低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)知識(shí)講解

1、實(shí)驗(yàn)一低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)及彈性模量E的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解試驗(yàn)設(shè)備一一WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造和工作原理，掌握 其操作規(guī)程及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。2 測(cè)定碳鋼的屈服極限 s、強(qiáng)度極限b、延伸率、斷面收縮率 。3 測(cè)定彈性模量E。4觀察拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象，自動(dòng)生成并打印拉伸圖（P 一 L曲線(xiàn)）5分析材料的力學(xué)性質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和量具1.設(shè)備：WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（圖1-1）圖1-1 WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)2計(jì)算機(jī)（安裝實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)軟件-如圖1-2）,打印機(jī)一臺(tái)圖1-2實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)軟件操作界面3電子應(yīng)變引伸計(jì)。4 量具：游標(biāo)卡尺WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主

2、要技術(shù)參數(shù):100最大實(shí) 驗(yàn) 力100KN 最大試驗(yàn)力：100KN ; 移動(dòng)橫梁行程：1200mm； 試驗(yàn)力精確度：0.5%; 試驗(yàn)速度：0.05 500mm/min 橫梁位移顯示分辨率：0.01mm試驗(yàn)區(qū)寬度：570 mm工作原理:WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要由上橫梁、移動(dòng)橫梁、臺(tái)面及兩側(cè)立柱組成框架結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠固定在臺(tái)面和上橫梁之間，兩滾珠絲杠配合螺母及導(dǎo)套固定 在移動(dòng)橫梁上。電機(jī)通過(guò)三級(jí)同步帶輪減速后帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)移動(dòng)橫梁在設(shè)定圖1-3圓形截面試件速度下作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)各種試驗(yàn)功能三、實(shí)驗(yàn)試件低碳鋼試件如圖I 3。夾持部分用來(lái)裝入試驗(yàn)機(jī)夾具中以便夾緊試件，過(guò)渡部分用來(lái)保證標(biāo)

3、距部分能均勻受力，這兩部分的形狀和尺寸，決定于試件的截面形狀和尺寸以及機(jī)器夾具類(lèi)型。標(biāo)距Io是待試部分，也是試件的主體，其長(zhǎng)度通常簡(jiǎn)稱(chēng)為標(biāo)距，也稱(chēng)為計(jì)算長(zhǎng)度。試件的尺寸和形狀對(duì)材料的塑性性質(zhì)影響 很大。為了能正確地比較各種材料的力學(xué)性質(zhì)，國(guó)家對(duì)試件尺寸作了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。拉伸試件分比例試件和非比例試件兩種。比例試件系按公式Io K . A計(jì)算而得。式中Io為標(biāo)距，Ao為標(biāo)距部分原始截面積，系數(shù) K通常為5.65和11.3（前者稱(chēng)為短試件，后者稱(chēng)為長(zhǎng)試件）。據(jù)此，短、長(zhǎng)圓形試件的標(biāo)距長(zhǎng)度Io分別等于5do、1Odo。非比例試件的標(biāo)距與其原橫截面間無(wú)上述一定的關(guān)系根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB22 87）將比例試

4、件尺寸列表如下:標(biāo)距長(zhǎng)度Io (mm圓形試樣表示延伸率試件橫截面積Ao （ mm直徑的符號(hào)比長(zhǎng)11.3J瓦iodo任意任意io例短5.65 寸 Ao5do5表中：do表示試件標(biāo)距部分原始直徑;io、5分別表示標(biāo)距長(zhǎng)度 Lo為少的io倍或5倍的試件延伸率。常用試件的形狀尺寸、表面粗糙度等可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB228 87中的附錄四、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)原理1、測(cè)定試件的截面尺寸圓試件測(cè)定其直徑d0的方法是：在試件標(biāo)距長(zhǎng)度的兩端和中間三處予以測(cè)量，每處在兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次，取其算術(shù)平均值，然后取這三個(gè)平均數(shù)的 最小值作為d0。2、試件標(biāo)距長(zhǎng)度lo的確定除了要根據(jù)圓試樣的直徑do來(lái)確定外，還應(yīng)將其化到

5、5mm或10mm勺倍數(shù)。等于 或大于2.5mm但小于7.5mm者化整為5mn;等于或大于7.5mm者進(jìn)為10mm依此類(lèi) 推。在標(biāo)距兩端各打一小標(biāo)點(diǎn)，使其連線(xiàn)平行于試樣的軸線(xiàn)。將兩標(biāo)點(diǎn)間的距離等 分10格或20格，并刻出分格線(xiàn)，以便觀察變形分布情況，測(cè)定其伸長(zhǎng)率。3、試驗(yàn)加載范圍根據(jù)低碳鋼的強(qiáng)度極限，估計(jì)加在試件上的最大載荷，確定試驗(yàn)機(jī)最大試驗(yàn)力 是否足夠。由于試驗(yàn)機(jī)測(cè)力部分本身精確度的限制，WDW3100微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力范圍為：最大試驗(yàn)力 100KN的0.4%-100%,即0.4KN 100KN實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保 證全部待測(cè)載荷均在此范圍之內(nèi)。4、試驗(yàn)過(guò)程分析正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，用慢速加載，使試件的

6、變形勻速增長(zhǎng)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸速 度是：屈服前，應(yīng)力增加速度為10MP/ s，屈服后，試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)夾頭在負(fù)荷下的移 動(dòng)速度不大于0.5 10 /min。廠(chǎng)kps-(a)(b)圖1-4 不同鋼材的屈服圖對(duì)于低碳鋼來(lái)說(shuō)，屈服時(shí)的曲線(xiàn)如圖1 4(a)所示，其中Ps上叫做上屈服載荷,與鋸齒狀曲線(xiàn)段最低點(diǎn)相應(yīng)的最小載荷 Ps下叫下屈服載荷。由于上屈服載荷隨試件過(guò) 渡部分的不同而有很大差異，而下屈服載荷則基本一致，因此一般規(guī)定用下屈服載 荷來(lái)計(jì)算屈服極限 s Ps/A。 Ps下/A。有些材料，屈服時(shí)的P L曲線(xiàn)基本上是 一個(gè)平臺(tái)的曲線(xiàn)而不是呈現(xiàn)出鋸齒形狀，如圖1 4(b)所示。屈服階段終了以后，要使試件繼

7、續(xù)變形，就必須加大載荷。這時(shí)載荷一變形曲 線(xiàn)將開(kāi)始上升，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段，試件的橫向尺寸有明顯的縮小。如果在強(qiáng)化階段的某一點(diǎn)處進(jìn)行卸載，則可以得到一條卸載曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)表明，它與曲線(xiàn)的起始直線(xiàn)部分基本平行。卸載后若重新加載，加載曲線(xiàn)則沿原卸載曲線(xiàn) 上升直到該點(diǎn)，此后曲線(xiàn)基本上與未經(jīng)卸載的曲線(xiàn)重合，這就是冷作硬化效應(yīng)。隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)載荷達(dá)到某一值Pb，載荷不再增加的情況下， L繼續(xù)增加，試件開(kāi)始出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，繼續(xù)拉伸直至試件最后在頸縮處斷裂。根據(jù)測(cè)得的Pb可以按b Pb/Ao計(jì)算出強(qiáng)度極限b。其拉伸過(guò)程如圖1-5所示。圖1-5低碳鋼拉伸圖DA/5、試件斷后標(biāo)距部分長(zhǎng)度h的測(cè)量將試件拉斷后的兩

8、段在拉斷處緊密對(duì)接起來(lái)，盡量使其軸線(xiàn)位于一條直線(xiàn)上。 拉斷處由于各種原因形成縫隙，則此縫隙應(yīng)計(jì)入試樣拉斷后的標(biāo)距部分長(zhǎng)度內(nèi)。如 拉斷處到鄰近標(biāo)距端點(diǎn)的距離大于1。/3，h可直接測(cè)量?jī)啥它c(diǎn)間的長(zhǎng)度。測(cè)量了 h，按下式計(jì)算伸長(zhǎng)率，即li 1。1。圓形試樣在縮頸最小處兩個(gè)相互垂直方向上測(cè)量其直徑，用二者的算術(shù)平均值 作為斷口直徑di，來(lái)計(jì)算其Ai。斷面收縮率按下式計(jì)算：空 A 100%A0最后，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，按有效數(shù)字的選取和運(yùn)算法則確定所需的位數(shù)，所 需位數(shù)后的數(shù)字，按四舍六入五單雙法處理。6低碳鋼彈性模量E的測(cè)定若要測(cè)定試件的彈性模量E,則在試驗(yàn)前應(yīng)在試件上安裝電子應(yīng)變引伸計(jì)。材料彈性模量E

9、的測(cè)定，是在比例極限以?xún)?nèi)的拉伸試驗(yàn)中進(jìn)行的。低碳鋼在比 例極限內(nèi)服從胡克定律，即：PL。EA0式中，P軸向拉力（Nl o試件標(biāo)距長(zhǎng)度（mA o為試件原始截面面積（m）E 材料彈性模量（Pa）五、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、打開(kāi)總電源；2、打開(kāi)機(jī)架背后的空氣開(kāi)關(guān)；3、打開(kāi)機(jī)架前面的鑰匙開(kāi)關(guān)；4、打開(kāi)電腦及打印機(jī)；5、點(diǎn)擊桌面“材料試驗(yàn)機(jī)”圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件界面；6單擊菜單欄“聯(lián)機(jī)”，使軟件進(jìn)入控制試驗(yàn)機(jī)狀態(tài)；7、單擊菜單欄“試樣錄入”，測(cè)量試驗(yàn)樣件參數(shù)，輸入試樣編號(hào)、試樣參數(shù)等 信息，保存并關(guān)閉退出；8、單擊菜單欄“參數(shù)設(shè)置”，確定主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)，關(guān)閉退出；9、各項(xiàng)顯示參數(shù)“清零”；10、將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)上，注意試件兩端與卡槽底面均留有間隙，然后緊固 試件。再將電子應(yīng)變引伸計(jì)的插銷(xiāo)插入銷(xiāo)孔后安裝于試件上，確保安裝牢固，然后 此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流圖1-6拉伸試驗(yàn)結(jié)果分析拔出插銷(xiāo)。橫梁上升期間注意安全，防止試件運(yùn)動(dòng)過(guò)快沖擊上夾頭，遇危險(xiǎn)則立即 按手輪或操作面板上的“ STOP按鈕；11、單擊菜單欄“試驗(yàn)開(kāi)始”，進(jìn)入拉伸試驗(yàn)過(guò)程；12、密切觀察試驗(yàn)過(guò)程，依提示進(jìn)行各項(xiàng)操作，隨時(shí)用手輪或操作面板調(diào)節(jié)進(jìn) 給速度；13、直至試件拉斷，取下兩段試件將其對(duì)接，測(cè)量斷面直徑和伸長(zhǎng)后的標(biāo)距；14、 回到電腦前，順序點(diǎn)擊菜單欄