金属材料静态力学性能测试.doc

金属材料静态力学性能测试
一、实验目的和内容
1、测定金属材料的拉伸、压缩和扭转时力学性能参数，如屈服极限,强度极限等；
2、观察实验现象,并比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的变形及破坏形式.
3、比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的力学性能特点。
二、实验名称
拉伸试验，压缩试验,扭转实验。
三、实验设备
电子式万能材料试验机（WDW3100型)
电子扭转试验机
l0
d0
游标卡尺
四、试件
1、拉伸试验所采用的试件
试件采用两种材料：低碳钢和铸铁。低碳钢属
于塑性材料;铸铁属于脆性材料。试件的外形如图
1所示.本实验采用的试件是GB228—87规定的“标
准试件"中的一种。试件的标距等截面测试部分长度
，直径。

图1 拉伸试件
2、压缩试验所采用的试件
试件的形状如图2所示,本实验采用的试件是国际规定的“标准试件”中的一种.
h0
d0

图2 压缩试件
3、扭转试验所采用的试件
采用标准试件，类似拉伸试件。
五、实验原理
拉伸实验原理：

压缩实验原理：

扭转实验原理：

六、实验方法及步骤
（一）拉伸试验
测定一种材料的力学性能，一般应用一组试件（3~6根）来进行,而且应该尽可能每一根试件都测出所要求的性能.我们主要是学习试验方法，所以我们测定低碳钢σs、σb、δ、ψ的拉伸试验只用一根试件来进行。其试验步骤如下：
1、测量试件尺寸，主要是测量试件的直径和标距。在标距部分取上、中、下三个截面，对每一个截面用游标卡尺（精度0。02mm）测量互相垂直方向的直径各一次，取其平均值最小截面处的平均直径作为试件的直径。
2、顺时针旋转钥匙打开试验机。
3、用远控盒调整上下夹头的位置,将试件装在实验机的夹具上.
4、打开实验软件,先点联机按钮，然后设置参数.点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等.
5、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。
6、点击“试验开始"按钮,开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。
7、试件被拉断后取下试件,量取拉断后的标距和颈缩处的直径。填入到软件中出现的对话框里。
8、查看并保存数据。
9、实验结束后,点击“脱机”按钮，关闭实验软件。然后关闭试验机及计算机。
（二）压缩试验
1、测量试件的尺寸.用游标卡尺测量相互垂直方向的直径各一次，取其平均值作为试件的直径。
2、将试件放在实验机上下两个压头之间，开动实验机进行实验。
3、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。
4、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。
5、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象.
6、试件被压断（铸铁压断，而低碳钢过屈服或规定的载荷值)点击“实验结束"按钮,停止实验,
7、查看并保存数据.
9、上升移动横梁取下试件。实验结束后，点击“脱机”按钮,关闭实验软件，然后关闭试验机及计算机。
（三）扭转实验
1、测量试件直径，打开试验机电源预热仪器。
2、将试件安装于机器夹头中,并夹紧。
3、打开实验软件，点击试样录入按钮输入试验材料、试验方法、试验编号、试样参数等。点击参数设置按钮,输入试验速度和转动夹头的转动方向、选择是否计算、试验结束条件等。
4、选择试验编号，将扭矩、扭角、转角清零。点击试验开始按钮开始试验。对于低碳钢试件在过屈服阶段后可逐渐加快试验速度。
5、当试件被扭断时，停止试验，将试件取下。
6、查看并保存数据。
7、点击“脱机”按钮，关闭实验软件.关闭试验机及计算机.
七、实验数据
（一）、拉伸试验
1、试验数据记录
将测得的试件尺寸的原始数据填入表1中,将通过实验测得的试验数据填入表2中。
表1 试件尺寸原始数据(单位:mm）
材
料
标距
l0
原始直径d0
截面面积
A0
拉断处直径
d1
断口处截面积
A1
拉断处的标距
l1
截面Ⅰ
截面Ⅱ
截面Ⅲ
最小处平均值
(1）
（2）
(1）
（2)
(1)
(2)
（1）
(2）
平均
低碳钢

铸
铁

表2 测试数据
材料
屈服载荷（N）
最大载荷（N）
低碳钢

铸铁

2、写出实验数据的处理过程，并将实验结果填入表3中。
数据的处理过程：
（1）屈服极限的计算过程
低碳钢：
（2）强度极限的计算过程
低碳钢:
铸铁:
（3）延伸率的计算过程

（4）断面收缩率的计算过程

表3 实验结果
材料
屈服极限（MPa）
强度极限（MPa）
延伸率
断面收缩率
低碳钢

铸铁

(二）压缩试验
1、将试验测试数据填入表4
2、写出实验数据处理的过程.
（1)低碳钢的屈服极限的计算过程

（2)铸铁的强度极限的计算过程

3、将计算结果填入表4
表4 测试数据及实验结果

材 料
原始直径（mm)
截面积
(mm2）
屈服极限
（N）
屈服极限（MPa)
最大载荷
（N）
强度极限(MPa)
（1）
(2）
平均
低碳钢

铸 铁

（三)扭转试验
1、试验数据记录
试件尺寸的原始数据填入表5中,通过实验测得的试验数据填入表6中。
表5 试件尺寸原始数据(单位：mm)
材
料
原始直径
截面面积

截面Ⅰ
截面Ⅱ
截面Ⅲ
最小处平均值
（1）
（2)
（1）
（2)
(1)
(2)
低碳钢

铸
铁

2、写出实验数据的处理过程，并将实验结果填入表6中
(1）低碳钢的剪切屈服极限的计算过程

（2）低碳钢的剪切强度极限的计算过程

（3)铸铁的剪切强度极限的计算过程

表6 测试数据及实验结果
材料
屈服扭矩
（Nm）
剪切屈服极限
（MPa）
最大扭矩
(Nm）
剪切强度极限
（MPa）
低碳钢

铸铁

八、实验综合分析（包括对现象，所留数据比较，材料不同变形的优缺点，强度指标塑性指标的比较等，可以采用照片，图表，等方法来表述。）：
(综合三个实验的结果分析低碳钢和铸铁在拉伸、压缩和扭转时的力学性能)

学生可以发挥,但至少要包含以上内容。
本次的实验报告在扭转试验完成后一周内交齐。

力学实验教学中心
2009—3-2