材料力学实验报告 拉压试验.docx
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材料力学实验报告拉压试验
材料力学实验
实验二拉压实验
实验日期:
2018.10.29
一、实验目的
1、测定低碳钢(Q235)拉伸最大载荷Fm、拉伸强度Rm、下屈服强度REl、断后伸长率A、断后收缩率Z。
2、观察低碳钢拉伸过程中各种现象(屈服、颈缩等),并绘制拉伸曲线。
3、测定低碳钢(Q235)压缩时下压缩屈服强度ReLc,绘制压缩曲线。
4、测定铸铁压缩时最大压缩力F、抗压强度Rmc,绘制压缩曲线。
二、实验设备
1、电子万能试验机
2、应变式引伸计(标距50mm)
3、计算机数据采集系统及实验软件
4、游标卡尺
三、实验原理
利用拉伸试验机产生的静拉力(或静压力),对标准试样进行轴向拉伸(或压缩),同时连续测量变化的载荷和试样的伸长量,直至断裂(或破裂),并根据测得的数据计算出有关的力学性能指标。
四、实验步骤
1、碳素钢拉伸
(1)用游标卡尺和分规测量试样的直径d0和标距L0。
在标距中央及两条标距线附近各取截面进行测量。
(2)在控制计算机上打开拉伸实验软件,进人到实验程序界面,如图所示。
(3)启动电子万能实验机。
(4)检查横梁运动。
如图3-6所示,在横梁调整栏中选择合适的下横梁升降速度。
点击横梁(上升]或(下降]按钮,观察下横梁行走方向是否正确。
(5)输入试样参数。
在试样参数栏中填人试样标距L0和直径d0,
(6)负荷显示框清零。
此时实验机未加载荷,在负荷显示框下方点击清零按钮,使显示框的负荷数值归零。
注意,加载荷后不得使用此按钮。
(7)安装试样。
将拉伸试样一端装入上夹头,旋转手柄,夹紧。
只夹住试样端头30mm即可。
上升横梁,将试样的下端30mm导入下夹头,夹紧。
(8)安装引伸计。
将引伸计的两刀口装卡在试样中段,用皮筋或弹簧固定,限位小圆柱与上刀口臂之间应留不大于0.3mm缝隙。
(9)在实验界面中将“试验速率”设为5mm/min。
(10)在实验前将变形显示框清零,位移显示框清零,负荷显示框不清零。
(11)上述实验准备工作完毕后,请实验指导教师检查一遍无误后,即可开始实验。
(12)点击[拉伸]按钮,实验开始。
实验开始后要有专人操作软件,并监视实验运行状态。
(13)观察实验过程。
查看软件的负荷、受力和位移这3个传感器显示框,实验初期数值应都增大,实验曲线向上延伸。
观察主视窗中应力—应变曲线变化,特别是弹性、屈服、强化和颈缩各阶段的特征。
(14)摘除引伸计。
当曲线过屈服段后,再向右延伸3格左右,然后用鼠标选中“用位移代替变形”(在图形下方),再摘除引伸计。
(15)摘除引伸计后,可以加快实验,将“试验速率”改为10mm/min。
(16)继续观察实验图形,当实验曲线下降(负荷下降)时,观看试样的颈缩现象。
(17)试样拉断后,点击[停止]按钮。
在文件菜单下保存本实验。
(18)测量数据。
卸下拉断的试样,将试样的断裂部分紧密对接起来,尽量使轴线位于一条直线上,然后做下述测量。
①测量断后最小直径du:
在颈缩最小处的两垂直方向上测直径,用两者的平均值作为d。
②测量断后标距Lu:
在轴向上测量试样断后的标距。
(19)在软件的试样参数栏中将测得的du和Lu填人“断后参数”中。
(20)进人计算栏,点击[计算]按钮,软件自动计算并显示计算结果,再次保存本实验。
(21)分析计算结果是否合理,如果合理,在计算界面下选择需打印的实验结果项目,然后打印实验报告。
(22)整理现场,结束实验。
2、低碳钢铸铁压缩
(1)测量试样:
用游标卡尺测量低碳钢和铸铁试样的直径d和长度L。
(2)开启实验软件:
在控制计算机上运行压缩实验软件,进人到实验界面,如图所示。
(3)开机,启动电子万能实验机。
(4)检查横梁位移速度。
(5)输入试样参数:
在试样参数界面中填人试样直径d0。
(6)安装式样。
(7)负荷栏清零:
此时负荷传感器未受载荷,负荷栏的示值应为零。
在负荷栏下方单击[清零]按钮,显示框数值置零。
(8)压头定位:
操作横梁下降,使压头接近试样,当压头与试样有约1mm间隙时,停止移动。
注意:
当压头快接近试样时,应降低横梁下降速度到10mm/min以下,避免压头冲击试样而造成事故。
(9)进入试验栏中,将“试验速率”设为3mm/min,点击[压缩]按钮,实验开始。
(10)观察软件视窗上的实验曲线变化,低碳钢试样与铸铁试样受压有何不同。
(11)观察负荷窗口实验力,对于低碳钢试样,加载到70kN左右停止实验,卸载取下试样。
对于铸铁试样,试样破坏时实验力下降,点击[停止]按钮,卸载取下试样。
注意:
压缩铸铁试样时,不要近距离观察试样,以免试样破坏时有碎屑飞出伤眼。
(12)记录实验结果:
对于低碳钢试样,在负荷变形曲线图上将鼠标指针指到下屈服点,即可读出下压缩屈服载荷。
对于铸铁试样,选中负荷窗口的峰值,读取最大载荷。
软件也可自动计算。
五、实验记录与结果
1、低碳钢拉伸实验
低碳钢拉伸曲线
最大载荷Fm31.982KN拉伸强度Rm407.2MPa
下屈服强度REl281.922MPa断后伸长率A30.0%
断后收缩率Z67.5%
2、低碳钢与铸铁压缩
低碳钢压缩曲线
下压缩屈服强度ReLc320.076MPa
铸铁圧缩曲线
最大压缩力F58.338KN抗压强度Rmc742.8MPa
六、结果分析与讨论
低碳钢是塑性材料,而铸铁是脆性材料。
相同规格的两种材料受压时,它们内部应力处处相同,但是低碳钢抗压能力非常强,且抗拉抗压能力相当,所以最后会被压扁(虽然失效但是不会断裂)。
而铸铁的抗压能力远远大于抗拉能力,最后会被内部的正应力(参考应力状态分析相关内容)给拉断,断口呈斜45度角。
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