1、低碳钢、铸铁拉伸试验低碳钢、铸铁拉伸试验地质工程实验教学中心地质工程实验教学中心（实验项目七（实验项目七1）1 1、掌握电子式液压式万能材料试验机的操作。、掌握电子式液压式万能材料试验机的操作。2 2、比较低碳钢和铸铁在受拉情况下的变形规律、比较低碳钢和铸铁在受拉情况下的变形规律和破坏现象的不同。和破坏现象的不同。3 3、测定低碳钢的屈服强度、测定低碳钢的屈服强度ss，强度极限，强度极限bb，断后伸长率断后伸长率和收缩率和收缩率，铸铁强度极限，铸铁强度极限bb及及断后伸长率断后伸长率。一一)硬件硬件、电子万能材料试验机、电子万能材料试验机拉伸装置拉伸装置德国控制器试件主机电液伺服万能材料试验机
2、结构示意图电液伺服万能材料试验机结构示意图、主机采用高、主机采用高刚度负荷框架、刚度负荷框架、双试验空间、全双试验空间、全行程导向结构。行程导向结构。、用试件的、用试件的变形、应力及变形、应力及应力应变综合应力应变综合控制试件变形；控制试件变形；二二)软件软件、测控系统、测控系统a、功能：、功能：数字控制系统，可以通过负荷、变形位移数字控制系统，可以通过负荷、变形位移传感器测量相应参数及实现位移速度和应力、应变速传感器测量相应参数及实现位移速度和应力、应变速率控制。可以通过网卡接口与计算机通讯，将各种试率控制。可以通过网卡接口与计算机通讯，将各种试验操作纳入计算机控制。验操作纳入计算机控制。b
3、、作用：作用：试台升降试台升降标定传感器标定传感器二二)软件软件、xperttest 试验软件试验软件 a、控制方式、控制方式 位移：应变、位移、速度。位移：应变、位移、速度。荷载：荷载：Force、应力、应力 几种方式可任意互换。几种方式可任意互换。b、加载方式、加载方式 加载、卸载、保持；可任意互换。加载、卸载、保持；可任意互换。c、数据采集、数据采集 主控信号：主控信号：应力、应变、应力、应变、力、位移、时间。力、位移、时间。采集方式：连续、间隔。采集方式：连续、间隔。1、低碳钢拉伸实验、低碳钢拉伸实验实验前，用游标卡尺测定试件的直径实验前，用游标卡尺测定试件的直径d d，标距，标距L
4、L。（已知标距为。（已知标距为100mm100mm）力和位移示意图力和位移示意图弹性阶段弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段低碳钢的拉伸过程分为四个阶段：低碳钢的拉伸过程分为四个阶段：在屈服阶段，记录屈服荷载在屈服阶段，记录屈服荷载s s在屈服阶段，记录屈服荷载在屈服阶段，记录屈服荷载b b 当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径d d1 1和标距和标距L L1 1根据所测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性指标根据所测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性指标由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试件的破坏形状为由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试
5、件的破坏形状为杯口状杯口状强度指标：强度指标：屈服极限：屈服极限：s=s/A A 强度极限：强度极限：b=b/A A塑性指标：塑性指标：延伸率：延伸率：=（L L1 1-L L）/L L 截面收缩率：截面收缩率：=(d-d=(d-d1 1)/d)/d2221、铸铁拉伸实验、铸铁拉伸实验实验前，用游标卡尺测定试件的直径实验前，用游标卡尺测定试件的直径d d，标距，标距L L。（已知标距为。（已知标距为100mm100mm）由于铸铁是脆性材料，一拉就短，试验过程中不存在屈服、颈缩现象，由于铸铁是脆性材料，一拉就短，试验过程中不存在屈服、颈缩现象，而且铸铁抗压不抗拉，其最大荷载很小。而且铸铁抗压不抗
6、拉，其最大荷载很小。力和位移示意图力和位移示意图 记录下铸铁断裂时的，记录屈记录下铸铁断裂时的，记录屈服荷载服荷载b b计算其拉伸计算其拉伸强度极限：强度极限：b=b/A A延伸率：延伸率：=（L L1 1-L L）/L L由于脆性材料一拉就断其由于脆性材料一拉就断其断口形状为断口形状为平断平断一一)拉伸拉伸 试件试件拉伸试样截面为拉伸试样截面为圆形。试样按现圆形。试样按现行国标行国标GB 6397GB 63978686的规定，拉伸的规定，拉伸试样分为试样分为L=5d L=5d 及及L=10d L=10d 两种试样两种试样本试验用的试样本试验用的试样为长试样。为长试样。低低碳钢碳钢、铸铁铸铁拉
7、伸拉伸 试验试验前、后前、后二二)设计实验程序设计实验程序1 1、实验操作、实验操作界面界面主要是对原始数主要是对原始数据输入及对万能据输入及对万能材料试验机运行材料试验机运行的宏观控制。的宏观控制。实验按扭组输入表通道显示窗口2 2、方法定义、方法定义界面界面这个界面是方法是方法定义界面的定义界面的基本基本设置设置界面，主要界面，主要定义用何种方法定义用何种方法计算，及其所求计算，及其所求数据。数据。2 2、方法定义、方法定义界面界面这个界面是方法这个界面是方法定义界面的定义界面的设备设备与通道与通道界面，主界面，主要用于通道的修要用于通道的修改和是否增加引改和是否增加引申计测量方法。申计测
8、量方法。2 2、方法定义、方法定义界面界面这个界面是方法这个界面是方法定义界面的定义界面的控制控制与采集界与采集界面，主面，主要用于定义加载要用于定义加载方式加载大小的方式加载大小的界面。界面。3 3、数据处理、数据处理界面界面 数据查询及数据查询及处理界面。处理界面。试验步骤试验步骤 1.1.测量试样尺寸测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个在试件两端及中部位置，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面面积，量其长度为截面面积，量其长度为100mm100mm作好记号。作好记号。2.2.打开油源电源开关，开启计算机开关，计算
9、机启打开油源电源开关，开启计算机开关，计算机启动后，开启动后，开启EDC220 EDC220 测控单元开关，预热测控单元开关，预热20 20 分钟（注意分钟（注意此开机顺序及后述的关机顺序）；此开机顺序及后述的关机顺序）；3.3.打开打开EDC220 EDC220 系统的菜单，进入计算机控制状态系统的菜单，进入计算机控制状态（PC-ControlPC-Control）；）；4.4.用鼠标双击试验程序图标，启动试验程序，设用鼠标双击试验程序图标，启动试验程序，设置试验条件，输入试验参数；置试验条件，输入试验参数；5.5.装夹试样，调整好上下钳口之间距离，按动夹装夹试样，调整好上下钳口之间距离，按
10、动夹具夹紧按钮夹紧试样，在装夹试样前，应根据试样尺具夹紧按钮夹紧试样，在装夹试样前，应根据试样尺寸选择适用的夹块以正确装夹试样；寸选择适用的夹块以正确装夹试样；6.6.选择好加荷速率及控制方式进行试验，在试验选择好加荷速率及控制方式进行试验，在试验过程中计算机屏幕上可直接显示试验曲线和试验力、过程中计算机屏幕上可直接显示试验曲线和试验力、变形及位移等测量值，并可进行数据处理、存储，做变形及位移等测量值，并可进行数据处理、存储，做完试验可打印试验报告。根据试验要求还可自行设置完试验可打印试验报告。根据试验要求还可自行设置打印格式及试验参量。打印格式及试验参量。7.7.打印：可打印试验报告、试验力
11、打印：可打印试验报告、试验力伸长、应力伸长、应力应变、试验力应变、试验力时间等曲线。时间等曲线。8.8.关机顺序为：退出试验程序，关闭主机油源电关机顺序为：退出试验程序，关闭主机油源电源，关闭源，关闭EDCEDC测控系统电源，关闭计算机。测控系统电源，关闭计算机。1、原始数据低碳钢直径（mm）10.0010.0210.069.949.989.98铸铁直径(mm)10.0010.0410.049.989.989.96低碳钢屈服荷载(kN)58.75低碳钢最大荷载(kN)79.1铸铁最大荷载(kN)38.32低碳钢断后直径(mm)6.32低碳钢断后长度(mm)130铸铁断后长度(mm)101低碳钢
12、平均直径低碳钢平均直径:R R=10.0 =10.0 mm mm 横截面积横截面积:A A=78.5=78.5 mmmm铸铁平均直径铸铁平均直径:R R=10.0 =10.0 mm mm 横截面积横截面积:A A=78.5=78.5 mmmm铸铁铸铁:强度极限：强度极限：b =b/A=260 MPaMPa 延伸率：延伸率：=（L1-LL1-L）/L=1%/L=1%低碳钢低碳钢:屈服极限：屈服极限：s=s/A=400 MPa A=400 MPa 强度极限强度极限:b =b/A=540 MPaMPa 延伸率：延伸率：=（L L1 1-L L）/L=30%L=30%截面收缩率：截面收缩率：=(d-d=(d-d1 1)/d=79%)/d=79%2、计算结果222221 1、比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。、比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。2 2、说明低碳钢和铸铁断口的特点、说明低碳钢和铸铁断口的特点.3 3、低碳钢和铸铁在压缩时，要测得那些数据？、低碳钢和铸铁在压缩时，要测得那些数据？观察那些现象？观察那些现象？4 4、材料相同、材料相同,直径相等的长试样为直径相等的长试样为L=5d L=5d 和和L=10d L=10d 两种试样两种试样,其断后伸长率是否相同其断后伸长率是否相同?
