单轴拉伸

单轴拉伸实验报告

使用设备名称与型号 同组人员 实验时间

一、实验目的

1.通过单轴拉伸实验，观察分析典型的塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的拉伸过程，观察断口，比较其机械性能。

2.测定材料的强度指标（屈服极限S σ、强度极限b σ）和塑性指标（延伸率δ和面缩率ψ）。 二、实验设备与仪器

1.电子万能材料试验机WDW-100A(见附录一)。

2.计算机、打印机。

3.游标卡尺。 三、实验原理

单轴拉伸实验在电子万能材料试验机上进行。在试验过程中，试验机上的载荷传感器和位移传感器分别将感受到的载荷与位移信号转变成电信号送入EDC 控制器，信号经过放大和模数转换后送入计算机，并将处理过的数据同步地显示在屏幕上，形成载荷—位移曲线（即l P ∆-曲线），试验数据可以存储和打印。在实验前，应进行载荷传感器和位移传感器的标定（校准）。

根据l P ∆-曲线和试样参数，计算材料的各项机械性能指标。根据性能指标、

l P ∆-曲线特征并结合断口形貌，分析、评价材料的机械性能。试验机操作软件的使用可参见附录一。

四、实验操作步骤

1.原始尺寸测量：（1）确定标距0l 。（2）测量直径0d ：在标距中央及两条标距线附近各取一截面进行测量，每截面沿互相垂直方向各测一次取平均值，0d 采用三个截面中的平

均值的最小值。

2.初始条件设定：如图1-2，（1）首先进行载荷与位移清零，用鼠标点击载荷与位移（绿色）显示区右上方的0.0按纽，使两者的显示值均为零。（2）点击左上方“曲线参数”，根据材料的强度与塑性，选择合适的显示量程。图二右下方为载荷—位移曲线的显示区，其X轴为横梁位移（mm），Y轴为载荷（kN）。（3）点击左上方“试样信息”，输入试样参数。

3.试样装夹：（1）选择“手动操作”，设定较快的横梁移动速度（20mm/min或50mm/min），点击“上升”或“下降”使横梁移动并观察。当横梁到达合适的位置时，点击“停止”使横梁停止移动。（2）将试样的夹持端插入上楔形夹头并旋紧，点击“下降”使试样的另一端插入下楔形夹头，下降时注意对中以免产生碰撞，停机后旋紧下夹头。

注意，试样装夹之后不再进行载荷清零。

图1-2 拉伸试验的计算机界面

4.加载试验：（1）选择“手动操作”，设定试验速度，建议低碳钢试样设为5mm/min，铸

铁试样设为1-2mm/min。（2）点击“上升”开始拉伸试验，注意观察试样、曲线显示区的曲线以及载荷与位移显示值的变化。（3）低碳钢试样将依次出现变形的四个阶段。当载荷从最大值开始下降时可以看到试样的颈缩区，如果试样表面光滑、材料杂质含量少，可以清楚地看到表面45°方向的滑移线。试样断裂后试验机自动停止加载。

5.试验结束前的重要工作：（1）打印记录曲线，开启打印机电源后，依次点击右上角“分析”（弹出新界面）、“打印”。点击右上角“保存”，可以将本次试验的信息以文本文件的形式保存起来，文件名的后缀为“.dat”。（2）取下试样，对拢已破坏的试样，测量有关数据，观察断口形貌。

五、实验结果及分析计算

1、实验数据（可附实验曲线）

2、 结果计算 1.强度指标计算：

（1）屈服极限 0/A P S S =σ （MPa ） （2）强度极限 0/A P b b =σ （MPa ）

屈服载荷S P 取屈服平台的下限值。b P 取l P ∆-曲线上的最大载荷（参见图三）。脆性材料不存在屈服阶段，所以只需计算b σ。 2.塑性指标计算：

（1）延伸率

%1000

1⨯-=

l l l δ （2）面缩率 %1000

1

0⨯-=

A A A ψ

六、思考题

1、 分析比较低碳钢和铸铁在拉伸时的机械性能、变形、强度、破坏方式等。

2、本实验的力—位移曲线上的变形量与试件上的变形量是否相同？如果要利用力—

位移曲线来近似确定试样的断后延伸率，应该怎样做？

3、为什么要采用比例试样？同一材料的δ10和δ5有何关系？

七、实验中的收获、感想与建议