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＞1000MPa 断后伸长率 断面收缩率 10MPa 0.5％ 0.5％ 六、思考题 1、为什么在实验前需要测试件原始尺寸，包括哪些数据，如何测？ 2、如果试件直径为10mm ,按标准短比例试件要求，标距应定为多少？ 3、哪种材料需要在试件拉断后测量试件尺寸？
4、铸铁拉伸变形为什么没有屈服、强化及缩颈等阶段？
5、 测定材料屈服强度的意义？哪些材料需要测定屈服强度？
6、 应变强化是哪类材料的特点，发生在拉伸过程的哪个阶段，有何作用和意义？
§1－2 轴向压缩实验
一、实验目的
1、测定低碳钢压缩时的屈服强度ζs。 2、测定铸铁压缩时的抗压强度ζby。
3、比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形规律和破坏现象，并进行比较。
二、设备及试样
1、电液伺服万能试验机（自行改造）。 2、游标卡尺。
3、低碳钢、铸铁圆形横截面短试样各一枚。
注：材料压缩短试样试样标距段原始高度h0和标距段原始直径d0 的比值通常规定为：1≤h0/ d0≤3。而长试样通常用于拉伸试验。
三、实验原理及方法
当试样承受压缩时，其上下端面与试验机垫板之间产生很大的摩擦力，如下图，这些摩擦力阻碍试样上部和下部的横向变形，使其抗压能力有所提高，故试验时试样两端面应涂以润滑剂以减小摩擦力的影响。另外，当h0/ d0增大时，摩擦力的影响也会减少，因此试样的抗压能力将随比值h0/ d0的增大而略有降低。由此可见，只有在相同的试验条件下，才能对不同材料的压缩性能进行比较。
施加载荷时，要求其合力作用线与试样轴线一致，为此试样两端面必须平行且与轴线垂
F F 直；同时，在试验机下垫板底部有球形承垫，见上图。当试样两端面稍有不平行时，会自动调整下垫板平面的方位，使接触面载荷均匀分布。
低碳钢压缩试验中，屈服现象不及拉伸时那样明显，从F—Δl曲线读下屈服载荷Fs，由此可求得屈服极限?s?Fs。此后由于材料良好的塑性，使其压成饼状而不致破坏，故低A0 6
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碳钢不存在压缩强度极限。
铸铁压缩试验则在出现较大（相对于拉伸而言）的塑性变形后发生破坏，其裂纹方向与 轴线约成450角，此时的载荷即为最大载荷Fby，由此可算得压缩强度极限?by?FbyA0。
四、实验步骤
1、测量试样的原始尺寸。
2、安装试样并保持上下对中。
3、根据试样的负荷和变形水平，按试验机操作软件设定试验的详细步骤加载试验。
4、观察试样变形和破坏特征。
五、实验数据及处理要求（同轴向拉伸实验） 六、思考题
1、说明铸铁压缩破坏原因？
2、总结低碳钢、铸铁的拉伸、压缩力学性能。
§1－3 低碳钢拉伸弹性模量E的测定
一、实验目的
1、测定低碳钢拉伸时的弹性模量E。
2、了解引伸仪的原理和球铰式引伸仪的使用。
二、设备及试样
1、小型测E台。 2、球铰式引伸仪。
3、θ8mm低碳钢拉伸比例长试样一根。
三、实验原理及方法
弹性模量E是材料在单向应力状态，应力低于比例极限时应力与应变的比值，即
??E?。试样轴向拉伸时，上式也可写成E?FL0（F为轴向载荷，A为横截面面积，A?LΔL为长L0的一段试样的总变形）。所以在材料的比例极限内，对试样施加轴向拉伸载荷F，并测量长L0的一段试样的总变形ΔL，即可求得弹性模量E。
因为试样在比例极限内变形很小，测量需要高放大倍数的引伸仪。为减少测量误差，试验采用等增量法加载，即把载荷分成若干相等的加载等级ΔF，逐级加载。
本实验设置一个较小的初载砝码，然后分四级等量加载。测量长L0的一段试样在等量ΔF加载时的各级变形增加量（δΔL）i。若各级（δΔL）i 基本相等，就表明ΔL与F成线性关系，符合虎克定律。
实验完成一次加载过程，将得到Fi和ΔLi的一组数据。用弹性模量平均法求得：
E?11?FL0?Ei?? （i=1、2、3、4?） nnA(??L)i四、实验注意事项
1、球铰引伸仪是精密仪器，使用时用上、下两对顶尖固定在试样上。实验前，安装已由指
导老师完成。学生使用时，不允许自行拆装，以免造成引伸仪脱落而损坏。
2、由于一堂实验课每台装置需要重复使用二、三十次，所以学生实验时，不要自行转动千分表的刻度盘。刻度盘指针不对零，并不影响测量结果，实验时不用调零。
3、使用前应检查球铰引伸仪的千分表小指针是否有大于2的初始值，否则联系指导老师作
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调整。学生不要自行调整，以免损坏引伸仪。
4、砝码加、卸时应轻拿轻放，避免引起千分表指针的摆动，增大测量误差。加载时砝码与砝码托盘、砝码与砝码之间应对齐并套合凹凸面，防止砝码脱落造成安全隐患。
5、因为千分表装在下标距叉一侧，试样伸长时，触头向下移动，千分表大指针会逆时针转动，所以千分表应记读“红字”刻度值，记读时估读一位小数。
6、完成一次四级等量加载并记录各级载荷相应的千分表读数后应及时卸下所有砝码，避免砝码碰落造成安全隐患。
五、实验步骤
1、查看引伸仪安装是否可靠，千分表是否有预压量（小指针是否有大于2的初始值）。如不满足，告知指导老师，由指导老师进行调整。
2、加最小的初载砝码，记录千分表大指针读数，然后逐个加等量砝码，逐级记读，完成四级等量加载，并记录各级千分表读数后即刻卸下所有砝码。
3、计算千分表的各级读数增量。当试样轴向拉伸，材料在比例极限内时，若增加的砝码重量相同，理论上其相应的位移增加量也应相同，如误差较大，应检查原因。 4、重复上述“2、”“3、”过程二到三次。 5、设备复原。
六、实验数据处理要求
用弹性模量平均法测定E，弹性模量取3位有效数字，横截面面积取4位有效数字。
七、思考题
1、试样的截面形状和尺寸对测量弹性模量有无影响。
2、测定E时为何要加初载？采用分级加载的目的是什么？
§1－4 扭转实验
一、实验目的
1、测定低碳钢的剪切屈服点ηs，抗扭强度ηb。 2、测定铸铁的抗扭强度ηb。
3、比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏特征。
二、设备及试样
1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。 2、0.02mm游标卡尺。
3、低碳钢θ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。 4、铸铁θ10圆试件一根。
三、实验原理及方法
塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10o/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。
弹性变形到一定程度试样会出现屈服。扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩Tsu；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩Tsl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限ηs，即：ηs=ηsl= Tsl/W。当试样扭断时，得到最大扭矩Tb，则其抗扭强度为ηb= Tb/W
式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有 W=πd03/16。
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铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩Tb，则其抗扭强度为：ηb= Tb/W
四、实验步骤
1、测量试样原始尺寸 分别在标距两端及中部三个位置上测量的直径，用最小直径计算抗扭截面模量。
2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。
3、低碳钢扭转破坏试验，观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
4、铸铁扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
五、实验数据处理
1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。 2、抗扭截面模量取4位有效数字。
3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。
六、思考题
1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化？与扭转平面假设是否相符？
2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏？ 3、根据低碳钢和铸铁的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因？
4、 比较低碳钢拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明
显的区别？
§1－5 低碳钢剪切弹性模量G的测定
一、实验目的
1、测定低碳钢扭转时的剪切弹性模量G。 2、了解扭角仪的原理。
二、设备及试样
1、小型测G台。 2、扭角仪。
3、θ10mm低碳钢扭转试样一根。
三、实验原理及方法
剪切弹性模量G是材料在纯剪切应力状态，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值，即η＝G?（G＝
ML?）。试样扭转时，上式也可写成G?e0（式中Me为扭力偶、Ip
Ip??为圆形横截面对圆心的极惯性矩，对实心圆截面有Ip=πd04/32、Φ为试样距离为L0的两横
截面的相对扭转角）。所以在材料的比例极限内，对试样施加扭力偶Me，并测量距离为L0的两横截面的相对扭转角θ，即可求得弹性模量G。
为减少测量误差，试验采用等增量法加载，即把载荷分成若干相等的加载等级ΔMe，逐级加载。
本实验未设初始载荷，分四级等量加载。测量距离为L0的两横截面A、B的相对扭转
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角在等量ΔMe加载时的各级扭转角增量（ΔΦ）i。若各级（ΔΦ）i基本相等，就表明Φ与Me成线性关系，符合虎克定律。
实验完成一次加载过程，将得到（Me）i和Φi的一组数据。用弹性模量平均法求得：
G?11?MeL0?Gi?? （i=1、2、3、4?） nnIp(??)i四、实验注意事项
1、本实验时，扭角仪（包括百分表）已安装在低碳钢扭转试样上。为避免扭角仪脱落造成
损坏，同学操作时应尽量小心。
2、百分表也属精密仪表，为避免损坏，测量前不要转动刻度盘，此时若指针不对零，记录初始读数即可。百分表读数时，应估读一位小数。
3、砝码加、卸时应轻拿轻放，避免引起百分表指针的摆动，增大测量误差。
4、完成一次四级等量加载并记录各级千分表读数后马上卸下所有砝码，避免砝码碰落造成安全隐患。
五、实验步骤
1、查看扭角仪安装是否可靠，百分表是否有预压量（小指针应在量程的1/4左右）。如不满足，告知指导老师，由指导老师进行调整。
2、加载记读百分表读数，先记录百分表初始读数，然后逐个加载，逐级记读，完成四级等量加载，并记录各级百分表读数后即刻卸下所有砝码。
3、计算百分表的各级读数增量。若增加的砝码重量相同，理论上其相应的扭转角增加量也应相同，如误差较大，应检查原因。 4、重复上述“2、”“3、”过程二到三次。 5、设备复原。
六、实验数据处理
用弹性模量平均法测定G，剪切弹性模量取3位有效数字，极惯性矩取4位有效数字。
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