1 拉伸实验(改)

实验一拉伸实验

一、实验目的

观察、比较低碳钢（Q235钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其力学性能。

二、实验设备

1. 电子万能试验机（见图1）

2．游标卡尺和分规

3．计算机

4．引伸计（标距50mm）

5．计算机数据采集系统及实验软件

6．打印机

图1 电子万能试验机

三、实验概述

拉伸实验是材料力学性能实验中最基本最重要的实验。为了使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定，国家标准GB228－2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形横截面和矩形横截面两种试样，如图2所示。

对于比例试样，对圆截面试样规定L 0/d 0 =10或5 对矩形横截面试样规定，

=11.3或5.65

式中L 0—试样的标距

d 0——圆截面试样直径（取标距内三处最小的一处平均值） S 0——横截面面积

本实验采用圆截面比例试样。

低碳钢作为塑性材料的代表，在常温、静荷下作拉伸实验。将试样安装在试验机的夹头中，加载后，观察试件的受力、变形直至破坏的全过程。试验机数据采集系统将实验数据传送到控制计算机, 在计算机屏幕的实验软件界面上，载荷、应变和试验机横梁位移都可以在相应的窗口实时显示，同时显示拉伸试验过程曲线(R -ε)。

根据下屈服载荷F eL 和破坏前试件所能承受的最大载荷F m ，由以下两式算得两个主要强度指标为

下屈服强度：R eL ＝F eL /S 0

抗拉强度： R m =F m /S 0 其中S 0为试件原始横截面面积。

低碳钢拉伸过程中，屈服阶段反映在拉伸图上为一水平波动线。在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力为下屈服强度R eL ，试验过程中注意观察屏幕上实时显示的试验曲线。 试件拉断后，取下试样，并测量拉断后的标距长度L u 和拉断后颈缩处的最小直径d u 。由以下两式算得其主要塑性指标：

图2 园截面拉伸试样

(b)

o

S L

延伸率：

00

u L L

L A －

=×100%

截面收缩率：

o u

o S S

S Z -

=×100%

式中: S u为试件拉断后，颈缩处之最小截面积mm2

L0为试件之原始标距mm，

L u为试件拉断后标距mm。

2. 铸铁的拉伸实验

由于铸铁在拉伸过程中没有屈服阶段，且在很不显著的变形下即断裂，故对铸铁只能测得其抗拉强度，即

R m =F m ／S0

四、实验步骤（低碳钢试样）

1. 用划线机为拉伸试样（低碳钢）划标距100mm，并将其分10等份，以便测量试样的延伸率。

2. 在控制计算机上打开实验软件，进入到拉伸试验界面见图3 。

3．在横梁调整页面中拉钮或按钮可以选择合适的横梁移动速度。

4．检查横梁运动：点击横梁【上升】或【下降】键，观察下横梁行走方向是否正确，同时也观察软件界面顶端的【位移】窗口的数值变化是否正确，横梁下行数值增大，上行减小。

5. 用游标卡尺和分规测量试件的直径d0和标距L0：在标距中央及两条标距线附近各取一截面进行测量，每一横截面沿互垂方向各测一次直径，取其平均值，三个平均值中的最小值即为d0。试样中部平行段最外侧的两刻线间距离即为L0。

6．输入试样参数：在【试样参数】页面中填入L0和d0。

7．负荷窗口清零：此时负荷传感器未受载荷，负荷窗口的示值应为零。在负荷窗口下方点击【清零】键，窗口数值置零。

8．安装试样：将拉伸试样一端装入上夹头，旋转手柄，夹紧。注意：只夹住试样端头（夹持段）的2/3即可。上升横梁，将试样的下端的2/3导入下夹头，夹紧。见图4。

9．安装引伸计：将引伸计的两刀口装卡在试样中段。注意：上下刀口之间的限位柱应与刀口间留0.5mm空隙。铸铁试样不装引伸计。见图4。

10．在试验界面中将【试验速率】设为3。

11．在实验前将变形窗口【清零】；位移窗口【清零】；负荷不清零。

12．上述实验准备工作完毕后，请实验指导教师检查一遍无误，即可开始试验。

13．点击【拉伸】键，实验开始。如果拉伸铸铁试样，可以立即选中【用位移代替变形】（在图形下方红字），方有曲线显示（注：但变形不准确）。实验开始后要有专人操作软件，并监视实验运行状态。

图3 拉伸实验软件界面

试验钮

下横梁动作按钮

下横梁调速 切换到试样 参数页面

试验速度

下横梁操作界面

实验报告打印选项

曲线到此处可以摘除引伸计

先选中此项才能摘除引伸计

14．观察试验过程：查看软件的【负荷】，【变形】和【位移】3个传感器窗口，实验初期数值应都增大，实验曲线向上延伸。观察【应力—应变】曲线变化，特别是弹性、屈服、强化和颈缩各阶段的特征。

15．摘除引伸计：，当曲线过屈服段后，再向右延伸3格时，即可先选中【用位移代替变形】（在图形下方），再摘除引伸计，见图3。

16．摘除引伸计后，可以加快试验，将【试验速率】改为5。

17．继续观察试验图形，当试验曲线下降（负荷下降）时，观看试样的颈缩现象。

18．试样拉断后，点击【停止】键。在【文件】菜单下【保存】本实验。

19．测量：取下试样，将试样的断裂部分紧密对接起来，尽量使轴线位于一条直线上，测量断裂后的标距L u 。

原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况下，测量标距L u 方为有效。为了避免断裂位置不符合上述条件而造成试样报废，可以采用位移方法测定断后伸长率，详见附录2“位移测定法”。

在颈缩最小处的两垂直方向上测其直径，用两者的平均值作为最小直径d u 。

铸铁拉伸实验不作此项测量。

20．在试样参数页面下将d u 和L

u 填入【段后参数】中。

21．进入计算页面，点击【计算】键，软件自动计算并显示计算【结果】。再次【保存】本试验。

22．分析计算结果是否合理，如果合理，在计算页界面下选择需打印的实验结果，打印实验报告。

图4 安装试样