材料的拉伸与压缩实验(Hao)

1、液压万能材料实验机液压万能材料实验机实验机夹头实验机夹头实实 验验 条条 件件 常温常温(20)(20)；静载（极其缓慢地加载；静载（极其缓慢地加载） 材料在常温、静载下的拉伸实验是最基本材料在常温、静载下的拉伸实验是最基本的实验，也是最重要的实验。通过拉伸实的实验，也是最重要的实验。通过拉伸实验可以得到材料许多重要的力学性质验可以得到材料许多重要的力学性质低碳钢试件低碳钢试件1. 低低 碳碳 钢钢 的的 拉拉 伸伸 实实 验验低低 碳碳 钢钢 的的 拉拉 伸伸 实实 验验低碳钢拉伸过程中到达局部颈缩后的变低碳钢拉伸过程中到达局部颈缩后的变形情况形情况低碳钢低碳钢( (C0.3%) )拉伸时的

2、应力拉伸时的应力-应变关系曲线应变关系曲线1) )应力应力应变曲线的四个阶段应变曲线的四个阶段 及相应特征指标及相应特征指标a) )弹性阶段弹性阶段( (OAB) )OA段：段：AB段：段：应力与应变呈线性应力与应变呈线性 关系关系( (胡克定律胡克定律) )应力与应变呈非线性。应力与应变呈非线性。 s sp( (A点点) )材料的材料的比例极限比例极限s se( (B点点) ) 材料的材料的弹性极限弹性极限 Elastic region Elastic behavior a as seB s spAOe es sasetanEC(s ss上上) Elastic region Elastic

3、behavior s sps sea aOe es sAB yieldings ssD(s ss下下)b).屈服屈服( (流动流动) )阶段阶段( (BD) )s ss( (C、D点点) )屈服点屈服点( (应力应力) ) 屈服：屈服：应力基本不变，应变显著增加的现象。应力基本不变，应变显著增加的现象。屈服阶段最高屈服阶段最高( (低低) )点所对应的应力点所对应的应力, ,分分别称为上别称为上( (下下) )屈服点屈服点( (应力应力) )。特点：特点：有明显塑性变形（有明显塑性变形（plastic deformation)，在光滑，在光滑试样表面，沿与轴线成试样表面，沿与轴线成 45o方向

4、有滑移线。方向有滑移线。屈服应力屈服应力(yielding stress)：下屈服点所下屈服点所对应的应力值。对应的应力值。Strain hardeningEc) )强化阶段强化阶段( (DE) ) ：应力与应变同时增加，但不成比例，材料恢复抵抗变应力与应变同时增加，但不成比例，材料恢复抵抗变形的能力。此时所产生的变形仍以塑性变形为主，试形的能力。此时所产生的变形仍以塑性变形为主，试件标距长度明显增加，直径明显缩小件标距长度明显增加，直径明显缩小(但均匀）。但均匀）。极限应力极限应力 ：强化阶段最高点强化阶段最高点( (E点点) )所对应的应力，又称所对应的应力，又称强度极限强度极限s sb。

5、 yieldingC(s ss上上)D(s ss下下) Elastic region Elastic behavior s sps sea ae es sABs sss sbneckingPlastic behaivorStrain hardeningE(s sb) yieldingC(s ss上上)D(s ss下下) Elastic region Elastic behavior s sps sea ae es sABs sss sbGd) )颈缩破坏阶段颈缩破坏阶段 ( (EG) ) neckingPlastic behaivorStrain hardeningE(s sb) yieldi

6、ngC(s ss上上)D(s ss下下) Elastic region Elastic behavior s sps sea ae es sABs sss sbG2).真实应力应变与名义应力应变关系曲线的比较真实应力应变与名义应力应变关系曲线的比较e e3) 材料的材料的静载强度指标静载强度指标 s ss塑性材料正常工作所塑性材料正常工作所 能承担的最大应力能承担的最大应力s sb材料所能承担的极限材料所能承担的极限 应力应力4)卸载定律卸载定律及及冷作硬化冷作硬化O2F1(F)O1冷作硬化现象提高了材冷作硬化现象提高了材料的比例极限而降低了料的比例极限而降低了材料的塑性性能。材料的塑性性能。

7、e epe ees ssGEa aOs ss sbABC变形前后的比较变形前后的比较 强度指标强度指标: 屈服极限屈服极限, 强度极限强度极限 塑性指标塑性指标: 延伸率延伸率, 截面收缩率截面收缩率 材料分类材料分类: 塑性材料塑性材料, 脆性材料脆性材料变低碳钢受拉时的强度指标和塑性指标变低碳钢受拉时的强度指标和塑性指标2. 铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸试件铸铁的拉伸试件拉伸破坏后的变形情况拉伸破坏后的变形情况铸铸 铁铁 的的 拉拉 抻抻 实实 验验v破坏形式：沿横截面的断裂，断口破坏形式：沿横截面的断裂，断口与轴线垂直与轴线垂直强度极限强度极限为铸铁拉断时的为铸铁拉断时的最大应

8、力最大应力抗拉强度抗拉强度s sb脆性材料唯一的拉伸强度性脆性材料唯一的拉伸强度性能指标能指标 应力与应变不成比例，无应力与应变不成比例，无 屈服、颈缩现象，变形很屈服、颈缩现象，变形很 小且小且s sb很低。很低。s se eOs sb铸铁拉伸时的力学性能铸铁拉伸时的力学性能材料的破坏形式材料的破坏形式 塑性屈服塑性屈服 脆性断裂脆性断裂 材料的破坏形式不仅与材料的性质有关材料的破坏形式不仅与材料的性质有关,还与材还与材 料受力状态、加载方式、温度等有关料受力状态、加载方式、温度等有关3 其它材料拉伸时的力学性能4. 低碳钢压缩时的力学性能低碳钢压缩时的力学性能低碳钢压缩后的变形低碳钢压缩后

9、的变形低低 碳碳 钢钢 压缩压缩 实实 验验低碳钢压缩时的力学性能低碳钢压缩时的力学性能比例极限比例极限s sp，屈服屈服点点s ss，弹性模量弹性模量E 基 本 与 拉 伸 时 相基 本 与 拉 伸 时 相同 ， 屈 服 阶 段 以同 ， 屈 服 阶 段 以后 ， 试 样 越 压 越后 ， 试 样 越 压 越扁，横截面积不断扁，横截面积不断增大，试样抗压能增大，试样抗压能力也继续增高，但力也继续增高，但不会断裂，因而得不会断裂，因而得不到压缩时的强度不到压缩时的强度极限。极限。Oe es ss ss5. 5. 铸铁压缩时的力学性能铸铁压缩时的力学性能铸铸 铁铁 压压 缩缩 实实 验验s sc

10、=45s sb，铸铁铸铁抗压性能远远大抗压性能远远大于抗拉性能，于抗拉性能，断断裂面为与轴向大裂面为与轴向大致成致成45o55o的的滑移面滑移面。s se eOs sc破坏断面与轴线大致成破坏断面与轴线大致成 45o55o，表明试样沿截表明试样沿截面因相对错动而破坏即面因相对错动而破坏即切应力引起断裂切应力引起断裂s sc抗压强度抗压强度s sb铸铁压缩时的力学性能铸铁压缩时的力学性能扭扭 转转 实实 验验 机机6. 6. 低低 碳碳 钢钢 扭扭 转转 实实 验验低低 碳碳 钢钢 扭扭 转转 实实 验验现象：现象：低碳钢扭转时低碳钢扭转时,沿横截面发生破坏。沿横截面发生破坏。原因分析：原因分析

11、：低碳钢为塑性材料，塑性材低碳钢为塑性材料，塑性材料抗剪能力差，圆轴扭转时，横截面上料抗剪能力差，圆轴扭转时，横截面上的切应力最大，因此的切应力最大，因此,圆轴扭转时沿横截圆轴扭转时沿横截在发生剪切破坏。在发生剪切破坏。7. 7. 铸铸 铁铁 扭扭 转转 实实 验验铸铸 铁铁 扭扭 转转 实实 验验现象：现象：铸铁圆柱试件扭转时铸铁圆柱试件扭转时,破坏发生破坏发生在与轴线约成在与轴线约成45的螺旋面上。的螺旋面上。原因分析：原因分析：铸铁为脆性材料，脆性材料铸铁为脆性材料，脆性材料抗拉能力差，圆轴扭转时，在与轴线约抗拉能力差，圆轴扭转时，在与轴线约成成45的螺旋面上拉应力最大，因此的螺旋面上拉应力最大，因此,铸铸铁圆柱试件产生破坏的原因为最大拉应铁圆柱试件产生破坏的原因为最大拉应力。力。8. 8. 铆铆 钉钉 的的 剪剪 切切 实实 验