實驗1拉伸試驗

1、 6 實驗一金屬拉伸試驗 拉伸試驗是檢驗金屬材料力學性能普遍采用的一種極為重要的基本試驗。 金屬的力學性能可用強度極限（7b、屈服極限CS、延伸率S、斷面收縮率W 和沖擊韌度ak五個指標來表示。它是機構設計的主要依據。在機構制造和建筑 工程等許多領域，有許多機械零件或建筑構件是處于受拉狀態(tài)， 為了保證構件能 夠正常工作，必須使材料具有足夠的抗拉強度，這就需要測定材料的性能指標是 否符臺要求，其測定方法就是對材料進行拉伸試驗， 因此，金屬材料的拉伸試驗 及測得的性能指標，是研究金屬材料各種使用條件下，確定其工作可靠性的主要 工具之一，是發(fā)展新金屬材料不可缺少的重要手段， 所以拉伸試驗是測定材料力

2、 學性能的一個基本試驗。 一、實驗目的 1、測定低碳鋼在拉伸過程中的幾個力學性能指標：屈服極限7 S、強度極 限7 b、延伸率S、斷面收縮率 屮。鑄鐵的7 b。 2、觀察低碳鋼、鑄鐵在拉抻過程中的各種現象，繪制拉伸圖 （P L圖）由 此了解試件變形過程中變形隨荷載變化規(guī)律，以及有關的一些物理現象。 3、觀察斷口，比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能，及斷口形貌 、試驗設備儀器及量具 萬能材料試驗機，引伸儀，劃線臺，游標卡尺；小直尺 三、試件 金屬材料拉伸試驗常用圓形試件。為了使實驗測得數據可以互相比較， 試件 形狀尺寸必須按國家桶準 GB22 76的規(guī)定制造成標準試件。如因材料尺寸限制 等特殊情

3、況下能做成標準試件時，應按規(guī)定做成比例試件。圖1為圓形截面標準 試件和比例試件的國標規(guī)定。對于板材可制成矩形截面。園形試件標距 L。和直 徑之比，長試件為Lo/do= 10，以S io表示，短試件為Lo/do=5以S s表示。矩 形試件截面面積Ao和標距Lo之間關系應為 Lo =113 A 或 Lo 二 5.65 Ao 試件兩端為夾持部分，因夾具類形不同，圓形試件端部可做成圓柱形，階梯 形或螺紋形如圖1。 四、實驗原理 材料的機械性能指標CT S、（T b、3、W是由拉伸破壞實驗來確定的，實驗時 萬能材料試驗機自動給出載荷與變形關系的拉伸圖 （P L圖）如圖2所示，觀 察試樣和拉伸圖可以看到下

4、列變形過程。 1、彈性階段一OA 2、屈服階段一BC 3、強化階段一CD 4、頸縮階段一DE 由實驗可知彈性階段卸荷后，試樣變形立即消失，這種變形是彈性變形。當 負荷增加到一定值時，測力度盤的指針停止轉動或來回擺動， 拉伸圖上出現了鋸 齒平臺，即荷載不增加的情況下，試樣繼續(xù)伸長，材料處在屈服階段。此時可記 錄下屈服點Ps。當屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗變形的能力，材 料處在強化階段。此階段：強化后的材料就產生了殘余應變，卸載后再重新加載， 具有和原材料不同的性質，材料的強度提高了。但是斷裂后的殘余變形比原來降 低了。這種常溫下經塑性變形后，材料強度提高，塑性降低的現象稱為冷作硬化。

5、當荷載達到最大值Pb后，試樣的某一部位截面開始急劇縮小致使載荷下降。至 到斷裂，這一階段叫頸縮階段。 實驗中可測得：Ps 一屈服荷重 P b 最大荷重。 L 1一斷后標距部分長度。 A 1一斷后最細部分截面積。 由此可計算 1、屈服極限：二 A0 2、強度極限: -b A0 3、延伸率：=Ll 一“ 100% Lo 4、截面收縮率：=-A A1 100% Ao 其中A）、L0均為拉伸前試件的截面面積及標距。 五、實驗步驟 1. 測定低碳鋼的彈性常數 （1）測量試樣的尺寸。 （2）先將低碳鋼的拉伸試樣安裝在萬能試驗機上, （3）進入計算機實驗軟件頁面，進行實驗。 2. 測定低碳鋼拉伸時的強度和塑

6、性性能指標 （1）將試樣打上標距點，并刻畫上間隔為10mm或5mm的分格線 （2）在試樣標距范圍內的中間以及兩標距點的內側附近，分別用游標卡尺 在相互垂直方向上測取試樣直徑的平均值為試樣在該處的直徑，取三者中的最小 值作為計算直徑。 （3）把試樣安裝在萬能試驗機的上、下夾頭之間。設置加載方式，調整好 自動繪圖裝置。 （4）進入計算機實驗軟件頁面，進行實驗。觀察試樣的屈服現象和頸縮現 象，直至試樣被拉斷為止。并分別記錄下表格中最小載荷 Fs和最大載荷Fb。 （5）取下拉斷后的試樣，將斷口吻合壓緊，用游標卡尺量取斷口處的最小 直徑和兩標點之間的距離。 3. 測定灰鑄鐵拉伸時的強度性能指標 （1）測

7、量試樣的尺寸。 （2）把試樣安裝在萬能試驗機的上、下夾頭之間。 （3） 點擊計算機的實驗，開始實驗直至試樣被拉斷為止。記錄最大荷載Pb 值。觀察計算機上的曲線。 六、實驗數據的記錄與計算 1.測定低碳鋼的彈性常數 表1 -1測定低碳鋼的彈性模量試驗的數據記錄與計算 試樣尺寸：直徑d=mm , 標距1 o=mm 變形 / 格 載荷 / kN 讀數F 增量啓 位移讀數i（橫坐標） 增量也 增量均值庫= 增量均值兇mm 2 彈性模量：E =琦 1 /( A $ ) = 4FI o /(兀d 心1 )GPa 2.測定低碳鋼拉伸時的強度和塑性性能指標 表1-2測定低碳鋼拉伸時的強度和塑性性能指標試驗的數

8、據記錄與計算 試樣尺寸 實驗數據 實驗前： 標距1 =mm 直徑d =mm 實驗后： 標距=mm 最小直徑 di =mm 屈服載荷Fs =kN 最大載荷Fb=kN 屈服應力 =D A=MPa 抗拉強度Qb=Fb/A=MPa 伸長率6 =佃_| /|疋100% = 斷面收縮率屮=（A _A1 / AX100% = 拉斷后的試樣草圖 試樣的拉伸圖 3.測定灰鑄鐵拉伸時的強度性能指標 表1 - 3測定灰鑄鐵拉伸時的強度性能指標試驗的數據記錄與計算 試樣尺寸 實驗數據 實驗前： 直 徑d =mm 最大載荷 抗拉強度 Fb = b =Fb，A kN MPa 拉斷后的試樣草圖 試樣的拉伸圖 4.拉伸試驗結

9、果的計算精確度 （1）強度性能指標（屈服應力忑和抗拉強度 b）的計算精度要求為0.5MPa , 即：凡V 0.25MPa的數值舍去，0.25MPa而V 0.75MPa的數值化為 0.5MPa , 0.75MPa的數值者則進為1MPa。 （2）塑性性能指標（伸長率和斷面收縮率）的計算精度要求為0.5%，即： 凡V 0.25%的數值舍去，0.25%而V 0.75%的數值化為0.5% , 0.75%的數值則 進為1%。 七、結束工作 1. 實驗時必須嚴格遵守實驗設備和儀器的各項操作規(guī)程， 嚴禁開“快速”檔 加載。開動萬能試驗機后， 操作者不得離開工作崗位， 實驗中如發(fā)生故障應立即 停機。 八、思考題