金属材料的拉伸与压缩试验

1、本文由【 中文 word 文档库 】 搜集整理。 中文 word 文档库 免费提 供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等 word 文档 金属材料的拉伸与压缩实验 (for teacher)一、实验目的1、了解电子万能材料试验机的工作原理，并测试低碳钢在拉伸与压缩过程中的力学性能。 即拉伸时的屈服极限 s、强度极限 b、延伸率 、截面收缩率 。压缩时的屈服极 限 s 。2、测定铸铁在拉伸与压缩过程中的力学性能。即拉伸与压缩时的强度极限 b。3、观察拉伸与压缩时所表现的各种现象，并打印实验报告。4、对低碳钢与铸铁的力学性能进行比较，观察断口现象，分析引起破坏的原因。二

2、、实验设备、工具及试件1、Zwick 电子万能材料试验机2、游标卡尺3、低碳钢与铸铁拉伸与压缩试件三、电子式万能试验机的工作原理Zwick 电子万能材料试验机是由德国 Zwick/Roell 公司生产。试验机主要由机械加载、 控制系统、 测量系统等部分组成。 加载是通过伺服电机带动丝杠转动而使活动横梁上下移动 来实现的。在活动横梁和工作台上安装一对拉伸、压缩或弯曲卡具，组成了加载空间。伺服 控制系统则控制伺服电机在给定速度下匀速转动，实现不同速度下横梁移动从而对试件加 载。活动横梁的移动速度范围是 0.00052000 毫米 /每分钟。测量系统包括负荷测量、 试件变形测量和横梁位移测量。 负荷

3、和变形测量都是利用电测 传感技术， 通过传感器将机械信号转变为电信号。 负荷传感器安装在活动横梁上， 测量变形 的传感器一般称作引伸计， 并且安装在试件上。 横梁位移的测量是采用光电转换技术， 通过 安装在丝杠顶部的脉冲编码器将丝杠转动信号转变为脉冲信号。 三路信号均经过信号调理电 路变为标准的信号。通过转换传给计算机，实施控制和数据采集。 Zwick 电子万能试验及的 工作参数见表 1、 2、 3。表 1 试验机的基本参数型号最大载荷测量空间横梁速度mm/min位置精 度驱动分辨 率Z01010kN440*11000.0005-20000.1 m0.027 mZ05050kN440*1000

4、0.0005-60000.1 m0.016 mZ100100kN640*5000.0005-2000.1 m0.0206 m表 2 力传感器的基本参数型号测量范围精度 1 级精度 0.5 级500N2N500N2N10N10N 500N10kN40N 10kN40N200N200N-10kN50kN200N 50kN200N1000N1kN-50kN100kN400N 100kN400N2000N2kN100kN表 3 引伸计的基本参数型号标距范围 (mm)测量范围 (mm)分辨率最大测 量厚度Longstroke10-10000-10005m30mmMacro10-1000-100.3 m3

5、0mm四、Zwick 电子式万能试验机测试软件简介Zwick 电子式万能试验机的控制和数据采集处理均可通过其功能强大的实验软件来实 现。软件名称为 TestXpert，可以实现对材料的拉伸、压缩、弯曲实验。软件可实现的功能主要有：1. 设定加载方式，可采用位移加载、恒应变加载、恒应力加载；2. 设定实验机的环境参数；3. 选择测试结果；4. 编辑、打印实验报告。软件的操作如下：。打开程序1 、 计算机及控制箱上的电源2 、 双击图标3 、 单击 open 将会出现 Load a test program or a series 框，显示所有程序4 、 双击所选程序5、单击 ok，进入 mach

6、ine configuration 文本框1) 选择 Test environment name2) 单击 close3) 打开控制面板上的电源 on。设置机器参数1 、 单击 machine 图标，将出现 verification dialogue 框。10TN2SWN ，14039 （机器编号）和 machine （机器）相连crosshead travel monitor WN（横梁编号）和 crosshead （横梁）相连标准引伸计）相连（标准传感器）相连。macro （引伸计的名称）和 standard extensometer Load Cell 10 kN （传感器的负荷） st

7、andard load cell1）双击 crosshead travel monitor 将出现 option crosshead travel monitor WN146039 框Upper softened switch （在程序控制下，横梁所能到达的最高位置，可根据实 际情况设定）Lower softened switch （在程序控制下，横梁所能到达的最低位置，可根据实 际情况设定）Current LE 目前两夹具间的距离 （每次更换夹具时， 都要将实测的距离值输入这 里）crosshead position 确认当前横梁绝对位置2 、在 Test environment 里保存机器

8、设置结果。设置测试参数 Wizard 用户所有的测试参数都在 wizard 里设定和执行1 、 进入 wizard ，单击 wizard 图标，再单击 ok ，出现 wizard-machine configuration 文本框。2 、 做拉力试验时 -wizard 的内容1）verification 的参数Test environment name1kN 传感器选择环境名（传感器名）Upper softened switch1100mm在执行程序时横梁所到最高位置Lower softened switch300mm在执行程序时横梁所到最低位置Current LE:220mm当前两夹具间的距

9、离Upper force limit950N拉力所能达到的最大值Lower force limit-950N压力所能达到的最小值Selection of extensometermacro引伸计的名称以上参数应 注意 ：可根据实际情况设定Upper softened switch and Lower softenedswitch（ 横梁最高和最低软限位 ）的数值， Test environment name（ 选择环境名 ） 的选择， Upper force limit and Lower force limit为传感器的力值范围2）Result 的参数Display parameters a

10、lso显示所有参数Display selected parameters only显示所选参数可改变所选参数的单位Decimal places输出结果小数点位数以上参数应 注意 : 这里可选择所需的测试参数，其中参数前口里打 x 的为选择所需的测试参数，参数前口里打为未选3） Tolerances （ 公差）的参数Rpx Fat proof stress x Without tolerance非比例伸长应率的公差Rm maximum force Without tolerance最大力值公差L0 Gauge length Without tolerance延伸率的公差E modulusWith

11、out toleranceE 氏模量的公差ReH Upper yield stress Without tolerance上屈服点的公差Fmax Strain at fmax Without tolerance力极大值点的应变的公差以上参数应 注意 ：可将已选参数的公差设为 Without tolerance,flat选择试样形状4 mm试样的厚度10mm试样的宽度试样水平长度 忽略横梁纠正值 横截面修正因子 normal 在测试之前的要求4）specimen data （试样数据）的参数 Specimen shape for cross-section calculation Specime

12、n thickness a0 Specimen width b0 Parallel specimen length Negative cross-section correction value Cross-section correction factor Request for entry before test以上参数应 注意 ： specimen data 里可输入试样宽度 b 和试样厚度 a，在 Request for entry before test（ 测试前的要求 ）里可选 normal 或 none 。选 normal ，在测试前会提示 输入试样数据，选 none ，在测试前

13、不会提示输入试样数据Pre-load1 N预载最大力Pre-load speed10mm/min预载的测试速度Pre-load waiting time modeNo waiting预载力值到达时模式Time up to pre-load60 s预载的时间Zero the force after pre-load预载力值调零5） Pre-load （预载）的参数里 Pre-load（ 预载力 ）般为 0.5-2N ，Pre-load speed（预载测试以上参数应 注意 ：Pre-loadZero the force after pre-load（ 预 y 轴平移。速度 ） 为 10mm/mi

14、n ，可根据实际情况设定。 载力值调零 ）不影响测试结果，只是将曲线沿6） E-modulus （ E 氏模量）的参数Type of E-modulus determinationsecantE 氏模量的类型Begin E-modulus determination0.05 %E 氏模量的开始End E-modulus determination0.25 %E 氏模量的结束Abort E-modulus at 95%Speed E-modulus10 mm/minE 氏模量的测试速度以上参数应 注意 ： Type of E-modulus determination（E氏模量 ） 如是塑料等材

15、料选 secant ，Preselection Rp XStrain 0.3%预选 RpX 的值Speed Rp. ReH10 mm/minRp. ReH 的测试速度End ReH determinationStrain o mReH 结束的条件Sensitivity determination of upper yield stress0.1 mm上屈服的长度Sensitivity ReH in % of force reduction力值下降率Path after yieldStrain 0.1mm7） Yield and proof stress（屈服应力）的参数用户没有特殊要求可不以上

16、参数应 注意 ：Yield and proof stress 里各参数是根据标准设定， 必更改上面的设定如是钢铁等材料选 Regression ，E 氏模量的开始和 E 氏模量的结束条件分别 为 stain 0.05% 和 stain 0.25% 。 speed E-modulus（E 氏模量的测试速度 ） 可 根据实际情况设定 .8） Test / test end （测试及测试结束）的参数Test speed100 mm/mi测试速度Delay at speed switch1加速度Force threshold80 %Fmax断裂条件Max temporal reduction in f

17、orceForce threshold for break investigation0.5% Fnom为断裂跟踪的最小值Travel after break断裂后行程多少Upper force limit最大力值Max. Extension最大伸长量Max test duration最长测试时间以上参数应 注意 ：Test speed （测试速度）可根据测试要求设定，Delay at speed switch （加速度）一般可设为 1， Force threshold 为判断试样断裂， Upper force limit （最 大力值） .Max. Extension （最大伸长量）和 Ma

18、x test duration （最长测 试时 间）均可作为测试结束的条件，可根据实际情况选择。TRS Range for break investigation50断裂跟踪的范围Force transition5 %力值传送Positive strain transition10 %接受应变传送Negative strain transition10 %忽略应变传送9） Break investigation （断裂跟踪点）的参数以上参数应 注意 ： Break investigation 里各参数是根据标准设定，用户没有特殊要求可不必 更改上面的设定10) LE positions (夹具

19、的距离)的参数 Grip to Grip separationAccept LELE speedGrip to Grip separation after pre-test path150 mm400 mm/min夹具间的距离 接受当前 LE 横梁移动速度以上参数应 注意 ：在 Grip to Grip separation （夹具间的距离）这一栏里可设定夹具间的距离，在 LE speed 这一栏里可输入横梁移动速度。 11) Actions after test (测试之后 )的参数 Specimen Fremove LE set after rest试样卸载测试完成后回到 LE 位置以上参

20、数应 注意 ：在 LE set after rest 前口里大 ，测试完后回到 前口里大 ，测试完后横梁停留在原地不动。12) Extensometer (strain) (引伸计)的参数 Cross-section related gauge length Gauge length standard pathPreselection for the crosshead s gauge lengthGauge length correctionSwitching to the crossheadLE 位置。在 LE set after rest比例试样标距 上下引伸计脚的距离 设定标距 标距修

21、正 切换至横梁TRS Travel interval, E-modulus determination1vmTRS 距离间隔点TRS Travel interval, yield stress determination5vmTRS 在屈服距离间隔点TRS Travel interval up to break10vm到断裂前 TRS 的距离间隔点TRS Time interval000STRS 时间间隔点TRS Force interval000NTRS 力值间隔点以上参数应 注意 ：如没有引伸计，以上参数可不必设置，如果有引伸计，只须输入标距13） test data memory （测试

22、数据内存）的数据以上参数应 注意 ：test data memory 为软件对断裂点的跟踪方法， 更改上面的设定用户没有特殊要求可不必14) Parameters for protocol（报告参数）的参数Customer客户名Tester测试者Test standard测试标准Material试样材料Load cell传感器Extensometer引伸计Specimen grips夹具Machine data机器数据以上参数应 注意 ：在这里可向报告里输入以上各参数。15） Control parameter （控制参数）的参数Expected rigidity of the specime

23、n210.00 kN/mmRigidity of the test arrangement5000 N/mm。打印曲线单击 print protocol（ 打印 ）。关于坐标（ 一 ）如何改变曲线坐标1 、 打开计算机和机器的电源2 、 进入程序3 、 将鼠标移到曲线上，右键单击4 、 选择 series graphics configure ，将出现 series graphics 框Y Axis Channel Offset Lower limit为y轴为控制量为补偿（在多次测试中防止曲线重叠，坐标轴的开始值X Axis为 x 轴Units为单位将曲线平移）Upper limit坐标轴的结

24、束值例 ：如要 y 轴单位为 N ，x 轴单位为 mm ，只要1）在 Y-Axis 方框里将 units 后面的单位改成 N2）在 X-Axis 方框里将 units 后面的单位改成 mm3）单击 ok4）单击 file ，再单击 save（二） 如何知道曲线上任一点的坐标1) 打开计算机、打开以前所保存的曲线2) 将鼠标移到曲线上，右键单击选择 ( layout next ), 将如图3) 将鼠标移到曲线上，右键单击选择 (Activate crosswires)4) 将鼠标移到曲线上，可通过键盘上方向键获得曲线上任一点的坐标值。七、保存结果1 做完测试，单击 file ，再单击 save

25、as(另存为 )，如图2 单击 Series（*ZSE） （结果文件的后缀名 ）*ZPV 为测试程序的后缀名 ，在 Name（名称 ）里输 入文件的名称 .3 再单击 OK ，这样测试结果保存完毕。五、试验步骤（一） 测量试件的尺寸：拉伸试件：1、试验前在低碳钢试件两端及中部选择三个截面，每个截面用游标卡尺分别相互垂直 各测一次直径，取其三点平均值中的最小值作为试件的直径d0 。当低碳钢试件拉断后，用游标卡尺在颈缩段的最小截面处的互相垂直的两个方向各测量一次直径， 取其平均值 作为试件断口处的最小值 d1。2、标距 l0=10d0。确定试件中点，从中点分别向两侧各量取L0/2, 将两个端点定为标点，用画线机在标距内将试件平均分成 10 格，以便当试件不在中间部分拉断时进行换算， 从而求得较为准确的延伸率。当试件拉断后，若断口在标距1/3 区域内时，可把断裂试件拼