14.金属的单向静拉伸实验
第2章_金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
常见的：
低碳钢
铝合金
苏打石灰玻璃
2.3 塑性变形
塑性变形：外载荷卸去后，不能恢复的变形 塑性：材料受力，应力超过屈服点后，仍能 继续变形而不发生断裂的性质
2.3.1 塑性变形方式及特点
一、塑性变形方式
金属材料常见的塑性变形方式为滑移和孪生
• 1--- 淬火、高温回火后的高碳钢：只 有弹性形变、少量的均匀塑性形变；
• 2--- 低合金结构钢：与低碳钢的曲线 类似；
• 3--- 黄铜：弹性形变、均匀塑性形变 和不均匀塑性形变；
• 4--- 陶瓷、玻璃类材料：只有弹性变 形而没有明显的塑性形变；
• 5--- 橡胶类材料：弹性形变量很大， 高达 100% ；
滑移 最主要的变形机制；
孪生
重要的变形机制，一般发生在低温形 变或快速形变时
2.3.1 塑性变形方式及特点
1、滑移
是金属材料在切应力作用下沿滑移面和滑 移方向进行的切变过程。
滑移面：原子最密排面； 滑移方向：原子最密排方向； 滑移系：滑移面和滑移方向的组合。 滑移面×滑移方向=滑移系。 滑移系越多，材料的塑性越好。 晶体结构的影响较大，fcc＞bcc＞hcp
应力值为其屈服极限。）
c d
③均匀变形阶段：屈服后，欲继 续变形使试样应变增大，必须
不断增加载荷使应力超过σs，
此阶段的变形明显而均匀的，
直到曲线达到最高点σb，均匀
b
变形结束，如图中的bc段。此
a
最大应力σb称为材料的强度极 限或抗拉强度，它表示材料对
最大均匀塑性变形的抗力。
形变硬化：随塑性变形增大， 塑性变形抗力不断增加的现象。
金属材料的拉伸实验报告
金属材料的拉伸实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对金属材料进行拉伸实验，了解金属材料在受力作用下的力学性能，探究金属材料的拉伸性能参数，为工程设计和材料选用提供参考依据。
二、实验原理。
金属材料在拉伸过程中，受到外力作用下会发生形变，通过拉伸试验可以得到金属材料的应力-应变曲线。
应力-应变曲线的斜率即为材料的弹性模量，而应力-应变曲线的最大点即为材料的屈服强度，最大点后的应力下降即为材料的延展性能。
三、实验步骤。
1. 将金属试样固定在拉伸试验机上，对试样施加拉伸力。
2. 记录拉伸试验机上的拉伸力和试样的伸长量。
3. 根据拉伸力和伸长量计算金属材料的应力和应变。
4. 绘制应力-应变曲线，并得到材料的弹性模量、屈服强度和延展性能参数。
四、实验数据和结果分析。
通过实验得到金属材料的应力-应变曲线如下图所示：[插入应力-应变曲线图]根据实验数据计算得到金属材料的弹性模量为XXX，屈服强度为XXX，延展性能为XXX。
五、实验结论。
通过本次拉伸实验，我们得到了金属材料的力学性能参数，这些参数对于工程设计和材料选用具有重要意义。
在实际应用中，我们可以根据金属材料的弹性模量、屈服强度和延展性能来选择合适的材料，以确保工程结构的安全可靠性。
六、实验总结。
本次实验通过拉伸试验，探究了金属材料的力学性能，得到了金属材料的应力-应变曲线和相关参数。
同时，我们也深刻认识到了金属材料在受力作用下的变形规律，对于进一步研究金属材料的力学性能具有重要意义。
七、参考文献。
[1] XXX. 金属材料力学性能测试与分析[M]. 北京，科学出版社，2008.[2] XXX. 金属材料力学性能测试方法与应用[M]. 上海，上海科学技术出版社，2010.以上是本次金属材料的拉伸实验报告，谢谢阅读。
金属拉伸实验报告
金属拉伸实验报告导言：金属材料在工业界和科研领域中广泛应用，而了解金属的物理性质对于设计和制造高性能金属构件尤为重要。
本实验旨在通过对金属材料进行拉伸实验，研究其拉伸性能。
实验目的：通过金属拉伸实验，掌握金属的力学性能，包括强度、延伸性以及断裂行为，并分析其与微观组织的关联。
实验方法：本实验选取了常见的工程金属铜作为实验样品，首先将金属样品切割成标准试样。
然后，通过金属材料力学试验机进行实验，即将金属试样夹持在两个夹具之间，然后施加逐渐增加的拉力，在不断测量拉伸过程中的应力和应变的同时，记录下试样断裂之前的长度。
实验过程中，要确保试样质量恒定、环境温度稳定。
实验结果与分析：根据实验数据，我们得到了铜样品在不同拉力下的应力和应变曲线，通过分析这些数据，可以得出以下结论：1. 弹性阶段：在应力小于材料屈服强度时，金属样品表现出弹性变形特性。
应力与应变呈线性关系，即满足胡克定律。
应力-应变曲线为一条直线，斜率等于杨氏模量。
2. 屈服阶段：随着应力的增加，金属样品会在达到一定应力值时开始发生屈服变形。
此时应力-应变曲线出现明显的非线性区域，曲线出现弯曲并逐渐平缓，表示金属样品进入塑性变形阶段。
屈服强度是表征金属材料抵抗塑性变形的能力。
3. 闭口阶段：当金属样品已达到最大应力值时，应力开始急剧下降，直到最终断裂。
这个过程称为闭口阶段。
在这个阶段，金属材料已无法承受更大的应力，进一步拉伸会导致断裂。
通过实验数据的分析，我们可以计算出金属样品的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能参数。
这些数据对于制定合适的金属材料应用方案，比如结构设计和材料选型，有着重要的意义。
结论：通过本次金属拉伸实验，我们对金属材料的力学性能有了深入的了解。
金属的力学性能直接受到其微观组织的影响，因此在设计和制造金属构件时，需考虑各种因素对金属力学性能的影响。
此外，为了获得准确可靠的测试结果，实验过程中要注意控制试样形状和尺寸的一致性，并确保实验环境的稳定性。
单向静拉伸实验
下面由实验指导教师带领大家进入实来自室开始分组实验实验内容：
• 1）观察拉伸实验过程中拉伸曲线与试样形 状的变化及其对应关系；
• 2）用图解法测定金属材料强度指标和塑性 指标；
• 3）用引伸计测定金属材料的弹性指标。
实验难点：断后伸长率的测定
• 试样拉断后，将其断裂部分在断裂处紧密对接在一 起，尽量使其轴线位于一直线上。如拉断处形成缝 隙，则此缝隙应计人该试样拉断后的标距内。
• 断后标距L1的直测法：
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1／3L0时， 直接测量标距两端点间的距离。
• 断后标距L1的移位法：
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离 小于或等于1／3L0时，则按下述方 法测定。
• 在长段上从拉断处O取基本等于短 段格数，得B点，接着取等于长段 所余格数(偶数，图3 (a))的一半， 得C点，或者取所余格数(奇数，图 3 (b))分别减1与加1的一半，得C 和C1点。
实验一 单向静拉伸实验
实验目的
• 拉伸实验是最重要的应用最广泛的材料力学性能实 验方法；
• 可以测定材料的弹性、塑性、强度、应变硬化和韧 性等重要的力学性能指标；
• E 、 δ、ψ、σ0.2、σb、n、we
• 还能对材料的塑性或脆性进行判别。 e 1
试验原理：
• 用拉伸力将试样拉伸，产生弹性变 形、弹塑性变形、并拉至断裂以便 测定材料受力后各阶段力学性能。
• 移 位 后 的 L1分 别 为 ： AB+2BC或 AB+BC+BC1。
分析讨论
• a）所测材料是塑性材料还是脆性材料？
• b）若所测的某种材料是非脆性材料，那么 它是高塑性材料还是低塑性材料？是连续形 变强化型还是非连续形变强化型？为什么。
金属材料静态拉伸试验
实验报告一姓名 班级学号成绩实验名称金属材料静态拉伸试验实验目的使学生进一步深入了解材料在静拉伸条件下拉伸曲线的测试，表征的主要力学性能指标，力学性能指标的计算方法、物理意义及其在工程应用中的应用。
掌握金属材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率的测试与计算方法，并了解这些指标在工程应用中的实际意义。
实验设备1、电子拉伸材料试验机一台，型号CSS-88100；2、位移传感器一个；3、刻线机一台；4、游标卡尺一把；试样示意图图1 圆柱形试样示意图试样宏观断口示意图1、 2、20#钢（正火态）宏观断口示意图 铝合金宏观断口图纤维区放射区剪切唇与轴线45度方向试验拉伸图图2 铝合金试样静拉伸断裂和断口图（断口为和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口，没有颈缩，应该为为切应力达到极限，发生韧性断裂。
）图3 20#钢（正火态）静态拉伸断裂和断口图（20#钢试样在拉断之后，断口附近明显产生颈缩。
断口处可以看出有三个区域：1.试样中心的纤维区，表面有较大的起伏，有较大的塑性变形；2.放射区，表面较光亮平坦，有较细放射状条纹；3.剪切唇，轴线成45°角左右的倾斜断口。
）原始数据记录1、表1 试样的原始始直径测量数据左 中 右 平均值 铝合金8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.7020#钢 9.90 10.00 10.00 9.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92试样的原始标距 050 L mm2、表2 铝合金拉断后标距测量数据记录（单位：mm ）AB BC AB+2BC 平均12.32 23.16 58.64 58.7924.0217.4658.94铝合金拉断后的断面直径平均值 7.96mm3、 20#钢拉断后的平均标距为 uL =69.53 mm断口的直径平均值为ud =6.00 mm 。
数据处理1、20#钢（正火态）试样（有明显屈服平台的材料）20#钢正火材料试样的载荷-位移曲线见图4。
金属材料力学性能第一章 单向静拉伸
真应力――载荷除以试件的瞬时截面 积即得真应力，S=F／A 真应变――瞬时伸长量除以瞬时标距 长度即得真应变e，de=dL／L
三、真应力、真应变与工程应力、工程应 变之间的关系：
A A A0 A A0 (1 ) A0 (1 ) A0
F F S A A0 (1 ) 1
1、形变强化指数： n Hollomon方程： S = K en
描述了产生塑性变形后的真应力~应变曲线
材料的 n值与屈服强度近似成反比 如低碳钢和低合金高强度钢：n =70/s
2、形变强化容量： eb 3、形变强化技术意义 变形均匀化 抗偶然过载能力
生产上强化材料的重要手段
四、缩颈现象
1. 概念：缩颈是韧性金属材料在拉伸试验时 变形集中于局部区域的特殊现象，是应变 硬化和截面减小共同作用的结果。 B点：最大力点 局部塑性变形开始点 拉伸失稳点 塑性失稳点。
2 13
B、位错交互作用阻力
Gb
2 15
剧烈冷变形位错密度增加4-5个数 量级 ----形变强化！
C、晶界阻力----Hall—Petch公式：
k s 0 d
2 16
细晶强化
D、固溶强化
溶质原子与位错的：
弹性交互作用 电化学作用 化学作用 几何作用 间隙固溶体的强化效果比置换固溶体的大！
断裂的微观机制 解理断裂
微孔聚合型的延性断裂 纯剪切断裂 引发断裂的缘因 和断裂面的取向 正断 切断
正断是由正应力引起的，断裂面与最大主应 力方向垂直； 切断是由切应力引起的，断裂面在最大切应 力作用面内，而与最大主应力方向呈450。
抗拉强度b：
定义为试件断裂前所能承受的最大工程 应力，以前称为强度极限。取拉伸图上的最大 载荷，即对应于b点的载荷除以试件的原始截 面积，即得抗拉强度之值，记为σb
金属拉伸试验
1）直测法 ： 断裂处到最邻近标距端点的距离大
于L0/3
2）移位法 ： 断裂处到最邻近标距端点的距离小
于或等于L0/3
2008.11
17
金属拉伸试验
Lμ：AO+OB+2BC
Lμ：AO+OB+BC+BC1
2008.11
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金属拉伸试验
断面收缩率 Z --试样拉断后，颈缩处横截面的
最大缩减量与原始横截面积的百分比。
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金属拉伸试验
根据 力一伸长曲线 测定规定非比例延伸强度。
Rp
Fp So
2008.11
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金属拉伸试验
3、强度性能指标 （抗拉强度Rm）
抗拉强度(Rm) ---试样拉伸过程中最大试验
力所对应的应力。
Rm
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Fm So
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金属拉伸试验
4、塑性性能指标
（断后伸长率A、屈服点伸长率Ae、最大力 下的总伸长率Agt、最大力下的非比例伸长 率Ag和断面收缩率Z）。
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金属拉伸试验
FeL Re L So
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金属拉伸试验
ReH
FeH So
ReL
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FeL So
8
金属拉伸试验
ReH
FeH So FeL So
9
ReL
2008.11
金属拉伸试验
ReH
FeH So FeL So
10
ReL
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（规定非比例延伸强度RP、规定总延伸强度Rt、
规定残余延伸强度Rr）
2008.11
金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
⾦属在单向静拉伸载荷下的⼒学性能⾦属在单向静拉伸载荷下的⼒学性能1.1拉伸曲线及应⼒－应变曲线1.1.1 引⾔（introduction）单向静载荷拉伸试验是试验温度、应⼒状态及形变速率不变的⼀种⽅法。
该⽅法具有设备简单、操作⽅便，并且试验精度⾼、重复性好、⽤途⼴，因此在⼯业中获得⼴泛应⽤。
该⽅法可以测出材料的屈服强度（ζs）、抗拉强度（ζb）、塑性（δ,ψ）、⽐例极限（ζp）等基本⼒学性能。
这些性能对于⼯业中的设计、选材、失效分析等都是⾄关重要的，也是学习⾦属材料在其他载荷作⽤下⼒学⾏为的基础。
1.1.2 拉伸曲线种类（kinds of tensile curves）拉伸曲线根据表达⽅式不同可分为三种：(1) 载荷（⼒）－伸长曲线（见图1.1）（F－ΔL）(2) (⼯程)应⼒－应变曲线（见图1.2）常简称为应⼒－应变曲线（ζ-ε）(3) 真应⼒－真应变曲线（见图1.3）(s－e)图 1.1低碳钢载荷（⼒）－伸长曲线图 1.2低碳钢应⼒－应变曲线图 1.3 真应⼒－真应变曲线三种曲线的关联：（1）载荷－伸长曲线与（⼯程）应⼒－应变曲线在形状是很相似的。
这是因为应⼒－应变曲线来源为：ζ=F/A0ε=ΔL/L0（1）式中：A0：拉伸试样原始横截⾯积（m2）L0：拉伸式样原始标距（m）由于A0、L0均为定值，因此应⼒-应变曲线是F－ΔL曲线在相应坐标缩放⼀定倍数。
（2）真应⼒－真应变曲线来源：S＝F(t)/A(t) de=dl/l(t) （2）式中：F（t）、A（t）、l（t）分别为t时刻载荷（⼒）、试样横截⾯积及长度。
de、dl分别为试样在t时刻的真应变和伸长量。
（3）真应⼒－真应变与应⼒－应变曲线之间关系在均匀塑变之前，有如下关系：S=F(t)/A(t)=F f/A f= (F f/A0)·(L f/L0)=ζ·(1+ε) （3）（A0 L0=A f L f L f/L0=( L f－L0+ L0)/ L0=1+Δl/L0）e=∫L0Lf de=∫L0Lf dl/l=㏑L f/L0=㏑(1+ε) （4）上两式中L f、A f、F f分别表⽰试样断裂后的长度、横截⾯积和载荷。
金属材料拉伸实验
金属材料拉伸实验金属材料的拉伸实验是材料力学实验中的一项重要内容，通过对金属材料的拉伸性能进行测试，可以了解材料的力学性能和工程应用特性，为材料的选用和设计提供依据。
本文将介绍金属材料拉伸实验的基本原理、实验步骤和实验结果分析。
1. 实验原理。
金属材料在受力作用下，会发生拉伸变形。
拉伸实验通过施加拉力，使金属试样产生塑性变形，测量拉伸过程中的载荷和位移，得到应力-应变曲线。
应力-应变曲线反映了材料在拉伸过程中的力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率等重要参数。
2. 实验步骤。
（1）试样制备，按照标准规范，制备金属试样，通常为圆柱形或矩形截面。
（2）试样安装，将试样安装在拉伸试验机上，保证试样受力均匀、无偏斜。
（3）施加载荷，逐渐增加拉力，记录载荷和位移的变化。
（4）记录数据，实时记录载荷-位移曲线，得到应力-应变曲线。
（5）实验结束，当试样断裂后，停止施加拉力，记录最大载荷和断裂位置。
3. 实验结果分析。
通过拉伸实验得到的应力-应变曲线，可以分析金属材料的力学性能。
在曲线上可以得到屈服点、抗拉强度、断裂伸长率等参数。
根据这些参数，可以评价材料的塑性变形能力、强度和韧性。
同时，还可以观察试样的断口形貌，了解断裂方式和断裂特征。
4. 实验注意事项。
在进行金属材料拉伸实验时，需要注意以下事项：（1）试样的制备和安装要符合标准规范，保证实验结果的准确性。
（2）拉伸试验机的使用要符合操作规程，避免发生意外。
（3）实验过程中要及时记录数据，并注意试样的变形情况，确保实验的顺利进行。
（4）实验结束后，要对试样的断口进行观察和分析，得出准确的实验结论。
5. 结语。
金属材料拉伸实验是材料力学实验中的重要内容，通过对金属材料的拉伸性能进行测试，可以全面了解材料的力学性能和工程应用特性。
掌握金属材料的力学性能参数，对于材料的选用和工程设计具有重要意义。
希望本文对金属材料拉伸实验有所帮助，谢谢阅读！以上就是金属材料拉伸实验的全部内容，希望对你有所帮助。
金属拉伸实验报告实验内容
金属拉伸实验报告实验内容通过金属拉伸实验，探究金属材料的力学性能，了解其拉伸特性，并分析金属的强度、延展性以及断裂行为。
实验原理：金属拉伸实验是一种常用的测试金属材料力学性能的实验方法。
实验中，常用拉伸机对金属样品施加外力，使其受到拉伸或压缩，并通过测量外力和变形值，来分析金属的力学性能。
实验步骤：1. 准备金属样品：选择合适的金属材料，剪切成相应的试样；2. 安装拉伸机：将试样固定在拉伸机上，并根据实验需求调整夹具；3. 初始化设备：拉伸机校准，确保设备准确度及灵敏度；4. 施加外力：逐渐施加载荷到试样上，使其逐渐拉伸，记录拉伸过程中的载荷和延伸值；5. 观察断裂点：当试样破裂时，观察断裂形态以及断口性质。
实验数据处理：1. 计算应力：根据拉伸机施加的力和试样的初始截面积，计算材料的应力；2. 计算应变：根据试样的初试长度和拉伸过程中的延伸量，计算金属的应变；3. 绘制应力-应变曲线：根据上述计算的应力和应变值，绘制应力-应变曲线；4. 计算杨氏模量：通过应力-应变曲线中的线性部分，计算杨氏模量；5. 分析金属断裂特征：观察和分析试样断裂位置、断口形态，并确定金属的延展性和强度指标。
实验结果与讨论：根据实验数据处理的结果，我们可以得到应力-应变曲线，并通过曲线上的线性部分计算杨氏模量。
此外，观察和分析断口形态可以了解金属的疲劳性能以及断裂机制。
实验中的一些偏差可能来自试样的准备、设备的准确度以及环境因素的影响。
实验结论：金属拉伸实验可以获取金属的力学性能参数，如杨氏模量、屈服强度、抗拉强度等。
同时，观察和分析断裂行为，可以了解金属的韧性和延展性。
通过此实验，了解金属的性能特点，对工程中的材料选择和设计具有重要意义。
金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
34
弹簧是典型的弹性零件，其重要作用是减震和 储能驱动。因此，弹簧材料应具有较高的弹性比功。
生 产 上 选 用 含 碳 较 高 的 钢 ， 加 入 Si 、 Mn 等 合 金元素以强化铁素体基体，并经淬火加中温回火获 得回火托氏体，以及冷变形强化等，可以有效地提 高弹性极限，使弹性比功增加。
1、拉伸曲线（力－伸长曲线）： F-纵坐标，ΔL－横坐标 如图所示。 从拉伸曲线上可以看出其变形和断裂的过程。
7
2、拉伸过程
退火低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分 为四个阶段：如图所示
弹性变形阶段 → 不均匀屈服塑性变形阶段 → 均匀塑性变形阶段 → 不均匀集中塑性变形阶段 试样形状和尺寸的变化，如图所示
属材料吸收弹性变形功的能力。一般可用金属
开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形
功表示。金属拉伸时的弹性比功用应力应变曲
线下弹性变形部分的面积表示，且
ae
1 2
e
e
2 e
2E
33
由上述公式可见，金属材料的弹性比功决定 于其弹性模量和弹性极限。由于弹性模量是组织 不敏感性能，因此，对于一般金属材料，只有用 提高弹性极限的方法才能提高弹性比功。
第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
⑴静载是相对于交变载荷和高速载荷而言的， 如：静拉伸时，其变形速度<8％L0/min。
⑵金属静载试验方法包括单向静拉伸试验、压 缩、弯曲、扭转、剪切、硬度试验等，是工业上应 用最广泛的金属力学性能试验方法。
⑶这些试验方法的特点是：温度、应力状态和 加载速率是确定的，并且常用标准试样进行试验 （硬度试验除外）。
金属在单向静拉伸下的力学性能
第一章金属在单向静拉伸下的力学性能单向静载拉伸是应用最广泛的力学性能实验之一，该实验的特点是温度、应力状态和加载速率是确定的，通过该实验可以给出金属材料最基本的力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。
§1.1 拉伸曲线和应力应变曲线一、应力和应变1．复习应力、应变的定义，包括正应力、切应力、正应变、切应变。
2．给出在拉伸条件下工程应力、工程应变（又称为名义应力、名义应变）、真应力、真应变的定义。
3．应力状态软性系数二、拉伸曲线、应力应变曲线1．拉伸曲线：拉伸实验时所记录的载荷-伸长曲线。
2．将拉伸曲线的载荷-伸长坐标分别用试样原始截面积和原始标距长度去除，则得到应力应变曲线。
真应力应变曲线。
3．拉伸实验中金属材料的变形过程通常包括弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
§1.2 弹性变形阶段的力学性能一、弹性变形及其实质1．弹性变形特点：32．微观实质：晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
二、弹性模量1．是材料弹性变形阶段应力与应变正比关系的比例系数，表征金属材料对弹性变形的抗力。
2．弹性模量与原子间作用力有关，主要决定于金属原子本性和晶格类型。
3．弹性模量是一个对组织不敏感的力学参数，合金中溶质原子及热处理工艺对其影响不大，冷塑性变形和升高温度可使其降低。
三、比例极限和弹性极限1．比例极限为拉伸过程中应力与应变成正比关系的最大应力。
2．弹性极限为材料在拉伸过程中由弹性变形过渡到塑性变形时的应力。
四、弹性比功材料开始塑性变形前单位体积所吸收的最大弹性变形功，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
弹性比功决定于材料的弹性模量和弹性极限。
五、弹性不完整性完全的弹性变形与载荷方向和加载时间无关，而实际的弹性变形与这些因素有关，产生了弹性不完整性：（1）包申格效应（Bauschinger）；（2）弹性后效；（3）弹性滞后。
§1.3 塑性变形阶段的力学性能一、金属的塑性变形方式及特点4．常见塑性变形方式有滑移和孪生。
金属单向静拉伸实验
金属单向静拉伸实验讲义一、实验目的1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。
2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法3. 熟悉标准光滑拉伸试样的规范。
二、实验原理Ⅰ低碳钢（Q235钢）拉伸实验原理做拉伸实验时，利用万能材料试验机的自动绘图装置及拉伸过程各特征点的示力度盘读数或电子拉力试验机的X—Y函数记录仪，可测绘出低碳钢试样的拉伸图，即图1所示的拉力F与伸长L u—L0之间关系曲线。
图中起始阶段呈曲线，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等原因造成的。
分析时可将其忽略直接把图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。
拉伸图形象地描绘出钢材的受力变形特征以及各阶段受力与变形之间的关系，但同一种钢材的拉伸曲线会因试样尺寸不同而异。
为了使同一种钢材不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（拉力F）除以试样的原始横截面面积S0，并将横坐标（伸长ΔL）除以试样的原始标距L0，这样得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力—应变曲线如图2所示。
从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，更清晰表征了钢材的力学性能。
拉伸实验过程分为四个阶段如图1和图2所示。
图 1 低碳钢试样拉伸图图 2 低碳钢应力延伸率图（1）弹性阶段OA：在此阶段中的O P段，其拉力F和伸长ΔL成正比关系，表明钢材的应力R与延伸率（或称应变）为线性关系，完全遵循虎克定律，则OP段称为线弹性阶段。
故点P对应的应力RF称为材料的比例极限，如图3所示。
在此弹性阶段内可以测定材料的弹性模量E，它是材料的弹性性质优劣的重要特征之一。
实验时如果当应力继续增加达到A点所对应的应力Re时，则应力与应变之间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失，这呈现出非线性弹性性质。
单向静拉伸实验
下面由 移 位 后 的 L1分 别 为 ： AB+2BC或 AB+BC+BC1。
分析讨论
• a）所测材料是塑性材料还是脆性材料？
• b）若所测的某种材料是非脆性材料，那么 它是高塑性材料还是低塑性材料？是连续形 变强化型还是非连续形变强化型？为什么。
• c）画出所测材料的应力应变曲线图并同时 作出真应力真应变曲线的示意图。
• 断后标距L1的直测法：
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1／3L0时， 直接测量标距两端点间的距离。
• 断后标距L1的移位法：
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离 小于或等于1／3L0时，则按下述方 法测定。
• 在长段上从拉断处O取基本等于短 段格数，得B点，接着取等于长段 所余格数(偶数，图3 (a))的一半， 得C点，或者取所余格数(奇数，图 3 (b))分别减1与加1的一半，得C 和C1点。
实验内容：
• 1）观察拉伸实验过程中拉伸曲线与试样形 状的变化及其对应关系；
• 2）用图解法测定金属材料强度指标和塑性 指标；
• 3）用引伸计测定金属材料的弹性指标。
实验难点：断后伸长率的测定
• 试样拉断后，将其断裂部分在断裂处紧密对接在一 起，尽量使其轴线位于一直线上。如拉断处形成缝 隙，则此缝隙应计人该试样拉断后的标距内。
实验一 单向静拉伸实验
实验目的
• 拉伸实验是最重要的应用最广泛的材料力学性能实 验方法；
• 可以测定材料的弹性、塑性、强度、应变硬化和韧 性等重要的力学性能指标；
• E 、 δ、ψ、σ0.2、σb、n、we
• 还能对材料的塑性或脆性进行判别。 e 1
试验原理：
• 用拉伸力将试样拉伸，产生弹性变 形、弹塑性变形、并拉至断裂以便 测定材料受力后各阶段力学性能。
金属的单向静拉伸实验
金属的单向静拉伸实验一、实验目的1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。
2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法3. 熟悉标准光滑拉伸试样的规范。
二、拉伸性能指标测定方法概述本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。
根据国家标准GB228－76《金属拉力试验法》，上述性能指标的测定方法如下：１、屈服点试样在拉伸过程中，载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点式中，P S为屈服点的载荷，F为试样标距部分原始截面积。
P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。
（1）指针法；当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。
（2）图示法：在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。
２、屈服强度；对于无明显物理屈服现象的材料，则应测定其屈服强度σ0.2。
σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2％时的应力。
屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。
３、抗拉强度σb将试样加载至断裂，自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb，Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。
４、伸长率δ伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比，即δ＝（Lk-L０）/ L０*100％。
Lk和L０分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度（mm）。
由于试样断裂位置对δ有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。
因此，测量断后标距部分长度Lk时。
规定以断在正中试样的Lk为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于正中的Lk。
为此，试样在拉伸前应将标距部分划为10等分，划上标记。
测量时分为两种情况：（1）如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1／3，可直接测量断后两端点的距离为Lk。
（2）如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1／3，要用移位法换算Lk。
５、断面收缩率Ψ断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。
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实验19 金属的单向静拉伸实验
一、实验目的
1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。
2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法
3. 熟悉标准光滑及缺口拉伸试样的规范。
二、拉伸性能指标测定方法概述
本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。
根据国家标准GB228－76《金属拉力试验法》，上述性能指标的测定方法如下：
１、屈服点试样在拉伸过程中，载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点
式中，P S为屈服点的载荷，F为试样标距部分原始截面积。
P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。
（1）指针法；当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。
（2）图示法：在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。
２、屈服强度；
对于无明显物理屈服现象的材料，则应测定其屈服强度σ0.2。
σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2％时的应力。
屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。
３、抗拉强度σb
将试样加载至断裂，自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb，Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。
４、伸长率δ
伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比，即δ＝（Lk-L０）/ L０*100％。
Lk和L０分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度（mm）。
由于试样断裂位置对δ有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。
因此，测量断后标距部分长度Lk时。
规定以断在正中试样的Lk为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于正中的Lk。
为此，试样在拉伸前应将标距部分划为10等分，划上标记。
测量时分为两种情况：
（1）如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1／3，可直接测量断后两端点的距离为Lk。
（2）如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1／3，要用移位法换算Lk。
５、断面收缩率Ψ
断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。
即
式中，F0和F k分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2)。
测定F k的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径，然后取其算术平均值。
三、实验设备、仪器和试样
1、设备和仪器(1). 液压式万能材料试验机或机械传动式拉力试验机。
(2). 用X一Y函数记录仪绘制拉伸曲线的仪器；a. 载荷传感器和位移传感器：
b. 动态应变仪；
c. X—Y函数记录仪。
(3). 用引伸计法绘制拉伸曲线的仪器：引伸计。
(4). 游标卡尺、手锤、冲头等。
２、试样
试样尺寸及加工精度在GB228－76中有具体规定，但试样头部形状及尺寸可视试验夹头要求而定。
一般长30～40mm，图中标明为最短长度。
本实验采用圆柱试样，如图所示，为具有不同缺口的试样和光滑试样。
试样的材料及热处理状态为：２０钢或４５钢调质状态。
光滑拉伸试样图缺口拉伸试样图
四、实验步骤
１、了解拉伸试验机结构、基本原理；学习设备操作规程、安全事项和操作方法；调整好所用设备。
２、将领取的试样打上印记，测量试样尺寸，在试样标距上打冲眼，并用划针或封线机画线，测量标距距离。
对于缺口试样测定试样缺口处直径，计算有效面积，并将各试样的原始数据列表记录。
３、安装试样，按操作规程进行试验，记录相应的值。
４、测量拉断试样的Lk及Fk；处理拉伸曲线，分别求出Ps、P0.2及P b值，列成表格记录下来。
５、计算试验结果。
对于缺口试样，观察试样断口，目测纤维区所占面积的百分数，并画断形貌示意图。
五、实验报告
１、简述试验目的。
２、实验材料
３、实验原理
４、实验步骤
５、计算各试样的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。
（附有拉伸曲线）。