材料拉伸实验-1资料
ISO 6892-1-2016 金属材料拉伸试验 第1部分：室温测试方法
INTERNATIONALSTANDARD国际标准化组织6892-1第二版2016-07-01金属材料拉伸试验第1部分:室温测试方法matériaux métalliques-Essai de traction-Partie 1:mémethod d ' Essaiàtemperature Ambiente参考号:国际标准化组织6892-1:2016(英)ISO 2016版权保护文件国际标准化组织2016，瑞士出版保留所有权利。
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材料力学拉伸实验报告(1)
材料力学拉伸实验报告(1)材料力学拉伸实验报告一、实验目的研究材料在拉伸力的作用下的断裂性质和机械性能，了解材料的力学行为，检验材料的质量。
二、实验原理拉伸实验是用拉伸试验机将试样沿轴向逐渐拉伸，测量试样拉伸变形量和负荷之间的关系，得到在拉伸状态下材料的力学性质和变形破坏的特征，即应力-应变曲线。
应力-应变曲线是材料拉伸性致塑性行为、弹性行为和断裂行为的表现。
三、实验步骤1.选择平均直径为10mm、长度为50mm的试验铜棒，并通过光栅仪测量试验铜棒的横截面积。
2.将试验铜棒固定在拉伸试验机上，调整夹持架，使试验铜棒不能侧向移动，确定试样的初始长度L0。
3.开始拉伸试验，逐渐增加拉力，记录铜棒的拉伸长度L和拉力F，得到应力-应变曲线。
在试验过程中，每隔一定的时间将试样停止拉伸，记录拉力和长度，检测背景温度和湿度等相关因素。
4.持续拉伸到铜棒断裂，记录材料的极限断裂力和最大断裂拉伸率。
5.将数据记录到实验记录表中。
四、实验数据处理根据实验数据计算出拉伸试验的机械性能参数，如极限强度、屈服强度、断裂拉伸率等等。
1.极限强度：σmax = Fma x / S其中，Fmax为材料拉伸到断裂的最大力；S为试验铜棒的横截面积。
2.屈服强度：σs = Fs / S其中，Fs为材料开始塑性变形前的单位应力；S为试验铜棒的横截面积。
3.断裂拉伸率：A = （Lmax - L0）/ L0 × 100%其中，Lmax为材料拉伸到断裂时的长度；L0为材料载荷前的长度。
五、实验结果分析根据实验数据计算得到的拉伸试验机械性能参数可以反映出材料的力学行为。
在拉伸实验过程中，材料首先呈现弹性变形，后进入塑性变形阶段，这个过程体现在应力-应变曲线上就是曲线急速上升然后平缓变化，然后在拉伸到达一定程度后，材料会出现颈缩现象，最终断裂。
通过拉伸实验，我们可以得到应力-应变曲线，可以直观的看到材料的力学行为并计算出其力学性能参数。
实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验
第一部分基本实验实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的：1、测定低碳钢在拉伸时屈服极限σs 、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率Ψ。
2、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、颈缩等现象）,及拉伸图（P-ΔL曲线）。
3、测定铸铁拉伸时的强度极限σb。
4、比较低碳钢与铸铁抗拉性能的特点，并进行断口分析。
二、实验设备：1、万能材料实验机2、游标卡尺三、试件：由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响。
为了便于互相比较应按统一规定加工成标准试件。
试件加工须按《金属拉伸实验试样》（GB6397-86）的有关要求进行。
本实验的试件采用国家标准（GB6397-86）所规定的圆棒试件，尺寸为d=10mm，标距长度L=100mm，见图1-1。
为测定低碳钢的断后延伸率δ，须用刻线机在试样标距范围内刻划圆周线，将标距L分为等长的10格。
图1-1 圆形拉伸试件四、实验原理和方法拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。
材料的力学性能如：屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率等均是由拉伸破坏实验确定的。
1、低碳钢（1）力-伸长曲线的绘制：通过实验机绘图装置可自动绘成以轴向力P为纵坐标、试件伸长量ΔL为横坐标的力-伸长曲线（P-ΔL图），如图1-2所示。
低碳钢的力-伸长曲线是一种典型的形式，整个拉伸变形分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
应当指出，绘图仪所绘出的拉伸变形ΔL是整个试件（不只是标距部分）的伸长，而且还包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动等。
试件开始受力时，头部夹头中的滑动很大，故绘出的拉伸图最初一般是曲线。
图1-2 低碳钢拉伸图（2）屈服极限的测定：随着荷载的增加，变形也与荷载呈正比增加，P-ΔL图上为一直线，此即直线弹性段。
过了直线弹性段，尚有一极小的非直线弹性段。
弹性阶段包括直线弹性段和非直线弹性段。
当荷载增加到一定程度，测力指针往回偏转，继而缓慢的来回摆动，相应地在P-ΔL图上画出一段锯齿形曲线，此段即屈服阶段。
实验1_金属材料拉伸实验
实验一金属材料拉伸实验拉伸试验是检验金属材料力学性能普遍采用的一种极为重要的基本试验。
金属的力学性能可用强度极限σb、屈服极限σs、延伸率δ、断面收缩率Ψ和冲击韧度αk五个指标来表示。
它是机械设计的主要依据。
在机械制造和建筑工程等许多领域，有许多机械零件或建筑构件是处于受拉状态，为了保证构件能够正常工作，必须使材料具有足够的抗拉强度，这就需要测定材料的性能指标是否符合要求，其测定方法就是对材料进行拉伸试验，因此，金属材料的拉伸试验及测得的性能指标，是研究金属材料在各种使用条件下，确定其工作可靠性的主要工具之一，是发展新金属材料不可缺少的重要手段，所以拉伸试验是测定材料力学性能的一个基本试验。
一、实验目的1、测定低碳钢在拉伸过程中的几个力学性能指标：屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ、断面收缩率Ψ。
铸铁的σb 。
2、观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图(P—ΔL图)由此了解试件变形过程中变形随荷载变化规律，以及有关的一些物理现象。
3、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能，及断口形貌。
二、实验设备仪器及量具万能材料实验机，引伸仪，划线台，游标卡尺；小直尺。
三、试件金属材料拉伸实验常用圆形试件。
为了使实验测得数据可以互相比较，试件形状尺寸必须按国家标准GB228—76的规定制造成标准试件。
如因材料尺寸限制等特殊情况下不能做成标准试件时，应按规定做成比例试件。
图1为圆形截面标准试件和比例试件的国标规定。
对于板材可制成矩形截面。
园形试件标距L。
和直径之比，长试件为L0／d＝10，以δ10表示，短试件为L／d=5以δs表示。
矩形试件截面面积A0和标距L之间关系应为或试件两端为夹持部分，因夹具类形不同，圆形试件端部可做成圆柱形，阶梯形或螺纹形如图1。
四、实验原理1.由材料力学EAFl l =∆ 得到 lAFl E ∆=其中，l 是试样标距，F 是载荷，l ∆是变形量，A 是试样横截面积。
材料拉伸实验
实验一：光滑静态拉伸试验金属材料的拉伸试验是人们应用最广泛的测定其力学性能的方法。
试验时取一定的标准试样，在温度、环境介质、加载速度均为确定条件下将载荷施加于试样两端，使试样在轴向拉应力作用下产生弹性变形、塑性变形、直至断裂。
通过测定载荷和试样尺寸变化可以求出材料的力学性能指标。
一、实验数据分析与处理附表光滑试样拉伸试验数据表1.1光滑钢1.1.1计算机数据图1—1 钢光滑拉伸试验应力~应变曲线图1—2 钢光滑拉伸试验均匀塑性变形阶段lgS~lge的线性拟合2010-4-5 15:43Linear Regression for A0709032_lgS:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 2.9417 0.00425B 0.2721 0.00386------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99321 0.00788 70 <0.0001经计算得：K=10A=102.9417=874.38MPan=B=0.27211.1.2坐标纸数据图1—3 钢光滑拉伸试验载荷~位移曲线图1—4 钢光滑拉伸试验应力~应变曲线图1—5 钢光滑拉伸试验均匀塑性变形阶段lgS~lge的线性拟合2010-4-6 20:24Linear Regression for Data1_lgs:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 3.19016 0.05524B 0.6578 0.06625------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.95726 0.02645 11 <0.0001经计算得：K=10A=103.19016=1549.39MPan=B=0.65781.2光滑铸铁1.2.1计算机数据图1—6 铸铁光滑拉伸试验应力~应变曲线1.2.2坐标纸数据图1—7 铸铁光滑拉伸试验载荷~位移曲线图1—8 光滑铸铁拉伸试验应力~应变曲线（注：对于光滑铸铁，没有“均匀塑性变形阶段”，所以不能得到K，n值。
实验1-金属材料的拉伸实验
实验一 金属材料的拉伸实验一、试验目的1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：下屈服强度sL σ（eL R ）和抗拉强度b σ（m R ）。
2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率δ（A ）和断面收缩率ψ（Z ）。
3．测定灰铸铁（HT250）的强度性能指标：抗拉强度b σ（m R ）。
4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。
5. 学习试验机的使用方法。
二、设备和仪器1．WEW-600B 型电液式万能试验机。
2．游标卡尺、钢板尺三、试样国标GB/T228-2002采用直径d 0=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。
四、实验原理1）低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和微机的数据线，启动试验机对试样加载，微机自动绘制出载荷位移曲线。
观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。
屈服阶段反映在F l -∆曲线图上为一水平波动线。
上屈服力su F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。
下屈服力sL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。
最大力b F 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。
相应的强度指标由以下公式计算：图1-1 试样图1-2 低碳钢的拉伸曲线下屈服强度sL σ（eL R ）： sLsL 0F A σ=(1-2 ) 抗拉强度b σ（m R ）： bb 0F A σ=（1-3） 测量断后的标距部分长度u l 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标：断后伸长率δ（A ）：100%u l l l δ-=⨯ （1-4） 式中0l 为试样原始标距长度，l 为试样断后的标距部分长度。
断面收缩率ψ（Z ）：00100%uA A A ψ-=⨯ （1-5） 式中0A 和u A 分别是原始横截面积和断后最小横截面积。
移位法（亦称为补偿法）测定断后的标距部分长度u l 。
实验一 低碳钢拉伸试验
低碳钢拉伸试验姓名：班级：日期：指导老师：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/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成实验测量工作。
三、试验材料与试样本次试验的三个试样分别为经过退火、正火和淬火三种不同热处理的低碳钢试样。
退火是指将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
其组织晶粒细小均匀，碳化物呈颗粒状，分布均匀。
正火是指将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上30—50℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的热处理工艺。
其组织可能是珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织，它的晶粒和碳化物细小（比退火的晶粒更细小），分布均匀。
退火可消除过共析钢的网状二次碳化物。
淬火是指将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、下贝氏体的热处理工艺。
其组织可能为片状马氏体、板状马氏体、片状下贝氏体或它们的混合组织。
其组织是细小的马氏体及少量残余奥氏体，不存在先共析铁素体。
试样要进行机加工。
平行长度和夹持头部之间应以过渡弧连接，试样头部形状应适合于试验机夹头的夹持。
夹持端和平行长度之间的过渡弧的半径应为：≥0.75d即7.5mm。
本次试验采用的试样编号为R4，直径是10 mm,原始标距为50mm，平行长度Le≥55mm。
试样的精度要求包括①直径的尺寸公差为±0.07mm②形状公差即沿试样的平行长度的最大直径与最小直径之差不应超过0.04mm。
四、实验测量工具、仪器与设备根据国标要求，对于比例试样，应将原始标距的计算值修月之最接近5mm 的倍数，中间数值向较大一方修约，原始标距的标记应准确到±1%，即±0.5mm。
测量原始直径的分辨率不大于0.05mm。
试验1高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定
实验1 高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定一、实验目的通过实验了解聚合物材料应力—应变曲线特点、试验速度对应力—应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力—应变曲线来判断不同聚合物的力学性能。
二、实验原理为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
不同种类聚合物有不同的应力—应变曲线。
等速条件下，无定形聚合物典型的应力—应变曲线如图1所示。
图中的α点为弹性极限，σα为弹性（比例）极限强度，εα为弹性极限伸长。
在α点前，应力—应变服从虎克定律：σ=Έε式中σ——应力，MPa；ε——应变，%；Ε——弹性（杨氏）模量（曲线的斜率），MP 。
曲线斜率E反映材料的硬性。
Y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。
材料屈服后，可在t点处，也可在t′点处断裂。
因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。
εt（或εt′）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。
从曲线的形状以及σt和εt的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。
如从σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。
从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。
沿力方向的整体运动（伸长）是通过上述各种运动来达到的。
由键长、键角产生的形变较小（普弹形变），而链段运动和分子间的相对位移（塑性流动）产生的形变较大。
材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移基本上仍不能发生，或只是很小，此时材料就脆。
若达到一定负荷，可以克服链段运动及分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。
如果要使材料产生链段运动用分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。
拉伸试验-1
拉伸实验拉伸实验是检验材料力学性能的最基本的实验。
一、实验目的1．了解试验设备——微机控制电子万能试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项。
2．测定钢筋的屈服极限σ、强度极限bσ、延伸率δ、断面收缩率ψ。
s4．观察钢筋在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图（P 一L∆曲线）。
二、实验设备和量具1．量具：游标卡尺。
2．设备：WNW-10微机控制电子万能试验机。
图1-1 WNW-10微机控制电子万能试验机下面将WNW-10微机控制电子万能试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下：试验机主要用于金属材料和非金属材料的拉伸、压缩、弯曲等性能试验，除常规试验外，配备相应附件还可以进行蠕变、持久、应力松弛、低周循环试验及在高温或低温环境下拉伸性能试验。
机构与原理及特点WDW系列电子式万能试验机，由主机、全数字测量控制系统、用户软件包、功能附件等部件组成。
主机：主机为门式预应力框架，轴向刚度高，采用圆弧同步带轮减速，滚珠丝杠副传动，传动无间隙，使试验力和变形速度精密控制得到保证；采用了双空间结构，上空间用于拉伸试验，下空间做压缩、弯曲试验。
测量控制系统：采用品牌计算机并配有Windows电子万能试验机专用软件，根据国家标准或用户提供的标准测量材料的性能参数，对试验数据进行统计和处理，输出打印各种要求的试验曲线及试验报告：可选择应力一应变、负荷一应变、负荷一时间、负荷一位移、位移一时间、变形一时间等多种试验曲线的显示、放大、比较及对试验过程的监控、智能、方便。
计算机闭环控制，对试验结果自动存储，试验结果可任意存取，随时模拟再现。
三、实验原理为了检验低碳钢（钢筋）拉伸时的机械性质，应使试件轴向受拉直至断裂，在拉伸过程中以及试件断裂后，测读出必要的特征数据（如；PS 、Pb、L1、dl）经过计算，便可得到表示材料力学性能的指标：σs 、σb、δ、ψ。
四、试验程序1测定试件的截面尺寸——圆试件测定其直径d的方法是：在试件标距长度的两端和中间三处予以测量，每处在两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，然后取这三个平均数的最小值作为d。
实验一 拉伸法测弹性模量
其比例系数 EMBED Equation.3 称为材料的弹性模量。它表征材料本身的性质，
EMBED Equation.3 (1-1)
【思考题】
1.从E的不确定度计算式分析哪个量的测量对E的结果的准确度影响最大？测量中应注意哪些问题？
2.螺旋测微计使用注意事项是什么？棘轮如何使用？测微计用毕后应作何处置？
附：螺旋测微计
1.用途和构造
螺旋测微器（又叫千分尺）是比游标卡尺更精密的测量长度的工具。可用来测量精密零件尺寸、金属丝的直径和薄片的厚度；也可固定在望远镜、显微镜、干涉仪等仪器上，用来测量微小长度或角度。用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。
3.各手轮及可动部分如发生阻滞不灵现象时，应立即检查原因，切勿强扭，以防损坏仪器结构或机件。
4.钢丝的两端一定要夹紧，一来减小系统误差，二来避免砝码加重后拉脱而砸坏实验装置。在测读伸长变化的整个过程中，不能碰动望远镜及其安放的桌子，否则重新开始测读。被测钢丝一定要保持平直，以免将钢丝拉直的过程误测为伸长量，导致测量结果缪误。
固定分度的读数准线
INCLUDEPICTURE "/juj/kejian/html/yl/sample1.gif" \* MERGEFORMATINET
(a) (b)
5.在加减砝码时动作要轻慢，等钢丝不晃动并且稳定之后再进行测量。
【实验步骤】
1.仪器的调整
(1)为了使金属丝处于铅直位置，调节杨氏模量测定仪地脚螺丝，使两支柱铅直。
(2)在砝码托盘上先挂上1kg砝码使金属丝拉直(此砝码不计入所加作用力F之内)。
(3)将光杠杆镜放在中托板上，两前脚放在中托板横槽内，后脚放在固定钢丝下端夹套组件的圆柱形套管上，并使光杠杆镜镜面基本垂直或稍有俯角，如图1-1所示。
材料力学拉伸实验报告-V1
材料力学拉伸实验报告-V1[正文]材料力学是材料科学的一个重要分支，它主要研究材料的力学性能。
在材料力学中，拉伸实验是一种常用的测试手段，通过拉伸试验可以获知材料在不同应力下的变形能力。
以下是本次材料力学拉伸实验报告的整理。
一、拉伸实验的原理拉伸试验是将试样置于载荷下，在轴向上进行拉伸，在材料上施以轴向力时，将产生塑性变形直至断裂。
在实验过程中，测量其载荷、位移和时间等参数，从而得到材料的应力-应变曲线，进而推断出材料力学性能。
二、实验过程本次拉伸实验采用了经典的万能材料试验机，选择了Q235钢作为试样材料。
试样的制备过程包括锯断、研磨、打磨和清洗等步骤，以确保试样表面无划痕、毛刺和氧化物等影响结果的因素。
试验时，将试样装夹于试验机上，调节拉伸速度，施加逐渐增加的载荷直至材料断裂。
实验过程中，记录试验数据并绘制应力-应变曲线。
三、实验结果通过拉伸试验得到的应力-应变曲线如下图所示：该曲线表明，Q235钢的应力与应变呈线性关系，称为弹性阶段；随着应力的增加，表现出非线性关系，称为屈服阶段；继续增大载荷，最终达到断裂强度，称为断裂阶段。
试验中得到的屈服强度为240MPa，抗拉强度为370MPa，断后伸长率为25%。
四、实验分析通过本次实验，可以得到Q235钢的一些重要力学性能参数。
屈服强度是材料在屈服前所能承受的最大应力，是设计机械结构时最常用的材料参数。
抗拉强度是材料在拉伸断裂前的最大应力，通常反映材料的韧性和强度。
断后伸长率也是一个重要的力学性能参数，它描述了断裂前材料的可塑性。
此外，应力-应变曲线还反映了材料的硬化性质和断裂特性。
在弹性阶段内，材料表现出良好的可逆性，当载荷消失时能够回到原来的形态。
在屈服阶段内，材料开始发生塑性变形，强度随着应变的增加而增强。
在断裂阶段内，材料发生断裂失效，塑性变形能被释放出来。
五、结论通过本次材料力学拉伸实验，可以得到Q235钢的一些力学性能参数，包括屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等。
试验一轴向拉伸试验
实验一 轴向拉伸实验预习要求：1、复习教材中有关材料在拉伸时力学性能的内容；2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；一、实验目的1、测定低碳钢的屈服强度eL R （s σ）、抗拉强度m R （b σ）、断后伸长率A 11.3（δ10）和断面收缩率Z （ψ）。
2、测定铸铁的抗拉强度m R （b σ）。
3、比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。
注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。
二、设备及试样1、电液伺服万能试验机（自行改造）。
2、0.02mm 游标卡尺。
3、低碳钢圆形横截面比例长试样一根。
把原始标距段L 0十等分，并刻画出圆周等分线。
4、铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。
比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。
比例系数k 取5.65时称为短比例试样，k 取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k 取5.65。
非比例试样0L 与0S 无关。
三、实验原理及方法低碳钢是指含碳量在0.3％以下的碳素钢。
这类钢材在工程中使用较广，在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。
ΔL （标距段伸长量）O低碳钢拉伸图（F—ΔL 曲线）以轴向力F 为纵坐标，标距段伸长量ΔL 为横坐标，所绘出的试验曲线图称为拉伸图，即F—ΔL 曲线。
低碳钢的拉伸图如上图所示，F eL 为下屈服强度对应的轴向力，F eH 为上屈服强度对应的轴向力，F m 为最大轴向力。
F—ΔL 曲线与试样的尺寸有关。
为了消除试样尺寸的影响，把轴向力F 除以试样横截面的原始面积S 0就得到了名义应力，也叫工程应力，用σ表示。
同样，试样在标距段的伸长ΔL 除以试样的原始标距ＬO 得到名义应变，也叫工程应变，用ε表示。
σ—ε曲线与F—ΔL 曲线形状相似，但消除了儿何尺寸的影响，因此代表了材料本质属性，即材料的本构关系。
实验一--低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定讲解学习
实验一 低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定一、实验目的1.观察分析低碳钢的拉伸过程，了解其力学性能；绘制拉伸曲线F-△L ，由此了解试样在拉伸过程中变形随载荷的变化规律以及有关物理现象；2.测定低碳钢材料在拉伸过程中的几个力学性能指标：s σ、b σ、δ、ψ；3.了解万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。
二、实验设备1.SHT5305拉伸试验机。
2.x —Y 记录仪。
3.游标卡尺。
三、拉伸试样四、实验原理和方法首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。
1.弹性阶段 是指拉伸图上的OA ´段，没有任何残留变形。
在弹性阶段，存在一比例极限点A ，对应的应力为比例极限p σ，此部分载荷与变形是成比例，εσE =。
2.屈服阶段 对应拉伸图上的BC 段。
金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是位错增值和运动的结果，是由切应力引起的。
在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。
屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点，对应的屈服应力为0/A F SL S =σ3.强化阶段 对应于拉伸图中的CD 段。
变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。
这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。
D 点是拉伸曲线的最高点，载荷为F b ，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为b σ0/A F b b =σ4.颈缩阶段 对应于拉伸图的DE 段。
载荷达到最大值后，塑性变形开始局部进行。
这是因为在最大载荷点以后，形变强化跟不上变形的发展，由于材料本身缺陷的存在，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成颈缩。
材料的塑性性能通常用试样断后残留的变形来衡量。
轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示，计算公式为%100/001⨯-=l l l ）（δ%100/010⨯-=A A A ）（ψ式中，l 0、A 0分别表示试样的原始标距和原始面积；l 1、A 1分别表示试样标距的断后长度和断口面积。
实验1 拉伸法测量杨氏模量
实验1 拉伸法测量杨氏模量杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。
其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。
【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理数据。
4.掌握不确定度的评定方法。
【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜【实验原理】1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用后的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力S F 与应变LL δ成正比。
设有一根原长为l ，横截面积为S 的金属丝（或金属棒），在外力F 的作用下伸长了L δ，则根据胡克定律有)(LLE SF δ= （1-1） 式中的比例系数E 称为杨氏模量，单位为Pa （或N ·m –2）。
实验证明，杨氏模量E 与外力F 、金属丝的长度L 、横截面积S 的大小无关，它只与制成金属丝的材料有关。
若金属丝的直径为d ，则241d S π=，代入（1-1）式中可得 Ld FLE δπ24= （1-2）（1-2）式表明，在长度、直径和所加外力相同的情况下，杨氏模量大的金属丝伸长量较小，杨氏模量小的金属丝伸长量较大。
因此，杨氏模量反映了材料抵抗外力引起的拉伸（或压缩）形变的能力。
实验中，测量出L d L F δ、、、值就可以计算出金属丝的杨氏模量E 。
2. 静态拉伸法的测量方法测量金属丝的杨氏模量的方法就是将金属丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对金属丝F ，测出金属丝的伸长量L δ，即可求出E 。
拉伸实验
实验一、拉伸实验一、实验目的1.测定低碳钢的机械性质：屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ及断面收缩率Ψ；2.测定铸铁的机械性质：强度极限σb。
二、试件按GB228—76规定，本实验试件采用圆棒长试件。
取d0=10,L=100,如图所示：三、实验设备及仪器1、液压式万能材料实验机；2、游标卡尺；3、划线机(铸铁试件不能使用)。
一、低碳钢的拉伸实验实验原理及方法1.屈服极限σs的测定P—ΔL曲线实验时，在向试件连续均匀地加载过程中。
当测力的指针出现摆动，自动绘图仪绘出的P—ΔL 曲线有锯齿台阶时，说明材料屈服。
记录指针摆动时的最小值为屈服载荷P s,屈服极限σs计算公式为σs=P s/A02、屈服极限σs的测定实验时，试件承受的最大拉力Pb所对应的应力即为强度极限。
试件断裂后指针所指示的载荷读数就是最大载荷Pb，强度极限σb 计算公式为：σb=P b/A03、延伸率δ和断面收缩率Ψ的测定计算公式分别为：δ=(L1-L)/L x 100%Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%L:标距（本实验L=100）L1:拉断后的试件标距。
将断口密合在一起，用卡尺直接量出。
A0:试件原横截面积。
A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
（三）实验步骤1.试件准备：量出试件直径d0,用划线机划出标距L和量出L;2.按液压万能实验机操作规程1——8条进行；3.加载实验，加载至试件断裂，记录Ps 和Pb ，并观察屈服现象和颈缩现象；4.按操作规程10——14进行；5.将断裂的试件对接在一起，用卡尺测量d1和L1 ，并记录。
二、铸铁的拉伸实验实验原理及方法1、强度极限σb的测定铸铁没有屈服阶段，其断裂时的载荷读数对应的应力就是强度极限，其计算公式为：σb=Pb/A02、铸铁拉伸实验步骤(1)试件准备：量出试件的直径d0;(2)按操作规程进行，记录Pb.实验二、压缩实验一、实验目的1、测定铸铁的抗压强度极限σb，低碳钢压缩时的屈服极限σs。
实验拉伸
68
图1-5 圆形比例试样
拉伸试样二端与试验机连接部分（图1-5中M处）及夹持部分，可加工成光滑 或螺纹形状，其长度由试验机的夹头来确定。 2、 试验设备 ZWICK/Roell Z020-20kN
五、
测验程序
1、 用游标卡尺度量试样工作长度(均匀长度)内二端及中央三处的直径，各处 应在二个相互垂直的方向各测量一次。取其算术平均值，选用三处中的最小平均 直径,记作试样的d0。 2、 用划线器将试样工作长度L0划成N格(每格等同距)。 3、 检查机器各部分是处于正常工作状态。 4、 在计算机中打开相关的测试程序。根据测试要求和试样尺寸，输入相关测 试参数。
70
移位法的示意图
如X与Y之间的分格数为n，按如下不同情况测定断后伸长率： 1）如N-n为偶数[见附图]，则以符号Z表示从Y至距离为(N-n)/2个份格位置， 测量X与Y之间的距离以及Y与Z之间的距离,按下式计算断后伸长率：
A XY 2YZ L0 100% L0
2）如N-n为奇数[见附图]，则以符号Z’表示从Y至距离为(N-n-1)/2个份格 位置，以符号Z”表示从Y至距离为(N-n+1)/2个份格位置，,按下式计算断后伸长 率：
A
l k l k l 0 100% l0 l0
（1-8）
断后标长Lk，测量详见附录。 根据GB/ 228—2002标准，短试样( l 0 表示，长试样( l 0 6、 断面收缩率Z 试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比，称断面 收缩率Z。 测量原横截面积S0和拉断后缩颈处截面积S1后，可按公式(9)计算Z。
2. GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》
71
Z S 0 S1 100 % S0 S 0 5.65 ，称5倍试样)的伸长率用A5
GBT 228.1-2010《金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》
采用指针方法测定ReH和 ReL时，在试验测定时要注视试验机 测力表盘指针的指示，按照定义判定上屈服力和下屈服力；
当指针首次停止转动保持恒定的力判定为FeL； 当指针首次回转前指示的最大力判定为FeH； 当指针出现多次回转，则不考虑第一次回转，而取其余这些
回转指示的最低力判定为FeL； 当只有一次回转，则其回转的最低力判定为FeL。
采用自动测定方法时，相应地采集力-延伸或力-位移数 据。
GB/T 228.1-2010
上屈服强度（ReH)和下屈服强度（ReL)的测定
方法A：
a)在直至测定ReH应按照规定的应变速率 eLe 。这一范围需要在试样
上装夹引伸计，消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速
率e。L （e 对于不 能进行应变速率控制的试验机，根据平行长度估计
GB/T 228.1-2010
上屈服强度（ReH)和下屈服强度（ReL)的测定
上、下屈服强度位置判定的基本原则如下：
屈服前的第1个峰值应力判为上屈服强度，不管其后的峰值 应力比它大或比它小；
屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第1个 谷值应力不计，取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度；
曲线原点修正
由于受多种因素影响，拉伸曲线的原点可能需要修正。可以采用 各种方法修正曲线的原点。按照国际标准给出的方法：在曲线图上穿 过其斜率最接近于滞后环斜率的弹性上升部分，划一条平行于滞后环 所确定的直线的平行线，此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正 原点。其他方法，例如将弹性上升段的走势反向延伸与延伸轴的交 截，交截点作为修正原点。
应选
用下面两个范围之一：
范围1：eLe =0.00007s-1，相对误差±20%
关于材料的拉伸实验
实验二质料的拉伸实验概述常温、静载下的轴向拉伸试验是质料力学试验中最根本、应用最遍及的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定质料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对证料力学的阐发盘算、工程设计、选择质料和新质料开发都有及其重要的作用。
一、金属的拉伸实验（一）实验目的1.测定低碳钢的屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后延伸率A11.3和断面收缩率Z。
2.测定铸铁的抗拉强度Rm。
3.视察上述两种质料在拉伸历程中的种种现象，并绘制拉伸图（F─曲线）。
4.分析比力低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征。
（二）实验原理依据国标GB/T 228－2002《金属室温拉伸实验要领》分别叙述如下：1.低碳钢试样。
在拉伸试验时，利用试验机的自动画图器可绘出低碳钢的拉伸曲线，见图1示的F—ΔL曲线。
图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。
阐发时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。
拉伸曲线形象的描绘出质料的变形特征及各阶段受力和变形间的干系，可由该图形的状态来判断质料弹性与塑性优劣、断裂时的韧性与脆性水平以及差别变形下的承载能力。
但同一种质料的拉伸曲线会因试样尺寸差别而各异。
为了使同一种质料差别尺寸试样的拉伸历程及其特性点便于比力，以消除试样多少尺寸的影响，可将拉F a－比例伸长力；F c－弹性伸长力；F su－上屈服力；F sl－下屈服力；F b－最大力大举；F f－断裂力；－断裂后塑性伸长；－弹性伸长；图1碳钢拉伸曲线伸曲线图的纵坐标（力F）除以试样原始横截面面积S,并将横坐标（伸长ΔL）除以试样的原始标距L得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力－应变曲线或R—曲线，如图2示。
从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，也同样表征了质料力学性能。
拉伸试验历程分为四个阶段，如图1、图2所示。
（1）弹性阶段OC。
在此阶段中的OA段拉力和伸长成正比干系，表明钢材的应力与应变为线性干系，完全遵循虎克定律，如图2示。
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圆 弧同 步带
张 紧轮
电机
减速 器
丝杠下端上装有圆弧 同步带轮，经减速器、 电机传动而带动移动 横梁移动。主机左侧 设有移动横梁保护机 构，可防止移动横梁 移动超过上下极限位 置造成机械事故，也 可以使移动横梁停止 在预定位置。
l 0 5d 0
三、拉伸试件 为比较不同材料的试验结果，对试样形状、加工精度、 加载速度、试验环境，国家标准《金属拉伸试验方法》 （GB228-87）有统一规定，按照国标，做成标准试件。 圆截面试件
标距与直径的比例为:
l 0 5d 0
l 0 10d 0
对于板的材料拉伸实验，按国家标准做成矩形截面试件。
截面面积和试件标距关系为:
l 0 5.65 A 0
l 0 11.3 A0
四、实验原理 1.夹头形式 圆形和矩形截面试件所用夹板分别如图1—3（a）（b） 夹板表面制成凸纹， 以夹牢试件。
4.清零及实验条件设定： (1)录入试样：单击主菜单上〖试样〗，选择试 验材料、试验方法、试样形状，输入试验编号、 试件原始尺寸。 (2)实验参数设定：单击主菜单上〖参数设置〗， 设定初始试验力值、横梁移动速度（1～3mm/min） 与移动方向（向下）、试验结束条件等参数。 (3)清零：单击主菜单上的〖位移清零〗、〖变 形清零〗、〖试验力清零〗，进行清零。
2.拉伸曲线 屈服极限
F
D
s Fs / A
强度极限
B C A B
E
FS
Fb
b Fb / A
O
L 低碳钢试件的拉伸曲线
F
强度极限
Fb
b Fb / A
O
L
铸铁试件的拉伸曲线
五、实验步骤 1.试件的准备： 在试件中段取标距 l0 10d 0 或 l 5d ,在标距两端做好标 0 0 记。
• 3.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉 伸曲线。
• 4.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和工具 1.WDW3200型微机控制电子 万能试验机 2.刻线机 3.游标卡尺
上 横梁 立柱 移动 横梁
万能试验机的工作原理:
滚 珠丝 杠杆
双 向推 力球 轴承 台面 深沟 球轴 承
四、实验原理 F 1.低碳钢的压缩曲线 压缩过程中产生屈服以前的 基本情况与拉伸时相同，载 荷到达B点时，实验力值不变 FS 或下降，材料产生屈服，当 载荷超过B点后，塑性变形逐 渐增加，试件横截面积逐渐 O 增大，试件最后被压成鼓形 而不断裂，只能测出产生屈 服时的载荷 FS，由 S FS / A0 得出材料受压时的屈服极限。
六、实验结果处理 1.根据测得的屈服载荷 FS 和最大载荷 Fb ,计算屈 服极限 S 和强度极限 b ,铸铁不存在屈服阶段只计 算强度极限 b 。 2.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 和截面收缩率 。
3.画出试件的破坏形状图，并分析其破坏原因。 4.按规定格式写出实验报告。报告中各类表格、曲线、 简图和原始数据应齐全。
实验二
一、目的与要求
压缩实验
• 1.测定压缩时低碳钢的屈服极限 s 和铸铁的强度极 限 b 。
• 2.观察两种材料压缩时的变形和破坏现象，比较和分 析原因。
二、实验设备和工具 1.WDW3200型微机控制电子万能试验机
2.游标卡尺
三、压缩试件 试件受压时，两端面与试验机垫板间 的摩擦力约束试件的横向变形，影响试 件的强度,随着比值h0/d0的增加，上述 摩擦力对试件中部的影响减弱。但比值 h0/d0也不能过大，否则将引起失稳。一 般要求 1 h0 / d 0 3 。
对低碳钢试件，用刻线机在标距长度内每隔 10mm画一圆 周线，将标距10等分或5等分，为断口位置的补偿作准 备。用游标卡尺在标距线附近及中间各取一截面，每个 截面沿互相垂直的两个方向各测一次直径取平均值，取 这三处截面直径的最小值d0作为计算试件横截面面积A0 的依据。
2.试验机的准备：首先了解电子万能试验机的基本 构造原理，学习试验机的操作规程。 (1)旋开钥匙开关，启动试验机。第一步：连接好试 验机电源线及各通讯线缆；第二步：打开空气开关； 第三步：打开钥匙开关。 (2)连接试验机与计算机。打开计算机显示器与主机， 运行实验程序，进入实验主界面，单击主菜单上“联 机”，连接试验机与计算机。 3.安装试件：根据试件形状和尺寸选择合适的夹头， 先将试件安装在下夹头上，移动横梁调整夹头间距，将 试件另一端装入上夹头夹紧。缓慢加载，观察微机实验 主界面上实验力的情况，以检查试件是否已夹牢，如有 打滑则需重新安装。
七、实验报告
试件形状和尺寸
实验数据及计算结果
计算公式：
FS S A0
Fb b A0
A1 A0 100% A0
L1 L0 100% L0
八、思考题 1.参考低碳钢拉伸图，分段回答力与变形的关系以及 在实验中反映出的现象。 2.由低碳钢、铸铁的拉伸图和试件断口形状及其测试 结果，回答二者机械性能有什么不同。 3.回忆本次实验过程，你从中学到了哪些知识？
5.进行实验：选定曲线显示类型为“负荷－位移曲线” （不接引伸计）或“负荷－变形曲线”（接引伸计）， 单击主菜单上的〖试验开始〗，进行实验，实验过程中 注意观察曲线的变化情况与试件的各种物理现象。 6.实验结束：当试件被拉断或达到设定结束条件时，单 击主菜单上的〖试验结束〗，结束实验。 7.保存结果：单击主菜单上的〖数据管理〗，进入下一 级界面，单击〖输出〗，得到EXCEL形式的数据文件，输 入文件名，以‘另存’方式建立拉伸曲线数据文件。 8.实验完毕，取下试件，退出实验程序，仪器设备恢复 原状，关闭电源，清理现场。检查实验记录是否齐全， 并请指导教师签字。
材料力学实验
指导教三
拉伸实验
压缩实验 纯弯曲梁的正应力实验
实验四
弯扭组合应力测定实验
实验一
一、目的与要求
拉伸实验
• 1.了解电子万能试验机的工作原理，熟悉其操作规程和 正确的使用方法。 • 2.测定低碳钢的屈服极限 s、强度极限 b 、延伸 率 、截面收缩率 和铸铁的强度极限 b 。