆大学力学实验教学中心（验证性实验验证性实验）金属材料的轴向拉伸和压缩实验金属材料的轴向拉伸和压缩实验金属材料的轴向拉伸和压缩实验金属材料的轴向拉伸和压缩实验材料力学材料力学材料力学材料力学 第一次实验第一次实验第一次实验第一次实验http:/一、实验目的一、实验目的 2 2、测定、测定低碳钢低碳钢拉伸拉伸弹性模量弹性模量 E E、屈服点屈服点s s、抗拉强抗拉强 度度b b、断后伸长率、断后伸长率、断面收缩率、断面收缩率；测定低碳测定低碳 钢压缩屈服点钢压缩屈服点scsc 。3 3、测定、测定铸铁铸铁抗拉强度抗拉强度b b，断后伸长率断后

2、伸长率;测定铸铁测定铸铁 抗压强度抗压强度b b。二、实验设备及仪器二、实验设备及仪器 1 1、电子万能材料试验机。、电子万能材料试验机。2 2、液压、液压万能材料试验机。万能材料试验机。3 3、0.02mm0.02mm游标卡尺。游标卡尺。拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验 1 1、认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。、认识两种典型金属材料在拉伸、压缩时的力学性能。实验试样实验试样1 1拉伸拉伸试样试样 采用采用标准圆形试样标准圆形试样拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验 l0d0l0=10d0长试样长试样l0=5d0短试样短试样h0=（1-

3、3）d0d0h02.2.压缩试样压缩试样 采用采用标准圆柱体试样标准圆柱体试样拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验O低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线 FDlFsFb三、实验原理三、实验原理低碳钢拉伸时的力学性能：低碳钢拉伸时的力学性能：试样装在试验机上，受到轴向拉力试样装在试验机上，受到轴向拉力F F 作用，试样标距产生伸长量作用，试样标距产生伸长量 。两者之间的关系如图。两者之间的关系如图。低碳钢低碳钢试样的变形过程，大致可分为试样的变形过程，大致可分为四个变形阶段四个变形阶段弹性阶段、屈服阶段、弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段强化阶段、局部变形阶段。屈服点屈服点抗

4、拉强度抗拉强度（强度指标）（强度指标）（强度指标）（强度指标）（塑性指标）（塑性指标）断后伸长率断后伸长率断面收缩率断面收缩率（塑性指标）（塑性指标）1 1、拉伸实验拉伸实验低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）低碳钢拉伸低碳钢拉伸弹性模量弹性模量E E 拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验 材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变成正比关系：材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变成正比关系：双双侧侧电电子子引引伸伸计计将将代入上式，得代入上式，得 为引伸计刀口间为引伸计刀口间 距离距离拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验

5、将引伸计安装在试样上，受拉力后所产生的伸长量与力之间的将引伸计安装在试样上，受拉力后所产生的伸长量与力之间的线性关系由线性关系由计算机显示计算机显示，如下图。，如下图。求出直线上求出直线上 a、b 两点的力和伸长量，两点的力和伸长量，用增量法，计算用增量法，计算弹性模量弹性模量E E。用增量法，计算式为：用增量法，计算式为：上式中，上式中，为原始截面积为原始截面积O FDlba试验方法：试验方法：（力增量）（力增量）（伸长量增量）（伸长量增量）ODl铸铁拉伸曲线铸铁拉伸曲线 FFb拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验铸铁拉伸时的力学性能：铸铁拉伸时的力学性能：试样装在试验机上，受到轴向拉力试样装在试验

6、机上，受到轴向拉力F F 作用，试样标距产生伸长量作用，试样标距产生伸长量 。两者之间的关系如图。两者之间的关系如图。铸铁铸铁没有明显直线部分，没有屈服没有明显直线部分，没有屈服和颈缩现象和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断，。在较小拉应力下被拉断，断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件的材料。的材料。（强度指标）（强度指标）抗拉强度抗拉强度（塑性指标）（塑性指标）断后伸长率断后伸长率拉伸实验拉伸实验观察现象观察现象拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验颈缩现象，颈缩现象，“杯口杯口

7、”低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈低碳钢试样拉伸破坏后，断口呈“杯口杯口”状。状。铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。铸铁试样拉伸破坏后，断口呈平口状。平面断口平面断口铸 铁低碳钢拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验（强度指标）（强度指标）屈服点屈服点2 2、压缩实验压缩实验低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）低碳钢压缩时的力学性能：低碳钢压缩时的力学性能：试样装在试验机上，受到轴向压力试样装在试验机上，受到轴向压力F F 作用，试样产生变形量作用，试样产生变形量 。两者之。两者之间的关系如图。间的关系如图。低碳钢低碳钢压缩时的压缩时的弹性模量和屈服点

8、都弹性模量和屈服点都与拉伸时与拉伸时大致相同。仍然有大致相同。仍然有弹性阶段、屈弹性阶段、屈服阶段和强化阶段服阶段和强化阶段。思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限？b bc c O FDlFsc拉伸拉伸低碳钢压缩曲线低碳钢压缩曲线压缩压缩 低碳钢低碳钢压缩变形，不会断裂，由于压缩变形，不会断裂，由于受到上下两端摩擦力影响，形成受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形鼓形”。拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验 铸铁铸铁在较小变形下出现断裂，略成在较小变形下出现断裂，略成“鼓形鼓形”。断面的法线与轴线成断面的法线与轴线成4555度度。tmax引起

9、引起压缩实验压缩实验观察现象观察现象45 55度度断面断面法线法线轴线轴线拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验铸铁压缩时的力学性能：铸铁压缩时的力学性能：铸铁铸铁压缩压缩没有明显直线部分，没有没有明显直线部分，没有屈服现象屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。仍然在较小变形下突然破坏。铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零件的材料。件的材料。OFDl拉伸拉伸Fbc铸铁压缩曲线铸铁压缩曲线压缩压缩 试样装在试验机上，受到轴向压力试样装在试验机上，受到轴向压力F F 作用，试样产生变

10、形量作用，试样产生变形量 。两者之。两者之间的关系如图。间的关系如图。抗压强度抗压强度 （强度指标）（强度指标）1 1测测量各试样原始尺寸：直径量各试样原始尺寸：直径d d0 0，长度长度l l0 0。四、实验步骤四、实验步骤2 2安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷F Fs s、最大载荷、最大载荷F Fb b 。3 3测量试样拉断后尺寸测量试样拉断后尺寸:直径直径d d1 1，长度，长度l l1 1。4 4观察并描述试样破坏后断口特点。观察并描述试样破坏后断口特点。实验报告要求实验报告要求1 1计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标和低碳钢拉伸弹性模量计算材料拉伸和压缩强度指标、塑性指标和低碳钢拉伸弹性模量E E。2 2描述拉伸和压缩断口特点。描述拉伸和压缩断口特点。3 3通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。通过实验，比较两种材料的拉伸、压缩力学性能。4 4强度指标以强度指标以MPaMPa为单位（为单位（）,并保留并保留3 3位有效数字位有效数字，塑性指标保留塑性指标保留整数整数。拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验拉伸和压缩实验