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1、 机械性能实验一实验目的1 测定低碳钢拉伸时的屈服极限ssl ，强度极限sb ，断后伸长率d和断面收缩率c；2 测定铸铁拉伸时的强度极限sb ；3 观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等），并绘出拉伸曲线；4 观察并比较低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象；5 观察并比较低碳钢、铸铁扭转时的变形和破坏现象；6 熟悉试验机和其他有关仪器的使用。二实验仪器和设备1. CSS-44000电子万能材料试验机；2. 扭转试验机3 游标卡尺及划线机4. 拉伸试件、压缩试件、扭转试件。三实验原理和方法1. 拉伸实验原理和方法由拉伸试验来确定低碳钢材料的拉伸力学性能ssl 、sb 、d、c 和铸
2、铁材料的拉伸力学sb。由材料力学知 首先，将被测材料按国标（GB6397-86）加工成标准试件，再根据（GB228-87）对其进行测定，用电子万能试验机进行加载。试验时，利用CSS-44000电子万能试验机的计算机操作系统，输入有关参数，不但可以绘出被测材料的拉伸曲线图，同时可以计算出ssl 、sb 、d、c。下图分别为低碳钢和铸铁的拉伸图。对于低碳钢，屈服阶段（B-C）常呈锯齿形。上屈服点B受变形速度和试件形式等影响较大，而下屈服点B则比较稳定。故工程上均以 B点对应的载荷作为材料的屈服载荷Ps ，称为下屈服载荷Psl。过了屈服阶段，继续加载，曲线上升，直至载荷达到最大值，这时试件中的名义应
3、力达到最大值。D点的工程应力即为材料的强度极限sb。过了D点，拉伸曲线开始下降，这时可观察到试件在某一截面附近产生的局部变形，既有颈缩现象，直至E点试件断裂。对于铸铁，由于拉伸时的塑性变形很小，因此在变形（主要是弹性变形）很小时，就达到了最大载荷，而突然断裂，没有屈服阶段和颈缩现象。其强度极限sb即为试件断裂时的工程应力。2. 拉伸实验步骤 试件准备* 低碳钢试件(a). 在低碳钢试件长度L0=100mm的标距内，用刻线机每隔10mm刻一圆周线，即在长度标距内均匀地分为10格，以便观察试件变形沿轴向分布的情况和计算断后伸长率。铸铁试件不需要划圆周线。(b). 用游标卡尺在标距两端和中间部位，分
4、别沿互相垂直的两个方向各测量一次直径，并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。* 铸铁试件用游标卡尺在试件两端和中间部位，分别沿互相垂直的两个方向各测量一次直径，并计算这三处的平均值，取其最小值作为试件直径d0。分别对低碳钢试件、铸铁试件进行试验。 试验机准备 根据CSS-44000电子万能试验机的试验步骤，打开EDC系统，打开计算机，根据计算机提示（或根据计算机操作详细说明）输入有关参数，系统进入试验状态。 安装试件 先将试件装夹在上夹头中，然后使用手动盒升降旋扭移动横梁至合适位置，把试件下端夹持在下夹头中。 进行实验 根据计算机提示（或根据计算机操作详细说明）进行试验，直至试件拉
5、断，系统退出试验状态。对于低碳钢试件则进行下一步；对于铸铁试件则根据计算机提示打印拉伸曲线图和试验结果。(5) 低碳钢试件断后标距测量和断口直径测量（铸铁没有这一步） (a). 测量断后标距将被拉断试件的两段断口对齐并靠紧，如果断口到邻近标距点的距离大于1/3L0，则用游标卡尺直接测量断后的标距长度，此长度即为L1。若断口到邻近标距点的距离小于1/3L0，则需进行断口移中计算，计算所得长度即为断后标距L1。(b). 测量断口直径在断口处（即颈缩最细处）沿互相垂直方向各测量一次直径，取其平均直径d1。将L1、d1根据计算机提示输入。根据计算机提示打印出低碳钢的拉伸曲线图和试验结果。 四压缩、扭转
6、实验原理和方法本次实验对压缩和扭转实验的要求是观察其变形过程和破坏现象，因此实验原理和方法不在此祥叙。五思考题1. 测定材料的力学性能为什么要用标准试件？2. 材料拉伸时有哪些力学性能指标？3. 测定断后伸长率d时，若断面邻近标距点的距离小于或等于L0/3时，应如何处理？4. 试述低碳钢、铸铁拉伸、压缩、扭转时各由哪种应力引起破坏，为什么？5. 规定微量塑性伸长应力指标sp、sr、st是在受力还是在卸力的情况下测定的？sp0。2和sr0。2有何区别？实验记录参考表1试件原始尺寸材 料 标 距 L0（mm） 直 径d0 （mm） 最小横截面 面积A0 （mm） 截面 截面 截面12平均12平均12平均低碳钢铸铁 /2。实验数据 材料 屈伏载荷 （N） 最大载荷 （N）拉断后标距 （mm） 颈缩处直径 （mm）颈缩处横截面面积 （mm2） 低碳钢 1 2平均 铸铁 / / / /3试验结果 材 料 强度指标 塑性指标 断口形状 ssl（MN/m2） sb （MN/m2） 低碳钢 铸铁 / / /压缩、扭转实验不做试验报告。4