试验二：材料机械性能实验
试验目的：
1. 测定低碳钢（塑性材料）的弹性摸量E；屈服极限σs 等机械性能。
2．测定灰铸铁（脆性材料）的强度极限σb
3．了解塑性材料和脆性材料压缩时的力学性能。
试验学时：5
试验指导书：“材料拉伸与压缩实验指导书”
试验报告：“低碳钢拉伸试验报告”；“灰铸铁拉伸试验报告”

材料拉伸与压缩实验指导书

低碳钢拉伸试验
拉伸试验的意义: 单向拉伸试验是在常温下以缓慢均匀的速度对专门制备的试件施加轴向载荷，在试件加载过程中观测载荷与变形的关系，从而决定材料有关力学性能。通过拉伸试验可以测定材料在单向拉应力作用下的弹性模量及屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等指标。其试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据，所以是研究材料力学性能最基本、应用最广泛的试验。
操作步骤：
1．试验设备：WDW－3050电子万能试验机
2．试件准备：用游标卡尺测量试件试验段长度l0和截面直径d0，并作记录。
3．打开试验机主机及计算机等相关设备。
4．试件安装（详见WDW3050电子万能试验机使用与操作 三．拉伸试件的安装）。
5． 引伸计安装（用于测量E, 详见WDW3050电子万能试验机使用与操作 四．引伸计安装）。
6．测量参数的设定:
⑴进入计算机的试验程序界面

⑵点击试样录入，进入参数录入界面，输入相关数据（带*号不得空缺，试样参数的设定不用填试样序号），点击保存及关闭。
⑶回到试验程序界面，点击参数设置，联机后点击试验开始，试验开始点选择200N，横梁速度0.5mm/min，选择向上运动及使用引伸计，点击下一步全选最大力等参数，再点击下一步，选最大负荷值为50000 N及断裂百分比选40%等。，点击下一步，选择测力传感器额定值为50kN，小变形额定值为5mm的引伸计，再点击下一步，坐标轴增量设定：
负荷坐标增量 1
位移坐标增量 0.01
变形坐标增量 0.01
时间坐标增量 1
应力坐标增量 0.1
应变坐标增量 0.1
关闭参数设置
7．再认真检查一遍试件安装等试验准备工作。
8．负荷清零，轴向变形清零，位移清零。
9．开始进行试验，点击试验开始。
10．根据提示摘除引伸计。
11．进入强化阶段以后，进行冷作硬化试验，按主机控制面板停止，再按▼，先卸载到10kN，再加载，按▲，接下来计算机控制，一直到试件断裂（此过程中计算机一直工作，注意观察负荷位移曲线所显示的冷作硬化现象．）．
12．断裂以后记录力峰值。
13．点击试验结束（不要点击停止）。
14．材料刚度特征值中的弹性模量E的测定
试验结束后，在试验程序界面选定本试验的试验编号，并选择应力─应变曲线。在曲线上较均匀地选择若干点，记录各点的 值，分别为 及 (如i =0,1,2,3,4),并计算出相应的

计算E_i的平均值，得到该材料的弹性模量E的值。
15．材料强度特征值屈服极限和强度极限的测定
试验结束后，在试验程序界面选定本试验的试验编号，并选择负荷─位移曲线，找到的曲线屈服阶段的下屈服点，即为屈服载荷F_s, 找到的曲线上最大载荷值，即为极限载荷P_b.
计算屈服极限： ；计算强度极限： ；
16．材料的塑性特征值延伸率及截面收缩率的测定
试件拉断后，取下试件，沿断裂面拼合，用游标卡尺测定试验段长度，和颈缩断裂处截面直径。
计算材料延伸率

计算截面收缩率

压缩试验
压缩试验在CSS-2200电子万能试验机上进行。试验机压缩部件由上压头、压缩平台等组成。开机以后，上压头下降，放在压缩平台上的被压试件便会受到压缩。
1．试验目的：
⑴了解机器设备、仪器原理及其操作；
⑵测定压缩时低碳钢的屈服极限 和灰铸铁的强度极限 ；
⑶观察试验过程中试件的破坏现象。
2．操作步骤：
⑴打开主机电源及相关设备；
⑵把试件放在压缩平台中心，适当调节横梁下降速度。压头距试件上表面距离大时，速度可大些，如10mm/min。当快到试件表面时，一定要放慢速度！横梁选择3mm/min或更小，使上压头以缓慢速度向下运行。当上压头接近试件表面时，按停止按钮。
⑶负荷表调零，并设定加载速度0.5mm/min。
⑷低碳钢压缩：按下降按钮开始加载。观察载荷位移曲线，记录屈服载荷。加载至150KN左右，按停止键。再按上升键卸载。取下试件，观察试件的变形。
⑸铸铁压缩：按下峰值键，再按下降按钮开始加载至试件断裂，按停止键。按上升键，取下试件观察试件的破坏现象，并记录最大载荷值。

低碳钢拉伸试验报告

试验目的：
1. 掌握电子万能试验机操作； 2. 理解塑性材料拉伸时的力学性能；
3. 观察低碳钢拉伸时的变形特点； 4. 观察低碳钢材料的冷作硬化现象；
5. 测定低碳钢材料弹性模量E ； 6. 测定材料屈服极限 和强度极限 ；
7. 测定材料伸长率δ和截面收缩率Ψ
试验设备：
1. WDW3050型 50kN电子万能试验机
2. 电子引伸计（标距：50mm；量程：5mm；精度0.001mm）
3. 游标卡尺
试件尺寸：

试验记录：
1.弹性模量

　　2.屈服极限 　　　4.延伸率
　　3.强度极限　　　 5.截面收缩率
思考题：
1. 低碳钢属于典型的塑性材料，试绘制低碳钢拉伸曲线，并说明低碳钢拉伸过程分为几个典型阶段？

2. 衡量塑性材料的强度指标是什么？

3. 衡量材料塑性特性的指标是什么？

4. 低碳钢的冷作硬化现象应用于工程，主要是为了达到什么效果？

5. 将人工计算的的弹性模量E 与计算机输出的结果比较，试分析误差原因。

6. 为了更加准确地利用试验数据计算材料的弹性模量E ，需要采取哪些措施？

灰铸铁拉伸试验报告

试验目的：
了解脆性材料拉伸时的力学性能。
观察脆性材料拉伸时的载荷—变形曲线。
测定灰铸铁拉伸时的强度极限 。
试验设备： WDW3050型 50kN电子万能试验机，游标卡尺。
试件尺寸：

载荷-位移曲线

强度极限： 　　　MP_a
思考题：
1．与塑性材料（低碳钢）拉伸时的力学性能相比，脆性材料（灰铸铁）的拉伸力学性能有什么不同？

2．灰铸铁的拉伸破坏特征是什么？拉伸强度指标是什么？