材料力學實驗
實驗二拉壓實驗
實驗日期：2018.10.29
一、 實驗目的
1、 測定低碳鋼（q235）拉伸最大載荷fm、拉伸強度rm、下屈服強度rel、斷後伸長率a、斷後收縮率z。
2、 觀察低碳鋼拉伸過程中各種現象（屈服、頸縮等），並繪製拉伸曲線。
3、 測定低碳鋼(q235)壓縮時下壓縮屈服強度relc，繪製壓縮曲線。
4、 測定鑄鐵壓縮時最大壓縮力f、抗壓強度rmc，繪製壓縮曲線。
二、 實驗裝置
1、 電子萬能試驗機
2、 應變式引伸計（標距50mm）
3、 計算機資料採集系統及實驗軟體
4、 游標卡尺
三、 實驗原理
利用拉伸試驗機產生的靜拉力（或靜壓力），對標準試樣進行軸向拉伸（或壓縮），同時連續測量變化的載荷和試樣的伸長量，直至斷裂（或破裂），並根據測得的資料計算出有關的力學效能指標。
四、 實驗步驟
1、碳素鋼拉伸
（1）用游標卡尺和分規測量試樣的直徑d0和標距l0。在標距**及兩條標距線附近各取截面進行測量。
（2）在控制計算機上開啟拉伸實驗軟體，進人到實驗程式介面，如圖所示。
（3）啟動電子萬能實驗機。
（4）檢查橫樑運動。如圖3- 6所示，在橫樑調整欄中選擇合適的下橫樑公升降速度。點選橫樑(上公升]或(下降]按鈕，觀察下橫樑行走方向是否正確。
（5）輸入試樣引數。在試樣引數欄中填人試樣標距l0和直徑d0，
（6）負荷顯示框清零。此時實驗機未加載荷，在負荷顯示框下方點選清零按鈕，使顯示框的負荷數值歸零。注意，加載荷後不得使用此按鈕。
（7）安裝試樣。將拉伸試樣一端裝入上夾頭，旋轉手柄，夾緊。只夾住試樣端頭30 mm即可。上公升橫樑，將試樣的下端30 mm匯入下夾頭，夾緊。
（8）安裝引伸計。將引伸計的兩刀口裝卡在試樣中段，用皮筋或彈簧固定，限位小圓柱與上刀口臂之間應留不大於0.3 mm縫隙。
（9）在實驗介面中將「試驗速率」設為5 mm/ min。
（10）在實驗前將變形顯示框清零，位移顯示框清零，負荷顯示框不清零。
（11）上述實驗準備工作完畢後，請實驗指導教師檢查一遍無誤後，即可開始實驗。
（12）點選[拉伸]按鈕，實驗開始。實驗開始後要有專人操作軟體，並監視實驗執行狀態。
（13）觀察實驗過程。檢視軟體的負荷、受力和位移這3個感測器顯示框，實驗初期數值應都增大，實驗曲線向上延伸。觀察主視窗中應力—應變曲線變化，特別是彈性、屈服、強化和頸縮各階段的特徵。
（14）摘除引伸計。當曲線過屈服段後，再向右延伸3格左右，然後用滑鼠選中「用位移代替變形」(在圖形下方)，再摘除引伸計。
（15）摘除引伸計後，可以加快實驗，將「試驗速率」改為10 mm/ min。
（16）繼續觀察實驗圖形，當實驗曲線下降(負荷下降)時，**試樣的頸縮現象。
（17）試樣拉斷後，點選[停止]按鈕。在檔案選單下儲存本實驗。
（18）測量資料。卸下拉斷的試樣，將試樣的斷裂部分緊密對接起來，盡量使軸線位於一條直線上，然後做下述測量。
①測量斷後最小直徑du:在頸縮最小處的兩垂直方向上測直徑，用兩者的平均值作為d。②測量斷後標距lu:在軸向上測量試樣斷後的標距。
（19）在軟體的試樣引數欄中將測得的du和lu填人「斷後引數」中。
（20）進人計算欄，點選[計算]按鈕，軟體自動計算並顯示計算結果，再次儲存本實驗。
（21）分析計算結果是否合理，如果合理，在計算介面下選擇需列印的實驗結果專案，然後列印實驗報告。
（22）整理現場，結束實驗。
2、低碳鋼鑄鐵壓縮
（1）測量試樣:用游標卡尺測量低碳鋼和鑄鐵試樣的直徑d和長度l。
（2）開啟實驗軟體:在控制計算機上執行壓縮實驗軟體，進人到實驗介面，如圖所示。
（3）開機，啟動電子萬能實驗機。
（4）檢查橫樑位移速度。
（5）輸入試樣引數:在試樣引數介面中填人試樣直徑d0。
（6）安裝式樣。
（7）負荷欄清零:此時負荷感測器未受載荷，負荷欄的示值應為零。在負荷欄下方單擊[清零]按鈕，顯示框數值置零。
（8）壓頭定位:操作橫樑下降，使壓頭接近試樣，當壓頭與試樣有約1 mm間隙時，停止移動。
注意:當壓頭快接近試樣時，應降低橫樑下降速度到10 mm/min以下，避免壓頭衝擊試樣而造成事故。
（9）進入試驗欄中，將「試驗速率」設為3 mm/min,點選[壓縮]按鈕，實驗開始。
（10）觀察軟體視窗上的實驗曲線變化，低碳鋼試樣與鑄鐵試樣受壓有何不同。
（11）觀察負荷視窗實驗力，對於低碳鋼試樣，載入到70 kn左右停止實驗，解除安裝取下試樣。對於鑄鐵試樣，試樣破壞時實驗力下降，點選[停止]按鈕，解除安裝取下試樣。
注意:壓縮鑄鐵試樣時，不要近距離觀察試樣，以免試樣破壞時有碎屑飛出傷眼。
（12）記錄實驗結果:對於低碳鋼試樣，在負荷變形曲線圖上將滑鼠指標指到下屈服點，即可讀出下壓縮屈服載荷。對於鑄鐵試樣，選中負荷視窗的峰值，讀取最大載荷。軟體也可自動計算。
五、 實驗記錄與結果
1、 低碳鋼拉伸實驗
低碳鋼拉伸曲線
最大載荷fm 31.982kn 拉伸強度rm407.2mpa
下屈服強度rel 281.922mpa 斷後伸長率a 30.0%
斷後收縮率z 67.5%
2、 低碳鋼與鑄鐵壓縮
低碳鋼壓縮曲線
下壓縮屈服強度relc 320.076mpa
鑄鐵圧縮曲線
最大壓縮力f 58.338kn 抗壓強度rmc 742.8mpa
六、 結果分析與討論
低碳鋼是塑性材料，而鑄鐵是脆性材料。相同規格的兩種材料受壓時，它們內部應力處處相同，但是低碳鋼抗壓能力非常強，且抗拉抗壓能力相當，所以最後會被壓扁（雖然失效但是不會斷裂）。而鑄鐵的抗壓能力遠遠大於抗拉能力，最後會被內部的正應力（參考應力狀態分析相關內容）給拉斷，斷口呈斜45度角。
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