哈工大—低碳钢拉伸试验

试验一 金属材料的拉伸与压缩试验

1.1概 述

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E 、比例极限R p 、上和下屈服强度R eH 和R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、收缩率Z 。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如：

对45#钢：当L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：

图1.1

1. 10倍试件；

圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.3

0S

2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.65

0S =π0

45S d 0——试验前试件计算部分的直径；

S 0——试验前试件计算部分断面面积。

此外，试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。

1.2拉伸实验

一、实验目的：

1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。

2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R p 、下屈服强度R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、断面收缩率Z 等等）。

3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。

二、实验原理：

拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时F —ΔL （力——变形）曲线的形式代表了不同材料的力学性能，利用： 0F S σ=

0L L ε?= 可得到σ—ε曲线关系。

三、实验所用的设备、仪器和工具

1、Zwick电子万能材料试验机一台

2、游标卡尺一支

3、记号笔一支

4、低碳钢、铸铁试件各一个

四、实验步骤：

1．量度试件尺寸：

1）量度直径d0。对于圆试件，在计算长度的两端及中部三处用卡尺测量，每一处都要在两个互相垂直的方向上量出直径，取其直径最小值，测量精度到±0.1mm。

2）确定计算长度L0。

在试件中间等粗的细长部分内，量取计算长度L0（按10倍或5倍试件确定）。然后用刻线机（记号笔等）把计算长度L0分成若干等分（通常是以5mm或10mm为一等分）。以便当试件断裂不在中间时进行换算，从而求得比较正确的延伸率。但刻线时，应尽量轻微。

建议使用下列表格表1.3。

1)打开主机电源

2)静候数秒，以待机器系统检测

3)打开TestXpert测试软件，选取相应测试程序（或直接在电脑桌面上双击程序图标）

4)按主机“ON”按钮，以使主机与程序相连

5)顺利后，点击“LE”图标以使夹具恢复到设定值

6)用游标卡尺测量试样尺寸，并输入

7)摆放试样于试样台，用夹具夹持试样一端

8)点击“清零”图标，使力值清零

9)用夹具夹持试样另一端

10)点击“Start”图标，开始测试

11)弹出试样尺寸确认框，输入试样尺寸，点击“OK”

12)测试终止后，取出试样

13)按“LE”按钮，使横梁自动恢复到初始位置，程序自动计算测试结果并作出图表

14)将断裂后试样尺寸输入

15)点击“Print Protocol”图标，打印测试报告

16)保存测试结果文件，另存为*.zse格式的文件

17)退出程序

18)关闭主机电源，清理工作台

4．试验注意事项：

随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力——应变曲线的变化情况。

1）当试件拉伸过程中，当应力——应变曲线出现平台时载荷即到达屈服阶段，在试件表面可能出现契尔诺夫滑移线。

2）过了屈服阶段后，观察冷作硬化现象。

3）当载荷到达最大值（F m）时，曲线开始回落下降，密切注意试件形状的变化，此时可看到颈缩现象。

4）试件拉断后，立即停机存盘。打印出所得的拉伸图，取下试件并量度此时的断后标距长度L u（如果试件是断在计算长度之外的作废）和颈缩处的最小直径d u。量度时将试

件的两半接在一起，使其尽量紧贴。

5．试验结果整理和计算：

1）对拉伸曲线的修正。

拉伸曲线得到后，往往在开始处形成如图3.3中所示的不规则的曲线。这是由于试验开始时，握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。并非完全由于试件变形所致。因此对此曲线要进行修正，即将拉伸图直线部分往下延长，它与横座标相交，交点即为原点

2）根据拉伸图的比例，找出相应的R eL ，R m 。并求出：

下屈服点 R eL ＝0S F e

强度极限

R m ＝0S F m

3)计算延伸率： A ＝00

L L L u -100%

试件拉断后的残余变形在整个长度的分布是非均匀的。在颈缩部分大，而非颈缩部分残余变形小一些（见图3.4）。

由此看出，断在中间时，试件残余变形最大，延伸率也最大。为了对同一种材料只得出一个相对稳定的值，不因断裂的位置而异，可以将试验所得到的残余变形换算成相当于试件在中间断裂时的“标准数值”此方法叫“断处移中法”（见图3.5）。

例如在图3.5中，其延伸率应换算为 A ＝00

2L L n m -+100%

其中：m 及n 的小格数目依具体情况而选定。

4) 断面收缩率：

图3.4 图3.5

图3.2 图3.3

Z ＝00S S S u

100%

S u ——颈缩处的最小面积。

5) 拉断时颈缩处的实际应力：

R /m ＝u m

S F

1.3压缩试验

一、试验目的

研究和比较塑性材料与脆性材料在室温下单向压缩时的力学性能。

二、压缩试件与试验所用机器、仪器和工具：

1、压缩试件

取两种不同材料的试件——低碳钢和铸铁。金属试件一般采用圆柱形，其高与直径之比应为l ＜L 0/d 0＜2。其它材料的试件一般都采用立方体。

2、试验所用机器、仪器和工具：

与拉伸试验相同，采用压缩夹具。

三、试件步骤：

1、量试件尺寸（长、宽、高、直径）。

2、把试件放在试验机上。

3、开机动器，进行试验，一直到试件破坏。

4、卸去载荷，取出破坏的试件。

5、打印出实验报告。

四、实验注意事项：

1、低碳钢不能压到破坏，压到45kN 时即停止试验。

2、为了能很好地观察铸铁的破坏裂纹，在试验中，一但发现载荷值上升缓慢时，需及时停止加载。

五、试验结果的整理和计算

1．低碳钢：

低碳钢为塑性材料，其压缩图见图3.9，开始时遵守胡克定律沿直线上升，比例极限以后变形加快，但无明显屈服阶段。相反地，图形逐渐向上弯曲。这是因为在过了比例极限后，随着塑性变形的迅速增长，而试件的横截面积逐渐增大，因而承受的载荷也随之增大。

从实验我们知道，低碳钢试件可以被压成极簿的平板而一般不破坏。因此，其强度极限一般是不能确定的。我们只能确定的是压缩的屈服极限应力。

σsc ＝0sc

F S

图3.9 低碳钢压缩 图3.10 铸铁压缩 2．铸铁：

铸铁为脆性材料，其压缩图在开始时接近于直线，与纵轴之夹角很小，以后曲率逐渐增大，最后至破坏，因此只确定其强度极限（见图3.11）。

σbc ＝0bc

F S

铸铁试件受压力作用而缩短，表明有很少的塑性变形的存在。当载荷达到最大值时，试件即破坏，并在其表面上出现了倾斜的裂缝（裂缝一般大致在与横截面成45°的平面上发生）铸铁受压后的破坏是突然发生的，这是脆性材料的特征。

从试验结果与以前的拉伸试验结果作一比较，可以看出，铸铁承受压缩的能力远远大于承受拉伸的能力。抗压强度远远超过抗拉强度，这是脆性材料的一般属性。

1.4 电子万能材料试验机简介

电子万能材料试验机简称电子万能试验机，是材料力学性能测试的专用设备，主要用于材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能试验。电子万能试验机是机械技术、传感器技术、电子（计算机）测量、控制及数据处理技术结合的新型试验机。与以往的机械式和液压式试验机相比，近年来生产的电子万能试验机最突出的特点是利用计算机控制试验过程，并完成测量数据的自动采集和处理。不同厂家生产的电子万能试验机虽然在结构形式、操作界面、使用功能及技术性能上存在差异，但基本结构和工作原理是类似的，一般都包括机械加载架、试样夹持装置、测量系统、动力系统、传动系统、控制系统、计算机系统等基本工作单元。常见电子万能试验机按照最大载荷划分为10kN 、20 kN 、50 kN 、100 kN 、200 kN 、250 kN 等不同的规格，下面以国产CMT5105型100kN 电子万能试验机为例做一简要介绍。

图3.13 电子万能材料试验机

一、电子万能材料试验机的结构与工作原理

图3.13是Zwick 电子万能试验机的照片，图3.14是电子万能试验机的结构及工作原理示意图。电子万能试验机的机械加载架一般为“门式”结构，有单空间和双空间两种形式，由立柱、滚珠丝杠、上横梁、下横梁、移动横梁构成。单空间是指试验机的拉伸和压缩共用同一个加载空间，而双空间是指试验机设有拉伸和压缩两个加载空间。单空间试验机在拉伸试验转换为压缩试验或由压缩试验转换为拉伸试验时，需要更换夹具，而双空间试验机不存在这个问题，因此使用比较方便。Zwick 型试验机是单空间式的。在拉伸时安装有拉伸夹具，在压缩时安装有压缩夹具和弯曲夹具。测力传感器、引伸计、光电编码器、数据采集电路（与控制系统集成在一起）组成测量系统，测力传感器用于测量试验载荷，引伸计用于测量试样的变形，光电编码器用于测量横梁移动的位移。各个测量信号均经过数据采集电路送入计算机储存、处理和显示。伺服电机的输出功率经减速器、同步齿形带传递给滚珠丝杠，然后滚珠丝杠带动移动横梁升降将试验载荷施加到试样上。伺服控制器与伺服电机和光电编码器组成闭环控制系统，控制移动横梁的运动。伺服控制器向上经过控制电路与计算机联系，最终由计算机实现对可移动横梁的运动进行控制，包括位置、速度等。

由于电子万能试验机采用了闭环控制，加载过程和数据采集都是在计算机的控制下完

成的，因此可以选择不同的参数控制方式进行试验。参数控制方式是指以应力（或载荷）、位移、应变等诸试验参数中的某一个作为加载控制因素。例如，“位移控制”就是设定横梁的运动速度（通常是恒定速率），让试验机按照设定的横梁速度和方向对试样进行加载。

图3.14电子万能材料试验机的结构及工作原理

1.立柱

2.拉伸夹具

3.拉伸试样

4.移动横梁

5.测力传感器

6.压缩夹具

7.弯曲夹具

8.下横梁

9.同步齿型传

动带10.带轮11.光电编码器12.伺服电机13.上横梁14.滚珠丝杠15.引伸计16.手控键盘17.减速机

三、电子万能试验机的使用注意事项：

1、由于电气参数初始化的原因，开机、关机时要注意顺序，开机顺序为主机－计算机－打印机，关机顺序为试验机－打印机－计算机。

2、安装试样前要注意将横梁限位调整好，以防止损坏机器。

1.5思考题：

1、试述低碳钢拉伸过程的四个阶段的力学特性。

2、名义应力——应变曲线的定义是什么？如何得到真实的应力——应变曲线？

3、当有契尔诺夫滑移线出现时，利用力学概念解释此现象。

4、比较低碳钢与铸铁拉伸破坏时的端口形状有什么不同，为什么？

5、讨论环境条件（温度、加载速率、受力状态）对屈服强度有何影响？

6、低碳钢为什么得不到抗压极限强度？

7、对铸铁受压破坏的端口进行力学受力分析。

低碳钢、铸铁的拉伸试验

工程力学实验报告 实验名称： 试验班级： 实验组号： 试验成员： 实验日期：

一、试验目的 1、测定低碳钢的屈服点 σ，强度极限bσ，延伸率δ，断面收缩率ψ。 s 2、测定铸铁的强度极限 σ。 b 3、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。 4、熟悉试验机和其它有关仪器的使用。 二、实验设备 1．液压式万能实验机； 2．游标卡尺 三、设备简介 万能试验机简介 具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成； 1、加载部分：利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。 2、测控部分：指示试件所受载荷大小及变形情况。 四、实验原理 低碳钢和铸铁是工程上最广泛使用的材料，同时，低碳钢试样在拉伸试验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。低碳钢的整个试验过程中工作段的伸长量与荷载的关系由拉伸图表示。做实验时，可利用万能材料试验机的自动绘图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即下图中拉力F与伸长量△L的关系曲线。需要说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。大致可分为四个阶段： σe

（1）弹性阶段（Ob段） 在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζ p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。 线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全 消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（ζ e ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段（bc段） 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极 限（ζ s ）。 当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段（ce段） 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。 若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的 强度极限（ζ b ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷F b 。 （4）局部变形阶段（ef段） 试样拉伸达到强度极限ζ b 之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增 大至强度极限ζ b 之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现

材料的拉伸试验实验报告

材料的拉伸试验 实验内容及目的 （1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s σ、抗拉强度b σ、伸长率δ和断面收缩率ψ。 （2）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 实验材料及设备 低碳钢、游标卡尺、万能试验机。 试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距，按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或 d l 5=，矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=，其中，前者称为长比例 试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。

（a ） （b ） 图1 拉伸试样 （a ）圆形截面试样；（b ）矩形截面试样 实验原理 进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段： 弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。 屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即A F s s = σ，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D 点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即A F b b = σ。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。 材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。即 %1001?-= l l l δ

低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验

低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告 摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。 关键字：低碳钢 铸铁 拉伸压缩实验 破坏机理 一．拉伸实验 1. 低碳钢拉伸实验 拉伸实验试件 低碳钢拉伸图 在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：

低碳钢拉伸应力-应变曲线 （1）弹性阶段（Ob段） 在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζ p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。 线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全 消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（ζ e ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段（bc段） 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极 限（ζ s ）。 当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段（ce段） 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。 若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的 强度极限（ζ b ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷F b 。 （4）局部变形阶段（ef段） 试样拉伸达到强度极限ζ b 之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增 大至强度极限ζ b 之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。 （5）伸长率和断面收缩率 试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的L变为L1。用百分比表示的比值 δ=（L1-L）/L*100% 称为伸长率。试样的塑性变形越大，δ也越大。因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。 原始横截面面积为A的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值

哈工大—低碳钢拉伸试验

试验一 金属材料的拉伸与压缩试验 1.1概 述 拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E 、比例极限R p 、上和下屈服强度R eH 和R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、收缩率Z 。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。 我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。 这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。 试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如： 对45#钢：当L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝23~25%。 为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式： 图1.1 1. 10倍试件； 圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.3 0S 2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.65 0S =π0 45S d 0——试验前试件计算部分的直径； S 0——试验前试件计算部分断面面积。 此外，试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。 1.2拉伸实验 一、实验目的： 1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。 2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R p 、下屈服强度R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、断面收缩率Z 等等）。 3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。 二、实验原理： 拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时F —ΔL （力——变形）曲线的形式代表了不同材料的力学性能，利用： 0F S σ= 0L L ε?= 可得到σ—ε曲线关系。

低碳钢拉伸实验报告

低碳钢拉伸试验报告 材科1002班任惠41030096 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验原理和要求 原理：低碳钢材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，拉伸过程有弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。通过拉伸试验，可以确定材料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等性能指标。而且可以通过Hollomon公式计算出材料的应变硬化系数与应变硬化指数。 要求：按照相关国标标准（GB/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。三、试验材料与试样 试验材料：退火低碳钢、正火低碳钢、淬火低碳钢的R4标准试样各一个。试样规格尺寸及公差要求如表1、表2所示；试样示意图如图1所示： 图 1 低碳钢拉伸试样示意图 表 1 R4试样的规格尺寸 原始标距L o平行长度L c截面原始直径d 过渡弧半径r 头部直径d’ 50 mm 60 mm 10 mm 8 mm 20 mm 表 2 R4试样的横向尺寸公差 尺寸公差形状公差 ±0.07 mm 0.04 mm 四、试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备 1.试验测试内容 (1) 直接测量的物理量：试样的原始标距L0、断后标距L u、原始直径d0、断后直径d u。 (2) 连续测量加载过程中的载荷P和试样的伸长量ΔL=L-L0数据。（由万能材料试验机给出应力-应变曲线）

2.测量工具、仪器、设备 (1) 万能材料试验机。其主要技术规格及参数如下： a.最大试验力：200 kN b.试验力准确度：优于示值的0.5% c.力值测量范围：最大试验力的0.4%-100% d.变形测量准确度：在引伸计满量程的2%-100%范围内优于示值的1% e.横梁位移测量：分辨率的0.001mm f.横梁速度范围：0.005mm/min -500mm/min，无级，任意设定 g.夹具形式：标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具 (2) 游标卡尺：精确度0.02 mm (3) 载荷传感器：0.5级，是指载荷传感器示值的最大相对误差为±0.5% (4) 引伸计：标距为50 mm，0.5级，0.5级引伸计的标距相对误差为±0.5% (5) 划线器：标记应准确到±1% 注：低碳钢淬火后抗拉强度可达600MPa，而试样直径为10 mm，故最大试验力为：600 MPa×π(10 mm/2)2=47.1 kN<200 kN，因此试验机加载能力满足要求。 五、试验步骤 1．拿到试样，给试样标号：1号、2号和3号； 2．用游标卡尺分别测量三个样品的两端和中间这三个位置上相互垂直方向的直径d0，记录数据，并对照R4标准试样的横向尺寸公差和形状公差，看试样是否满足要求，若不符合，则换一个试样重新测量；3．用划线器在试样上标记试样的原始标距L0，标记4条线，线和线之间的距离是10mm+40mm+10mm；4．将引伸计固定在试样的标距之间，同时将试样安装卡紧至拉伸试验机的夹头之间，试验中用引伸计检测试样的变形量，载荷传感器固定安置于试验机的下横梁和下夹头之间； 5．设置试验参数，第一步，设置实验类型为拉伸试验，第二步，将载荷与位移的数值清零，第三步，选择等位移的控制方法，设置试验机的拉伸速率为6 mm/min[1]，第四步，点击“实验开始”按钮，启动测试过程，计算机自动绘制出载荷-位移曲线，当曲线趋于平缓时，摘除引伸计； 6．继续拉伸试验，观察试样出现颈缩直至断裂，试验机自动停止，从试验机的夹头之间取下试样，观察断口形貌； 7．再用游标卡尺测量断后标距L u[2]和颈缩处最小直径d u[3]； 8．重复以上步骤，测量不同热处理状态的试样； 9．根据测试结果，处理数据。

低碳钢拉伸试验

低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验 1 实验目的 ⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s σ,强度极限 b σ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。 ⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。 ⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。 ⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的F S 、F b 和l ?等值。 ⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。 ⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。 2 仪器设备和量具 50KN 电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。 3 试件 实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能， 国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下： 本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径mm d 100=,标距mm l 1000=。本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件 2/0=d h ，mm d 150=（图2－2）。

4 实验原理和方法 （一）低碳钢的拉伸实验 在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径0d 和标距0l 。实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（l F ?-曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（εσ-曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能： （1）弹性阶段（Ob 段） 在拉伸的初始阶段，εσ-曲线（Oa 段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限（P σ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。 线性阶段后，εσ-曲线不为直线（ab 段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（e σ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段（bc 段） 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（s σ）。 当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成0 45斜纹。这是由于试件的0 45斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 Δl 图2－2 压缩试件 图2－3 图2－4

拉伸实验报告

实验一拉伸实验报告 一、实验目的 1、掌握如何正确进行拉伸实验的测量； 2、通过对拉伸实验的实际操作，测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限бs、强度极限бb 、延伸率δ、截面收缩率ψ； 3、观察在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图（P―Δ曲线) ； 4、通过适当转变，绘制真应力-真应变曲线S-e，测定应变硬化指数n ，并了解其实际意义。 二、实验器材与设备 1、电子万能材料试验机（载荷、变形、位移） 其设备如下： 主机 微机处理系统 测试控制 CSS-44200

2、变形传感器（引申仪） 型 号 ∶YJ Y ―11 标 距 L ∶50 mm 量 程 ΔL ∶ 25mm 3、拉伸试件 为了使试验结果具有可比性，按GB228-2002规定加工成标准试件。 其标准规格为：L 0=5d 0，d 0=10mm 。 试件的标准图样如下： 标准试件图样 三、实验原理与方法 1、低碳钢拉伸 随着拉伸实验的进行，试件在连续变载荷作用下经历了弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段以及局部变形阶段这四个阶段。 其拉伸力——伸长曲线如下： 夹持部分 工作部分 过渡部分

弹性阶段屈服阶段强化阶段局部变形阶段 低碳钢的拉伸力——伸长曲线 2、低碳钢弹性模量E的测定 在已经获得的拉伸力—伸长曲线上取伸长长度约为标距的1%~8%的相互距离适当的两点（本实验选取了伸长为4%和8%的两点），读出其力和伸长带入相关的计算公式计算出弹性模量E。

3、应变硬化指数n的测定 在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行。这表明金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化性能。塑性应变是硬化的原因，而硬化则是塑性应变的结果。应变硬化是位错增值，运动受阻所致。 准确全面描述材料的应变硬化行为，要使用真实应力——应变曲线。因为工程应力——应变曲线上的应力和应变是用试样标距部分原始截面积和原始标距长度来度量的，并不代表实际瞬时的应力和应变。当载荷超过曲线上最大值后，继续变形，应力下降，此与材料的实际硬化行为不符。 在拉伸真实应力——应变曲线上，在均匀塑性变形阶段，应力与应变之间符合Hollomon关系式 S=Ke n 式中，S为真实应力；K为硬化系数，亦称强度系数，是真实应变等于1.0时的真实应力；e为真实应变；n为应变硬化指数。 应变硬化指数n反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。 根据GB5028-85，应变硬化指数n的计算过程如下： 首先，要绘制出真实的应力——应变曲线，然后根据在塑性变形阶段下：真应力S=F/A 真应变e=△L/L SA F= = + =SdA AdS dF ) 1 ln( 0 ε+ = =?l l l dl e

低碳钢的拉伸实验

材料力学实验教案 实验一 低碳钢的拉伸实验 一、实验名称 低碳钢的拉伸实验。 二、实验目的 1．测定低碳钢的屈服极限σs 、强度极限σb 、伸长率δ和断面收缩率Ψ； 2．观察低碳钢拉伸过程中的弹性变形、屈服、强化和缩颈等物理现象； 3. 熟悉材料试验机和游标卡尺的使用。 三、实验设备 1．手动数显材料试验机 2．MaxTC220试验机测试仪 3．游标卡尺 四、试样制备 低碳钢试样如图所示，直径d=10mm ，测量并记录试样的原始标距L 0。 五、实验原理 1. 材料达到屈服时，应力基本不变而应变增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力，此时的应力即为屈服极限σs 。 2. 材料在拉断前所能承受的最大应力，即为强度极限σb 。 3. 试样的原始标距为L 0，拉断后将两段试样紧密对接在一起。量出拉断后的长 度L 1，伸长率为拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，即 %100L L L 0 01?-=δ 4. 拉断后，断面处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率，

即%100A A A 0 10?-=ψ 式中A 0—试样原始横截面积；A 1—试样拉断后断口处最小横截面积。 六、实验步骤 1．调零。打开力仪开关，待示力仪自检停后，按清零按钮，使显示屏上的按钮显示为零。 2．加载。用手握住手柄，顺时针转动施力使动轴通过传动装置带动千斤顶的丝杠上升，使试样受力，直至断裂。 3．示力。在试样受力的同时，装在螺旋千斤顶和顶梁之间的压力传感器受压产生压力信号，通过回蕊电缆传给电子示力仪，电子示力仪的显示屏上即用数字显示出力值。 4．关机。实验完毕，卸下试样，操作定载升降装置使移动挂梁降到最低时关闭力仪开关，断开电源。 七、数据处理 1. 记录相关数据 参数 原始直径 断口直径 原始标距 拉断后标距 长度（mm ） d o =10mm d 1= L o = L 1= 2. 计算伸长率δ和断面收缩率Ψ %100L L L 0 01?-=δ %100A A A 0 10?-=ψ 3. 在应力应变图中标出屈服极限σs 和强度极限σ b 八、应力应变图分析 低碳钢的拉伸过程分为四个阶段，分别为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。 1. 弹性变形阶段：在拉伸的初始阶段，应力和应变的关系为直线，此阶段符合胡克定律，即应力和应变成正比； 2. 屈服阶段：超过弹性极限后，应力增加到某一数值时，应力应变曲线上出现

材料力学性能拉伸试验报告

材料力学性能拉伸试验报告 材化08 李文迪 40860044

[试验目的] 1. 测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。 2. 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 [试验材料] 通过室温拉伸试验完成上述性能测试工作，测试过程执行GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法： 1.1试验材料：退火低碳钢，正火低碳钢，淬火低碳钢的R4标准试样各一个。 1.2热处理状态及组织性能特点简述： 1.2.1退火低碳钢：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均匀 的冷却称为退火。 特点：退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。1.2.2正火低碳钢：将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为正 火。 特点：许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。 1.2.3淬火低碳钢：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此 温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织，称为淬火。 特点：硬度大，适合对硬度有特殊要求的部件。 1.3试样规格尺寸：采用R4试样。 参数如下：

1.4公差要求 [试验原理] 1.原理简介：材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，由试验可知弹性阶段 卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此时可记录下屈服强度R 。当屈服到一定 eL 程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。当荷载达到最大值Rm后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降,至到断裂。 [试验设备与仪器] 1.1试验中需要测得： （1）连续测量加载过程中的载荷R和试样上某段的伸长量（Lu-Lo）数据。（有万能材料试验机给出应力-应变曲线） （2）两个个直接测量量：试样标距的长度 L o；直径 d。 1.2试样标距长度与直径精度：由于两者为直接测量量，工具为游标卡尺，最高精度为 0.02mm。 1.3检测工具：万能材料试验机 WDW-200D。载荷传感器，0.5级。引伸计，0.5级。 注1：应力值并非试验机直接给出，由载荷传感器直接测量施加的载荷值，进而转化成工程应力，0.5级，即精确至载荷传感器满量程的1/500。 注2：连续测试试样上某段的伸长量由引伸计完成，0.5级，即至引伸计满量程的1/50。

低碳钢拉伸试验

试验一 金属材料的拉伸与压缩试验 1.1 概 述 拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E 、比例极限R p 、上和下屈服强度R eH 和R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、收缩率Z 。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。 我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。 这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。 试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如： 对45#钢：当L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝23~25%。 为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式： 图1.1 1. 10倍试件； 圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S = 045 S d 0——试验前试件计算部分的直径； S 0——试验前试件计算部分断面面积。 此外，试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。 1.2 拉伸实验 一、实验目的： 1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。 2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R p 、下屈服强度R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、断

低碳钢的拉伸实验

实验一低碳钢的拉伸实验 实验项目性质：验证性 所涉及课程：材料力学 计划学时：2学时 【实验目的】 1．研究低碳钢的应力—应变曲线拉伸图。 2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R e、下屈服强度R eL、强度极限R m、延伸率A、断面收缩率Z等等）。 【实验设备】 1.微机控制电子万能试验机一台，型号WDD-LCJ-150； 2.游标卡尺； 3.记号笔； 4.低碳钢试件（Q235）； 【实验原理】 低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-?L曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图1。 k 图1 低碳钢拉伸曲线 低碳钢材料，由图1曲线中发现oe直线，说明F正比于?l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（e-L）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材

料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，H 点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；L 点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷F eL 时，必须缓慢而均匀地加载，并应用R eL =F eL / S 0（S 0为试件变形前的横截面积）计算屈服强度。 屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F m 后，在试件的某一局部发生显著变形，出现颈缩现象，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式R m =F m /S 0计算强度极限（S 0为试件变形前的横截面积）。根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率A 和端面收缩率Z ，即 %10000?-= L L Lu A ，%1000 0?-=S Su S Z 式中，L 0、L u 为试件拉伸前后的标距长度，S u 为颈缩处的横截面积。 【实验步骤及内容】 （1）试件准备：在试件上划出长度为L 0的标距线（默认值为100mm ），在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d 0。 （2）试验机准备：按试验机→计算机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。 （3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。 （4）夹持试件：先将试件夹持在下夹头上，点击软件初始试验消除试件自重后再夹持试件的另一端。 （5）开始实验：点击软件界面工具菜单，选择试验为拉伸试验，在弹出窗口设置低碳钢标距、直径、横截面积等参数；按启动命令按钮，开始加载，加载速度可自行设置。 （6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度L u 及断口处的最小直径d 1（一般从相互垂

低碳钢拉伸实验报告

低碳钢拉伸实验报告 李慕姚 1351626 1 实验目的 （1）观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限 s σ,强度极限b σ ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。观察低碳钢在轴向拉伸时的各种 现象及弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 2仪器设备和量具 电子万能试验机，单向引伸计，游标卡尺。 3 实验步骤 1、准备试件，测量试件的直径0d ，打上明显的标记，并量出试件的标记距离0l ，并取三次测量结果的平均值。 2、装夹拉伸试样。通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置，再把上钳口松开，夹紧试样的上端。 3、使横梁下降，当试样能够夹在下钳口时，停止。 4、在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移清零，夹紧下钳口，然后按下“保载”按钮。 5、装夹引伸计，并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上。 6、点击“开始”按钮，开始实验。当试件即将进入屈服阶段时，屏幕会弹出对话框提示取下引伸计，此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段，在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线（表明试件处于流塑阶段），应力变化不大，但应变大大增加。如果不取下引伸计，引伸计将被拉坏。在实验过程中，注意观察屈服（流动）、强化，卸载规律、颈缩、断裂等现象。 7、试样拉断后，立即按“停止”按钮。然后点取“保存数据” 按钮，保存试验数据。取下试样，先将两段试件沿断口整齐地对拢，量取并记录拉断后两标距点之间的长度1l ，及断口处最小的直径1d ，并计算断后面积1A 。 4试验结果处理 记录试件的屈服抗力S F 和最大抗力b F 。试件断裂后，测量断口处的最小直径1d 和标记距离间的距离1l 。依据测得的实验数据，计算低碳钢材料的强度指标

材料力学拉伸实验报告

材料的拉伸压缩实验 徐浩20 机械一班 一、实验目的 1.观察试件受力和变形之间的相互关系； 2.观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物 理现象。观察铸铁在压缩时的破坏现象。 3.测定拉伸时低碳钢的强度指标（s 、b ）和塑性指标（、）。测定 压缩时铸铁的强度极限b。 二、实验设备 1.微机控制电子万能试验机； 2.游标卡尺。 三、实验材料 拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图所示， d l0 l 四、实验原理 低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图2。 对于低碳钢材料，由图2曲线中发现OA直线，说明F 正比于l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用s=F s/ A0（A0为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。

图2 低碳钢拉伸曲线 屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F b 后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式b =F b /A 0计算强度极限（A 0为试件变形前的横截面积）。 根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率和端 面收缩率，即 %100001?-= l l l δ，%1000 1 0?-=A A A ψ 式中，l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度，A 1为颈缩处的横截面积。 五、实验步骤及注意事项 1、拉伸实验步骤 （1）试件准备：在试件上划出长度为l 0的标距线，在标距的两端及中部三 个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d 0。 （2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。 （3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。 （4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。 （5）开始实验：消除夹持力；位移清零；按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。 （6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度l 1及断口处的最小直径d 1（一般从相

低碳钢拉伸试验(工程力学实践)参考答案

低碳钢拉伸试验 实验前数据：1、低碳钢：l0=100，d0=10+学号后三位÷1000 2、铸铁：l0=100，d0=10+学号后三位÷1000 试验后数据：1、低碳钢：l1=l0+学号后三位÷10， d1=6+学号后三位÷1000， P s=22+学号后三位÷1000，P b=33+学号后三位÷1000 2、铸铁：l1≈l0，d1=d0+0.02 P b=14+学号后三位÷1000

答:拉伸实验中试样的延伸率的大小同试样的材料有关，也与试件的标距有关，另外试件局部变形较大的断口部分，在不同长度的标距中所占比例也不同，因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，这样其有关性质才具可比性。 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外)。 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性，低碳钢延伸率大表现为塑

性；低碳钢具有明显的线弹性阶段、屈服阶段、局部颈缩阶段，而铸铁均无；低碳钢在变形到强化阶段有冷作硬化和冷作时效现象，而铸铁无。

低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为平齐的横截面，断口组织为闪光的结晶状组织。 答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。 答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的 弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同 时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。 一、单项选择题 1 塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。试判断以下结论哪一个是正确的：_B_ (A) 屈服应力提高，弹性模量降低； (B) 屈服应力提高，塑性降低； (C) 屈服应力不变，弹性模量不变； (D) 屈服应力不变，塑性不变。 2 低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的：_B_ (A) 比例极限； (B) 屈服极限； (C) 强度极限； (D) 许用应力。 3 根据下图所示的三种材料试样的拉伸试验时的应力－应变曲线，得出如下四种结论，请判断哪一个是正确的：B_ (A) 强度极限b1 = b2＞b3； 弹性模量E 1 > E2 > E3； 延伸率1 > 2 > 3； (B) 强度极限b2 > b1＞b3； 弹性模量E2 > E1 > E3； 延伸率1 > 2 > 3； (C) 强度极限b1 = b3＞b2； 弹性模量E3 > E1 > E2； 延伸率3 > 2 > 1；

拉伸实验报告

拉伸实验报告 篇一：拉伸试验报告 ABANER 拉伸试验报告 [键入文档副标题] [键入作者姓名] [选取日期] [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。] 拉伸试验报告 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验要求： 按照相关国标标准（GB/T228-XX：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。 三、引言 低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。为了测定不同热处理状态的低碳钢的力学性能，需要进行拉伸试验。

拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能，并根据应力-应变曲线，确定应变硬化指数和系数。用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能，并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比，从而得到不同热处理对低碳钢的影响。 拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准，制定相关的试验材料和设备，试验的操作步骤等试验条件。 四、试验准备内容 具体包括以下几个方面。 1、试验材料与试样 （1）试验材料的形状和尺寸的一般要求 试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。通过从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成样品。但具有恒定横截面的产品，例如型材、棒材、线材等，和铸造试样可以不经机加工而进行试验。

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能 低碳钢具有良好的塑性，由R-ε曲线（图1-1)可以看出，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段： 弹性阶段（OA)：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系，即 比例系数E代表直线（OA) 的斜率，称作材料的弹性模量。 屈服（流动)阶段（BC)：R-ε曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点（Bˊ)作为材料屈服极限ReL。ReL是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过ReL，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限ReL作为确定许可应力的基础。从屈服阶段开始，材料的变形包含弹性和塑性两部分。如果试样表面光滑，材料杂质含量少，可以清楚地看到表面有45°方向的滑移线。 强化阶段（CD)：屈服阶段结束后，R-ε曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。如果在这一阶段卸载，弹性变形将随之消失，而塑性变形将永远保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后若重新加载，加载线仍与弹性阶段平行，但重新加载后，材料的弹性阶段加长、屈服强度明显提高，而塑性却相应下降。这种现象称作为形变强化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之一。塑性变形和形变强化二者联合，是强化金属材料的重要手段。例如喷丸，挤压，冷拨等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料强度的。强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。随塑性变形的增长，试样表面的滑移线亦愈趋明显。D点是R-ε曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度记作Rm。对低碳钢来说Rm是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。

实验一低碳钢拉伸试验报告

实验一低碳钢拉伸试验报告 实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验 一、实验目的 1、测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs 、强度极限σb 、伸长率和断面的收缩率；测定铸铁的抗拉强度。 2、观察低碳钢拉伸时的屈服和颈缩现象，对低碳钢和铸铁试件拉伸的断口进行分析。 二、实验设备 万能试验机、试件、游标卡尺。 （点击图标看大图片或视频） 万能试验机 低碳钢和铸铁拉伸视频 低碳钢和铸铁 游标卡尺 低碳钢拉断 三、实验原理 （一）低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定。 实验时，试验机可自动绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。 从图中可以看出低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段： 1、正比例阶段，拉伸图是一条直线。 2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。读数盘上原来匀速转动的指针来回摆动，记录这时候的荷载即为屈服荷载P S 。进而可以计算出屈服极限。 3、强化阶段，屈服后，曲线又缓慢上升，这段曲线的最高点，拉力达到最大值——最大荷载P b ，即可计算出强度极限。 4、颈缩阶段，拉伸图上荷载迅速减小，曲线下滑，试件开始产生局部伸长和颈缩，直至试件在颈缩处断裂。

测量断裂后试件标距的长度和断口处的直径，可计算材料的伸长率和断面的收缩率。 四、实验步骤 （一）低碳钢的拉伸试验 1、准备试件，通过试件落地的声音来判定是低碳钢还是铸铁。声音清脆的是钢，沉闷的是铸铁。 2、测量试件的直径，并量出试件的标距，打上明显的标记。在标距中间和两端相互垂直的方向 各量一次直径，取最小处的平均值来计算截面面积。 3、估算最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。开动试验机使工作台上升一点。调 主动指针到零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好绘图装置。 4、安装试件。 5、开动试验机并缓慢均匀加载。注意观察指针的转动和自动绘图情况。注意捕捉屈服荷载的值 并记录下来。注意观察颈缩现象。试件断裂后立即停车，记录最大荷载P b。 6、取下试件，用油标卡尺测量断后标距、最小直径。 （二）铸铁拉伸实验 1、准备试件（除不确定标距外其余同低碳钢）。 2、准备试验（同低碳钢）。 3、进行实验。缓慢均匀加载，直到拉断，关闭试验机记录最大载荷。 五、结束实验 请教师检查实验记录，将实验设备和工具复原，清理实验现场。最后整理数据，完成实验报告。 六、注意事项 1、加载要缓慢均匀。加油不宜过大。 ２、最大载荷不得超过测力度盘的80%。 实验一拉伸实验报告 专业班级姓名日期评分 一、实验目的： 二、实验设备：