金属材料的压缩试验-武汉理工大学华夏学院.PPTVIP

* 武汉理工大学华夏学院 力学实验室 金属材料的拉伸实验 拉伸试验是材料力学性能试验中最普遍、最常用、最重要的一种试验方法。一般是指材料在常温中、光滑试样、缓慢施加的单向轴向载荷下的力学行为。 目的：结构和零部件设计上的需要；材料研究和工艺选择上的需要；出厂检验和进料验收的需要；由材料拉伸性能指标推断该材料的其他力学性能指标。 特点：能够反映材料的基本属性（强度 、 ，刚度E，塑性δ、ψ，韧性）；具有简单、快速和可靠的特点。 一、实验目的 1）了解电子万能材料试验机的基本构造与原理。 2）测定低碳钢的屈服强度 、抗拉强度 、断后伸长率δ 和断面收缩率ψ。 3）测定铸铁的抗拉强度 。 4）分析比较低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征。 WDW3100电子万能材料试验机 WD--- 电子万能材料试验机 W----微机控制 3---第三代 100---最大荷载 100 kN(10T) 上卡爪 下卡爪 横梁 下压座 立柱 上压头 电机和减速机构 二、实验设备及测量仪器 1）WDW3100（WDW3200）电子万能材料试验机。 2）游标卡尺、钢直尺。 遥控器 附录：电子万能材料试验机 电子万能材料试验机是电子技术与机械传动相结合的新型试验机。它对载荷、变形、位移的测量和控制有较高的精度和灵敏度。通过X-Y函数记录仪可准确记录载荷－变形曲线，与计算机联机还可实现控制、检测和数据处理的自动化。有的电子万能机还能实现恒载荷、恒应变和恒位移的自动控制，也有低周循环载荷、循环变形和循环位移的功能。 1、加载系统 上图是电子万能试验机的工作原理图。在加载系统中，由上横梁9、四根立柱12和工作平台15组成门式框架。活动横梁11由滚珠丝杆13驱动。试样14安装于活动横梁与工作平台之间。速度控制单元发出指令，伺服电机1便驱动齿轮箱16带动滚珠丝杆转动，使活动横梁上下移动，从而实现对试样的加载。通过测速电机2的测速反馈和旋转变压器3的相位反馈形成闭环控制，以保证加载速度的稳定。 2、测量系统 测量系统包括载荷测量、试样变形测量和活动横梁的位移测量等三部分。载荷测量把应变式拉压力传感器10发出的信号变为微弱的电信号，经放大器6放大，再经A/D转换变成数字显示。变形测量则是把应变式引伸计4的信号经放大器5放大，再经A/D转换变为数字信号显示。如把放大器5和6的信号接到X-Y记录仪7上，即可画出载荷－变形曲线。活动横梁的位移是借助丝杆的转动来实现的。滚珠丝杆转动时，装在滚珠丝杆上的光栅编码器8输出的脉冲信号经过转换，也可用数字显示。 遥控器的使用 ▼按钮---按下使横梁下移 ▲按钮---按下使横梁上移 ■按钮---按下使横梁停止 上面的旋钮在按下▼按钮 或▲按钮后,顺时针转动使横梁 加速下移或上移； 遥控器 逆时针转动使横梁减速下移或 上移。 游标卡尺 一种具有游标刻度的量具。主要由一根刻有整数值（如1mm）的主尺和一根移动的副尺（游标）所组成。测量时，移动副尺，与主尺配合，能测得较精确的尺寸，精度可达0.02mm。可测量物体内外径尺寸、深度、高度等。 三、试样的制备 试样的制备按照GB/T2975—1998的要求切取样坯和制备试样。本实验所用的拉伸试样是经机械加工制成的圆柱形试样, L0=100 mm，直径d=10 mm左右。 试样的材料为低碳钢和铸铁，因为该两种材料应用广泛，价格低廉，而且是典型的不同性质材料；低碳钢是典型的塑性材料，铸铁是典型的脆性材料，所以实验中的轴向拉伸和轴向压缩实验都采用这两种材料。 四、实验原理 低碳钢试样受拉而伸长，横梁下移，力传感器把试样受拉力的信息传给电脑，而位移传感器把横梁下移的信息也传给电脑，画出力和横梁的位移曲线，如图所示；该曲线分为四段：弹性阶段，曲服阶段，均匀变形阶段（强化阶段）和局部变形阶段（颈缩及断裂阶段）。 低碳钢拉伸曲线 铸铁拉伸曲线 铸铁在整个拉伸过程中变形很小，无屈服、颈缩现象，拉伸图无明显的直线段。曲线很快达到最大拉力Pb，试样突然发生断裂，其断口是平齐粗糙的，如右图所示。其抗拉强度小于低碳钢材料。 从材料力－变形曲线的形状，我们大致可以知道材料是塑性材料还是脆性材料。塑性材料有明显的屈服，而脆性材料没有屈服。 拉伸试样断口形状 低碳钢拉伸试样的断口形状如右图（a），断裂处为颈缩而形成的最小直径，断面中间是粗糙的平断面，周边是剪切唇，形成杯锥形断口。 铸铁拉伸试样的断口形状如右图（b），断裂处无明显的塑性变形，断口平齐粗糙，是由正应力引起的脆性断裂。 五、