材料分析实验金属拉伸与压缩实验教师：于万秋
教师：于万秋
实验目的实验仪器金属拉伸实验四、金属压缩实验五、预习思考题
一、实验目的 二、实验仪器 三、金属拉伸实验 四、金属压缩实验 五、预习思考题
一、实验目的1.测试典型塑性材料低碳钢在拉伸与压缩时的机械性能并掌握低碳钢材料基本力学性能指标的测试2.观察和分析低碳钢材料在拉伸与压缩过程中的各种现象如材料变形及破坏断口特点。3.掌握电子万能试验机的使用方法
1. 测试典型塑性材料低碳钢在拉伸与压缩时的机械性能， 并掌握低碳钢材料基本力学性能指标的测试。 2. 观察和分析低碳钢材料在拉伸与压缩过程中的各种现象， 如材料变形及破坏断口特点。 3. 掌握电子万能试验机的使用方法。 一、实验目的
二、实验仪器电子万能试验机，游标卡尺电子万能试验机简介CSS-44100系列电子万能试验机由主机、附件、计算机系统和数字控制器组合而成，是先进的机械设计技术与现代微电子技术结合的产物。主机的结构组成主要有负荷机架、传动系统、夹持系统与位置保护装置（如图1所示）
CSS-44100系列电子万能试验机由主机、附件、计算机 系统和数字控制器组合而成，是先进的机械设计技术与现代 微电子技术结合的产物。 主机的结构组成主要有负荷机架、传动系统、夹持系统 与位置保护装置(如图1所示) 。 电子万能试验机简介 二、实验仪器 电子万能试验机, 游标卡尺
长春试验机研究所3459-22689101112131415can161718图150KN100KN 200KN双空间主机结构图1.位移编码器2.上横梁3.万向联轴节4.防尘罩5.拉伸夹具6.立柱9.活动横梁10.上压头7.滚珠丝杠副8.负荷传感器11下压板12.弯曲试台13.工作台14.轴承组15.圆弧齿形带16.大带轮17.减速装置18.底板19.导向节20.限位杆21.限位环
1．位移编码器 2．上横梁 3．万向联轴节 4．防尘罩 5．拉伸夹具 6．立柱 7．滚珠丝杠副 8．负荷传感器 9．活动横梁 10．上压头 11．下压板 12．弯曲试台 13．工作台 14．轴承组 15．圆弧齿形带 16．大带轮 17．减速装置 18．底板 19．导向节 20．限位杆 21．限位环
三、金属拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。由实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。3.1夹头及试件试验机的夹头有各种形式，一般采用夹板式，如图2-1：试件所用的夹板如图2-2所示。颜形爽投达图2-1夹板式夹头图2-2用于圆形截面试件的夹板
三、金属拉伸实验 拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。由实验 所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷 的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这 些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。 3.1夹头及试件 试验机的夹头有各种形式，一般采用夹板式，如图2-1；试件所用的 夹板如图2-2所示。 图2-1 夹板式夹头 图 2-2用于圆形截面试件的夹板
金属材料拉伸实验常用的试件形状如图3a所示。图中工作段长度1称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，lo=5d或l=10do。对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件图3b）d6图3a圆形截面：b）矩形截面
金属材料拉伸实验常用的试件形状如图3a)所示。图中工作段长度l0 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部 分是为了便于装入试验机的夹头内。为了使实验测得的结果可以互相比 较，试件必须按国家标准做成标准试件，l0＝5d0或l0 ＝10d0。对于一般 板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件图3b) 。 图3 a)圆形截面; b)矩形截面
3.2实验原理1）：低碳钢的拉伸图图4为低碳钢试件的拉伸图。由图可见，在拉伸试验过程中，低碳钢试件工作段的伸长量/与试件所受拉力F之间的关系，大致可分为以下四个阶段。FIII滑移线E颈4缩A0N,AleAAle图4低碳钢的拉伸图
1）．低碳钢的拉伸图 3.2 实验原理 图4为低碳钢试件的拉伸图。由图可见，在拉伸试验过程中，低碳 钢试件工作段的伸长量l与试件所受拉力F之间的关系，大致可分为以 下四个阶段。 图4 低碳钢的拉伸图
第I阶段弹性变形阶段试件受力以后，长度增加，产生变形，这时如将外力卸去，试件工作段的变形可以消失，恢复原状，变形为弹性变形。外力与变形之间成正比，拉伸图呈一直线。第五阶段屈服阶段或流动阶段弹性变形阶段以后，试件的伸长显著增加，但外力却滞留在很小的范围内上下波动。这时低碳钢似乎是失去了对变形的抵抗能力，外力不需增加，变形却继续增大，这种现象称为屈服或流动。第Ⅲ阶段强化阶段过了屈服阶段以后，继续增加变形，需要加大外力，试件对变形的抵抗能力又获得增强。力与变形之间不再成正比，呈现着非线性的关系。第IV阶段局部变形阶段当拉力继续增大达某一确定数值时，可以看到，试件某处突然开始逐渐局部变细，形同细颈，称颈缩现象。颈缩出现以后，变形主要集中在细颈附近的局部区域
第 Ⅰ 阶段 弹性变形阶段 试件受力以后，长度增加，产生变形，这时如将外力卸去，试件工 作段的变形可以消失，恢复原状，变形为弹性变形。外力与变形之间成 正比，拉伸图呈一直线。 第 Ⅱ 阶段 屈服阶段或流动阶段 弹性变形阶段以后，试件的伸长显著增加，但外力却滞留在很小的 范围内上下波动。这时低碳钢似乎是失去了对变形的抵抗能力，外力不 需增加，变形却继续增大，这种现象称为屈服或流动。 第 Ⅲ 阶段 强化阶段 过了屈服阶段以后，继续增加变形，需要加大外力，试件对变形的 抵抗能力又获得增强。力与变形之间不再成正比，呈现着非线性的关系。 第 Ⅳ 阶段 局部变形阶段 当拉力继续增大达某一确定数值时，可以看到，试件某处突然开始 逐渐局部变细，形同细颈，称颈缩现象。颈缩出现以后，变形主要集中 在细颈附近的局部区域
2）：低碳钢拉伸时的力学性能低碳钢的拉伸图反映了试件的变形及破坏的情况，但还不能代表材料的力学性能。因为试件尺寸的不同，会使拉伸图在量的方面有所差异，为了定量地表示出材料的力学性能，将拉伸图纵、横坐标分别除以A及lo，所得图形称为应力-应变图-图），=F/A，=△l/lo。图5为低碳钢的应力一应变图。由图可见，应力一应变图的曲线上有n个特殊点（如图中a、b、c、e等），当应力达到这些特殊点所对应的应力值时，图中的曲线就要从一种形态变到另一种形态6°666Ca&eS图5低碳钢的应力一应变曲线
2）．低碳钢拉伸时的力学性能 低碳钢的拉伸图反映了试件的变形及破坏的情况，但还不能代表 材料的力学性能。因为试件尺寸的不同，会使拉伸图在量的方面有所 差异，为了定量地表示出材料的力学性能，将拉伸图纵、横坐标分别 除以A0及l0，所得图形称为应力 - 应变图（- 图）， = F/A0， = l/ l0。图5为低碳钢的应力—应变图。由图可见，应力—应变图的曲 线上有n个特殊点（如图中a、b、c、e等），当应力达到这些特殊点 所对应的应力值时，图中的曲线就要从一种形态变到另一种形态。 图5 低碳钢的应力－应变曲线