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摘要(系统识别):
实验一
材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的
力学性能
预习要求:
1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容:
2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法:
一、实验目的
1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σ、,强
度极限σ,延伸率δ和断面收缩率
2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象;
3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象:
4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象;
5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器
1、微控电子万能试验机:
2、扭转试验机
3、50T微控电液伺服万能试验机:
4、游标卡尺。
三、试件
试验表明,试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的
机械性能,国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准(G6397
86),将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下:
标距长度
横截面积
圆试件直径
表示延伸
试
件
Lo
Ao
do
率的符号
11.3VA或10d
任意
任意
比例/长短
任意
任意
本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图一),试验段直径
本实验的压缩试件采用国家标准(GB7314-87)中规定的圆柱形试件hdo=2,
do-15mm,h-30mm(图二).
本实验的扭转试件按国家标准(GB6397-86)制做。
图
图二
四、实验原理和方法
(一)低碳钢的拉伸试验
实验时,首先将试件安装在试验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安
装引伸仪,以测量试验段的变形。然后开动试验机,缓慢加载,同时,与试验机
相联的微机会自动绘制出载荷一变形曲线(F一△1曲线,见图三)或应力一应变
曲线(σ一ε曲线,见图四)。随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:
Ob
p
图三
图四
1、线性阶段
在拉伸的初始阶段,6一ε曲线为一直线,说明应力σ与应变ε成正比,即满足
胡克定律。线性段的最高点称为材料的比例极限(σ,),线性段的直线斜率即为
材料的弹性模量E。
若在此阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完
全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(σ。)。一般
对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。
2、屈服阶段
超过比例极限之后,应力与应变不再成正比,当载荷增加到一定值时,应力
几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象称为
屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限(σ)。
实验曲线在屈服阶段有两个特征点,上屈服点B和下屈服点B’(见图五),
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