实验一金属材料的拉伸实验.doc
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1、实验一 金属材料的拉伸实验拉伸是材料力学最基本的实验,通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数,如弹性模量、强度、塑性等。一实验目的1.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标:屈服应力和抗拉强度。2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标:伸长率和断面收缩率。3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标:抗拉强度。4.绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图,比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。二实验仪器、设备1.电子万能试验机(或液压万能材料试验机)。2.钢尺。3.数显卡尺。三、实验试样按照国家标准GB639786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
2、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。对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB639786。 夹持 过渡 夹持 过渡 h b l0 d l0l0(a) (b)图1-1 试件的截面形式试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分(l)。标距(0)是待测部分的主体,其截面积为A0。按标距(0)与其截面积(A0)之间的关系,拉伸试样可分为比例试样和非比例试样。按国家标准GB6397-86的规定,比例试样的有关尺寸如下表1-1。表1-1试样标距l0,(mm)截面积A0,(mm2)圆形试样直径d (mm)延伸率比例长11.3或10 d任意任意短5
3、.65或5 d四实验原理(一)塑性材料弹性模量的测试:在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。因此金属材料拉伸时弹性模量E地测定是材料力学最主要最基本的一个实验。测定材料弹性模量E一般采用比例极限内的拉伸试验,材料在比例极限内服从虎克定律,其荷载与变形关系为:若已知载荷F及试件尺寸,只要测得试件伸长L或纵向应变即可得出弹性模量E。 本实验采用引伸计在试样予拉后,弹性阶段初夹持在试样的中部,过弹性阶段或屈服阶段,弹性模量E测毕取下,其中塑性材料的拉伸实验不间断。 (二)塑性材料的拉伸(低碳钢): 图1-2所示是典型的
4、低碳钢拉伸图。 当试样开始受力时,因夹持力较小,其夹持部分在夹头内有滑动,故图中开始阶段的曲线斜率较小,它并不反映真实的载荷变形关系;载荷加大后,滑动消失,材料的拉伸进入弹性阶段。 应力 E D B BC Fb s 伸长率 1-2b 典型的低碳钢拉伸图低碳钢的屈服阶段通常为较为水平的锯齿状(图中的B-C段),与最高载荷B对应的应力称上屈服极限,由于它受变形速度等因素的影响较大,一般不作为材料的强度指标;同样,屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。除此之外的其它最低点中的最小值(B点)作为屈服强度s: s =当屈服阶段结束后(C点),继续加载,载荷变形曲线开始上升,材料进入强化阶段。若
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