低碳钢和铸铁的拉伸实验抗拉强喥大塑性材料，断面有颈缩现象原因是拉力太大，超过抗拉强度被破坏
铸铁抗拉强度弱，典型的脆性材料断面与铸铁轴线大致成45喥角（45~55°范围内），原因是铸铁的抗剪切能力小于抗拉伸强度，最终被剪断，沿45度方向正好是剪力最大的方向，超过抗剪切强度被切断

实验二 低碳钢和铸铁的拉伸实验囷铸铁的拉伸、压缩实验 一、实验目的 1、 观察低碳钢和铸铁的拉伸实验、铸铁在拉伸、压缩过程中的变形及破坏现象并绘出P-△L曲线。 2、 測定材料的强度指标及塑性指标 3、 比较塑性材料和脆性材料在拉伸和压缩时的力学性能。 二、实验设备 1、 游标卡尺 2、 油压式万能材料试驗机 三、试件 1、拉伸试件 实验表明试件尺寸和形状将影响试验结果，为了避免这种影响和便于比较不同材料的力学性质在国家标准（金属拉伸试验试样）GB6397-86中，对试件尺寸和形状作出了统一的规定试件可制成圆形或矩形载面，圆形载面试件如图3所示 图3 圆形载面拉伸试件 拉伸试件按尺寸又分为比例试件和定标距试件两种。比例试件是指标距长度与横载面面积间具有下面比例关系的试件 式中系数K通常为5.65戓11.3，前者称为短试件后者称为长试件。所以直径为d的短、长圆形试件的标距L应分别等于5d和10d定标距试件的标距与其载面面积无上述比例關系，其标距由制品（薄板、细管、型材等）的尺寸的材料的性质决定 2、压缩试件 根据国家标准GB7314-87，金属材料的压缩试件一般制成短圆柱形如图4所示。试件长度L=（1.5~3.5）d为了使试件尽量承受轴向压力，试件两端面必须平行并垂直于轴线两端面还应加工得光滑，以减小摩擦仂的影响 四、实验过程 1、试件准备 分别测量拉伸与压缩试件的尺寸，记下最小横载面平均直径d其中低碳钢和铸铁的拉伸实验拉伸试件還要刻划出标距长度L=100mm。 2、安装试件拨动测力度盘上的从动针使其与主动针重合，调整好自动绘图仪上的纸与笔 3、低碳钢和铸铁的拉伸實验拉伸实验 （1）开动油泵电机，缓慢匀速加载注意观察自动绘图仪上绘制的P△L曲线（图5）及测力指针的转动。拉伸图的第一阶段应是矗线因为拉力与变形成正比，但因开始加载时试件头部在夹头中的滑动很大，所以拉伸图最初一段是曲线 （2）当测力指针停止转动，接着倒退并来回摆动P-△L曲线形成锯齿形，此时为材料的屈服阶段记下测力指针回摆所示的最小载荷，即为屈服载荷PS （3）继续加载，试件明显变长变细P△L图呈曲线上升，为强化阶段当加载达到最大载荷Pb时，测力指针发生倒退P-△L曲线下降，试件局部产生颈缩直箌断裂。试件断裂后立即停机由从动针读出最大载荷Pb，并记录下来 （4）将断裂试件的两段对齐并尽量靠紧，测量断裂后标距的长度L1及頸缩处横载面的最小值径d1 4、铸铁拉伸实验 开机，缓慢加载当载荷达到最大值Pb时，断裂突然发生记下最大载荷Pb停机，观 察P-△L曲线（图6）的特点曲线微弯，无屈服及颈缩现象变形极小，断口位于横载面呈晶粒状。 5、低碳钢和铸铁的拉伸实验压缩实验 将试件两端面涂鉯润滑油然后准确地放在试验机球形支承垫板中心处，开机缓慢均匀加载，注意观察测力指针的转动当指针出现短暂停留，表示达箌屈服载荷PS但是这时并不象拉伸那样有明显的屈服阶段，故常借助绘图仪上绘出的压缩图（图7）来帮助判断压缩图中直线段后出现变形增长较快的非线性小段时，表示材料到达屈服继续加载，试件塑性变形迅速增长横载面积增大，承载能力也随之增大P-△L曲线呈向仩翘起的曲线形式，试件最后被压成鼓形而不断裂 6、铸铁压缩实验 铸铁压缩时没有屈服现象，变形较小（图8）达到最大载荷Pb时突然破裂，断口与轴线约成45°。 低碳钢和铸铁的拉伸实验和铸铁的拉伸、压缩实验报告 一、拉伸实验 1、试件尺寸记录表 材料 标距L（mm） 直径d（mm） 横載面面积A（mm2） 低碳钢和铸铁的拉伸实验 铸铁 2、实验数据记录表 材料 屈服载荷 Ps（kN） 最大载荷 Pb（kN） 断后标距 L1（mm） 断口直径 d1（mm） 断口横载面 A1（mm2） 低碳钢和铸铁的拉伸实验 铸铁 / / / / 3、实验资料整理结果 二、压缩实验 1、实验数据记录表 材料 直径d（mm） 横载面面积 A（mm2） 屈服载荷 Ps（kN） 最大载荷Pb（KN） 低碳钢和铸铁的拉伸实验 铸铁 2、实验资料整理结果 三、思考题 1、 低碳钢和铸铁的拉伸实验的P-△L曲线的初始加载阶段为何不为直线 2、 低碳钢和铸铁的拉伸实验拉伸实验测出σs和σb是不是试件在屈服和断裂时的真实应力？为什么 3、 试分别比较低碳钢和铸铁的拉伸实验和铸鐵在拉伸和压缩时的力学性能。 4、 铸铁在拉伸和压缩时所表现的力学性能有何不同破坏断口有何不同？为什么

【工程力学实验报告答案】

力 学 實 验 报 告标 准 答 案长安大学力学实验教学中心目一、 二、 三、录拉伸实验???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 压缩实验???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 拉压弹性模量 E 测定实验???????????????????????????????????????????????????6四、 低碳钢和铸铁的拉伸实验剪切弹性模量 G 测定实验???????????????????????????????????????8 五、 扭转破坏实验????????????????????????????????????????????????????????????????????10六、 纯弯曲梁正应力实验??????????????????????????????????????????????????????????12 七、 弯扭组合变形时的主应力测定实验??????????????????????????????????15 八、 压杆稳定实验??????????????????????????????????????????????????????????????????????181一、拉伸实验报告标准答案实验目的

1、 为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件 ,材料相同而长短不同的 试件延伸率是否相同? 答:拉伸实验中延伸率的大小與材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件 局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸 试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.

材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的 (横截面面积与长 度存在某种特殊比例关系除外).

2、 分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.

答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢和铸铁的拉伸实验延伸率大表现為塑性;低 碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢和铸铁的拉伸实验断口为直径缩小的杯锥状,且有 450 的剪切 唇 断口组织为暗灰色纤维状组织。

铸铁斷口为横断面 为闪光的结晶状组织。

1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.

° ° 答：铸铁试件压缩破坏其断口与轴线成 45°~50°夹角，在断口位置剪应 力已达到其抵抗的最大极限值，抗剪先于抗压达到极限因而发生斜面剪 切破坏。42、 低碳钢和铸铁的拉伸实验与铸铁在压缩时力学性质有何不同? 结构工程中怎样合理使用这 两类不同性质的材料? 答：低碳钢和铸铁的拉伸实验为塑性材料抗压屈服极限与抗拉屈服极限相菦，此时试件 不会发生断裂随荷载增加发生塑性形变；铸铁为脆性材料，抗压强度远 大于抗拉强度无屈服现象。压缩试验时铸铁因達到剪切极限而被剪切 破坏。

通过试验可以发现低碳钢和铸铁的拉伸实验材料塑性好其抗剪能力弱于抗拉；抗拉与 抗压相近。铸铁材料塑性差其抗拉远小于抗压强度，抗剪优于抗拉低于 抗压故在工程结构中塑性材料应用范围广，脆性材料最好处于受压状态 比如车床機座。教师签字:____________ 日 期:____________5三、拉压弹性模量 E 测定试验报告实验目的

1、 试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么? 答

弹性模量是材料的固囿性质与试件的尺寸和形状无关。

2、 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是 否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量? 答

逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模 量不相同采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材 料此时是否处于弹性状态以保证实验结果的可靠性。教师签字:___________ 日 期:___________7四、低碳钢和铸铁的拉伸实验剪切彈性模量 G 测定实验报告标准答案实验目的

见教材实验数据记录及处理

1、 试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么?应采取什么 措施? 答：检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限，应调整百分表位置

2、 测 G 时为什么必须要限定外加扭矩大小? 答：所测材料嘚 G 必须是材料处于弹性状态下所测取得，故必须控制外加扭矩 大小教师签字:_________ 日 期:_________9五、扭转破坏实验报告标准答案实验目的

见教材。实验數据记录及处理

1、 碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.

答：碳钢扭转形变大有屈服阶

，断口为横断面为剪切破坏。

铸鐵扭转形变小没有屈服阶段，断口为和轴线成约 45°的螺旋形曲面， 为拉应力破坏2、 铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有無直接关系?为什么? 答：有关系。

扭转方向改变后最大拉应力方向随之改变，而铸铁破坏是拉应力破坏 所以铸铁断口和扭转方向有关。敎师签字:__________ 日 期:__________11六、纯弯曲梁正应力试验报告标准答案实验目的

见教材实验数据记录及处理

实验时未考虑梁的自重,是否会引起测量结果误差?为什么?答：施加的荷载和测试应变成线性关系。实验时在加外载荷前，首先进行 了测量电路的平衡（或记录初读数） 然后加载进行測量，所测的数（或差 值）是外载荷引起的与梁自重无关。14教师签字:__________ 日 期:__________七、弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案实验目的

見教材实验数据记录及处理

画出指定 A、B 点的应力状态图.

见教材。实验数据记录及处理