拉压试验.docx

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拉压试验

拉伸压缩试验

一、实验前预习及准备要求

1、认真熟悉教材中与拉伸压缩相关知识内容，阅读实验指导书中拉伸压缩实验的各个环节步骤，对思考题进行初步理解，力求带着问题进入实验。

2、需携带实验指导书、原始记录单（可预先列出需记录数据的项目）及相应计算工具。

二、实验目的

1、通过实验了解掌握强度指标：

强度极限σb、拉伸屈服极限σs；塑性指标：

断后延伸率δ、断面收缩率ψ的测取方法及过程，更深刻理解理论知识部分。

2、通过上述实验性能指标的测定及计算，比较低碳钢和铸铁式样在实验中的变形和破坏特征，进一步了解塑性材料和脆性材料的力学性能。

三、试样的制备

拉伸试样：

按照GB/T228-2002要求制备。

压缩试样：

按照GB/T7314-2005要求制备。

（见图一）。

在将要做的四项试验中，只有低碳钢拉伸试验除测定强度指标σs、σb外还需测定塑性指标δ、ψ。

它的试样根据国标规定分长试样（Lo=10d0）和短试样（Lo=5d0）两种。

　　　　　　（a）拉伸试样（b）压缩式样

　图　一

五、实验原理：

1、低碳钢拉伸试验:

【屈服极限】（屈服强度）：

（Mpa）

式中：

Ps--下屈服力；So--试样原始横截面面积；So=πd02/4。

d0--原始横截面直径。

【强度极限】（抗拉强度）：

（Mpa）

式中：

Pb---最大力。

【断后伸长率】：

X100%

式中：

Lo--原始标距；L1--断后标距。

【断面收缩率】：

X100%

式中：

So--原始横截面面积；S1--断后最细处横截面面积；S1=πd12/4。

d1--断后最细处横截面直径。

2、铸铁拉伸试验:

【强度极限】（抗拉强度）：

（Mpa）

3、低碳钢压缩试验:

【屈服极限】（屈服强度）：

（Mpa）

4、铸铁拉伸试验:

强度极限】（抗压强度）：

（Mpa）

将四项试验曲线综合画到一起（见图二），可看到两个现象：

⑴低碳钢拉伸和压缩试验中得到的屈服极限值σs（拉）、σs（压）比较接近；⑵铸铁拉伸和压缩试验中得到的强度极限值：

3~5（倍）。

根据上述现象深入理解解工程中低碳钢强度计算公式：

σ≦［σ］对拉伸和压缩时都可使用的原因，而铸铁只使用压缩强度计算。

（a）拉伸（P-ΔL）曲线（b）应力应变（σ-ε）曲线

图　二

六、实验设备

主要介绍微机控制电子万能试验机（见图三）

实验前准备工作：

连接电缆线；打开空气开关；打开钥匙开关，试验机正常启动后进入试验机控制界面；打开电脑显示器；打开电脑主机开关；运行试验程序，进入试验软件主界面。

图　三微机控制电子万能试验机

图　四试验机控制界面图　五远控盒

图六软件主界面

试验机的控制界面（见图四），为了节省时间操控试验机横梁，可通过按动F3键将速度值由0.05mm/min调到100mm/min。

图中的‘0’、‘1’、‘2’三个键可实现对‘试验力’、‘变形’、‘位移’三项内容进行清零。

远控盒（见图五）用于控制横梁。

对横梁‘升、降、停止’的操控在三处（试验机控制界面、远控盒、软件主界面）都可进行，而只有远控盒上的调速旋钮可在横梁运动中进行无级变速调速，顺时针加速，逆时针减速。

软件主界面（见图六），‘参数设置’‘试样录入’‘数据管理’是三个重要窗口。

‘试验力’---试样承受的载荷。

‘位移’---横梁移动距离。

‘时间’---记录实验开始后的时间。

‘力的峰值’---试样承受的最大载荷。

‘试样信息’---可查阅已录入的试样参数是否正确。

‘结果信息’---试验结束后，自动显示实验结果数据。

‘横梁速度’---在实验中可通过输入需要的数据，按‘确定’，可改变横梁的移动速度。

‘清零’---实现清零。

七、实验操作过程

1、低碳钢拉伸试验：

直径φ8低碳钢试样，当载荷达15KN左右时屈服，22KN左右时拉断。

⑴测定试样横截面直径d0及确定原始标距Lo：

根据GB/T2975，选圆形横截面的长比例拉伸试样（标距Lo=10d0），在试样中间段（80%之内）选三处截面，在每个截面的两个垂直

图七确定直径d0及原始标距Lo

方向各测量一次，取其平均值，三处平均直径中数值最小的作为计算直径d0。

采用变通办法确定标距Lo：

在游标卡尺上确定标距长Lo=10d0，然后用卡尺尖角（用于测量内部尺寸）在试样左右两端确定出两个L。

，即四个标点印记，校对准确后将四个印记用黑色水性笔画到整个圆周（见图七）。

采用这一办法目的：

在测取断后L1时，使试验后的断口尽量处于标距中间，即断口偏于左，则选左边标距的标点印记，偏于右，则选右边标距的标点印记。

⑵装夹试样。

先将试样上端放入上夹钳的V型槽内轻轻夹住，然后将下夹钳开口开到最大，并操控横梁上升（尽量避免下夹钳端面顶到试样），到位后将上、下夹头全部拧紧。

⑶试样录入：

点击‘试样录入’，打开窗口（见图八），带星号的栏内必须填写，选择‘金属’、‘拉伸’、‘1’、‘圆形’。

‘输入试样参数：

’内的引伸计是用于测定材料自身的物理量---弹性模量E，在没有要求测E时可以不填写。

‘试样序号’可以不填（在实际生产中测试一组相同尺寸试样时才需填写）。

‘原始标距’填‘Lo’，‘直径’填‘d0’。

然后点击‘保存’、‘关闭’，返回主界面。

⑷试验参数设置。

点击‘参数设置’，打开窗口进入第一页（见图九）：

‘初试验力值’：

绘制实验曲线起始值（填较小数值即可，填0可能引起曲线异常）。

初试验速度’：

实验开始时横梁运行速度，横梁以上部分为上空间，以下为下空间。

点击‘下一步’，进入第二页（见图十）：

在需选择指标前的方框内打上‘√’。

点击‘下一步’，进入第三页（见图十一）：

‘加载方式’中的‘结束方式’是最重要的参数，本实验需选择‘断裂百分比’为≤55%（如果选择大65%，有可能在试样没有被拉断之前，实验结束）即可。

如果想改变参数，例如选‘试验力’则必须点击‘修改’键，所选择的数据才能替换掉‘控制步骤’中原有的数据。

‘保载方式’是用于测试高温性能指标，故不需填写。

‘附加结束方式’中的‘最大试验力值’是为了保护试验机的界限值，1吨力=104牛顿，根据最大承载力填写。

点击‘下一步’进入第四页（图十二），不需改动。

点击‘下一步’进入第五页（图十三），主要描述试验曲线相邻两点在横坐标及纵坐标上的增量。

一般不需改动。

没有‘下一步’，点击‘关闭’，返回软件主界面。

⑸清零。

可在试验机的控制界面上按动‘0’、‘1’、‘2’三个键可实现对‘试验力’、‘变形’、‘位移’三项内容进行清零。

也可在软件主界面上点击4个‘清零’键完成清零。

⑹开始试验。

点击‘试验开始’，如果横梁按5mm/min速度运行则需半小时左右完成。

为了节省时间，并且不影响实验数据，可在实验的弹性阶段和屈服阶段结束后，将横梁运行速度改为25~30mm/min，点击‘确定’。

在颈缩阶段可用手机录制下来作为资料保存。

⑺实验结束。

‘结果信息’将数据显示出来，另外可在‘数据管理’窗口读取数据。

点击‘数据管理’进入窗口（见图十四），点击‘分析’，再将‘最大力’和‘下屈服力’之前方框里打上‘√’，则试验曲线上由红点指出‘最大力’Pb及‘下屈服力’Ps的数值，进行记录（在正式试验中可点击‘报表’进行试验结果的输出打印）。

最后卸下试样，将两部分对接好后，进行‘断后标距’L1和‘断后直径’d1的数据测量和记录。

图八试样录入窗口

图九参数设置窗口第一页

图十参数设置窗口第二页

图十一参数设置窗口第三页

图十二参数设置窗口第四页

图十三参数设置窗口第五页

图十四数据管理窗口

2、铸铁拉伸试验：

对直径φ8铸铁试样，当载荷达6~8KN时即被拉断。

⑴测定试样横截面直径d0。

⑵装夹试样，与低碳钢拉伸试验相同。

⑶试样录入：

点击‘试样录入’，打开窗口，‘编号’顺延填写，录入‘d0’，点击‘保存’、‘关闭’，返回主界面。

⑷试验参数设置。

点击‘参数设置’，打开窗口进入第三页，将‘结束方式’选择‘断裂百分比’，具体数值不限（一般到达‘最大试验力’时即发生断裂）。

其它参数与低碳钢拉伸试验相同。

点击‘关闭’，返回主界面。

⑸清零。

点击‘试验开始’。

⑹试验结束后，点击‘数据管理’，查出‘最大力’Pb数值，并记录。

3、低碳钢压缩试验：

直径φ14试样，Ps大约50KN，直径φ16试样，Ps大约60KN。

⑴测定试样横截面直径d0。

⑵装夹试样。

在下空间将试样放在下压头上，操控横梁将上压头调到距试样≤1mm。

⑶试样录入：

点击‘试样录入’，打开窗口，‘编号’顺延填写，将‘试验方法’改填成‘压缩’。

录入‘d0’，点击‘保存’、‘关闭’，返回主界面。

⑷试验参数设置。

点击‘参数设置’，打开窗口进入第三页，将‘结束方式’选择‘试验力’，选择具体数值要大于屈服力Ps（如：

选80KN）。

其它参数与低碳钢拉伸试验相同。

点击‘关闭’，返回主界面。

⑸清零。

点击‘试验开始’。

⑹试验结束后，点击‘数据管理’，查出‘屈服力’Ps数值，并记录。

如果在试验曲线的屈服阶段没有形成波动低点，可按鼠标右键，选择‘采样跟踪点’，此时试验曲线出现一个小黑点游动，拖动按鼠将小黑点置于屈服阶段内相应点处，其纵坐标的数值即确定为Ps，并进行记录。

4、铸铁压缩试验：

直径φ8试样，Pb≈6~8KN左。

⑴测定试样横截面直径d0装夹试样，与低碳钢压缩试验相同。

。

⑵试样录入：

进入‘试样录入’窗口，‘编号’顺延填写，录入‘d0’，返回主界面。

⑶试验参数设置。

点击‘参数设置’，打开窗口进入第三页，将‘结束方式’选择‘断裂百分比’，具体数值选在80~90%（铸铁压缩是沿着45∘左右形成破坏面，百分比数值选择过小，会将已有两部分压成更多碎块，从而无法观察沿45∘左右形成破坏面的现象）。

其它参数与低碳钢压缩试验相同。

点击‘关闭’，返回主界面。

⑷清零。

点击‘试验开始’。

⑸试验结束后，点击‘数据管理’，查出‘最大力’Pb数值，并记录。

八、思考题

1、比较低碳钢在拉伸、压缩试验中得到的‘屈服极限’，并思考为什么对应低碳钢材料的强度条件σ≦［σ］，在‘拉伸’和‘压缩’情况下都可进行强度计算。

2、比较铸铁在拉伸、压缩试验中得到的‘强度极限’，并思考为什么对应铸铁材料的强度条件σ≦［σ］，只进行‘压缩’强度计算，不进行‘拉伸’强度计算。

3、观察铸铁在拉伸、压缩试验中得到破坏断面的形状和位置，并思考造成此结果的原因。

4、低碳钢拉伸曲线在弹性变形阶段内是严格直线吗？

为什么说弹性模量E就是该段直线的斜率？

5、实验曲线上的σs和σb是试样此时在此点的真实应力吗?

6、实验机上下夹钳夹紧试样的工作原理是什么?

7、实验机上行程开关的作用是什么？

九、书写实验报告要求

1、要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭。

2、叙述清楚实验的目的、原理及做实验使用的设备、工具。

3、记述清楚试验的具体步骤环节（主要是低碳钢拉伸试验）。

4、将实验原始记录认真誊写清楚。

5、根据公式计算“四项试验”涉及到的七个力学指标，再加上材料本身物理性质决定的弹性模量E。

低碳钢拉伸：

σs（拉）、σb（拉）、δ、ψ和E。

低碳钢压缩：

σs（拉）。

铸铁拉伸：

σb（拉）。

铸铁压缩：

σb（压）。

要求写清每一个指标对应的‘实验材料’、‘试验方法’，并将具体试验数据代入计算。

6、根据思考题1、2进行代数计算，从而理解低碳钢和铸铁各自‘强度条件’的应用范围。

十、实验数据记录

在原始记实验数据录单上需记录的数据项目（见图十七）。

沈阳工程学院

原始实验数据记录单

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拉伸试验：

低碳钢：

d0=（mm）；Lo=（mm）；Ps=（N）；

Pb=（N）；d1=（mm）;L1=（mm）。

铸铁：

d0=（mm）；Pb=（N）。

压缩试验：

低碳钢：

d0=（mm）；Ps=（N）。

铸铁：

d0=（mm）；Pb=（N）。

思考题：

①低碳钢：

X%=；②铸铁：

=（倍）

指导教师签名：

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图十七需记录数据项目