低合金钢的拉伸力学性能实验讲义
金属的拉伸实验
实验1 金属的拉伸实验一、实验目的测定低碳钢在拉伸过程中几个力学性能指标：屈服极限σs，强度极限σb，断后伸长率δ和断面收缩率Ψ；观察低碳钢在拉伸过程中所出现的各种变形现象，分析力与变形之间的关系，即P-△L曲线的特征；观察低碳钢拉伸试样断口特征；掌握材料试验机等实验设备和工具的使用方法。
二、实验原理材料的力学性能反映了材料受力后变形及破坏的特性，而力学性能只有通过试验才能得到。
拉伸实验是测定材料在静载荷作用下力学性能的一个最基本的实验。
金属的力学性能如：强度极限、屈服极限、伸长率、断面收缩率等指标均是由拉伸破坏实验确定的。
低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线。
用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变曲线。
低碳钢的P-△L（σ-ε）曲线是一个典型的形式，整个拉伸变形试验依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段。
O到a为弹性阶段，b-c为屈服阶段，b点所对应的应力值称为屈服极限。
确定屈服载荷Ps时，必须缓慢而均匀地使试件产生变形，同时还需要注意观察。
测力显示系统第一次下降的最小载荷即为屈服载荷，继续加载，测得最大载荷Pb（e 点）。
试件达到最大载荷前，伸长变形在标距范围内是均匀分布的。
从最大载荷开始，产生局部伸长和颈缩。
颈缩出现后，截面面积迅速减小，继续拉伸所需的载荷也变小了，直到f点断裂。
三、实验仪器设备及材料WDW-T100微机控制电子万能试验机；游标卡尺；材料：20#钢。
试件：矩形截面试样，示意图如图1-2所示。
本实验取L0=40mm。
图1-2 矩形横截面试样其中，a0为试样原始厚度；b0为试样平行长度的原始宽度；L0为原始标距；Lc为平行长度；Lt为试样总长度；S0为平行长度的原始横截面积；1代表夹持部分。
四、实验步骤1.试件准备。
在试件上用铅笔在平行试验段中部划出长度为l0=40mm的标距线，并把它分成十等份。
在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向分别测量试样宽度和厚度，然后计算各横截面的面积，再取三者中的最小值为试件的A0。
力学拉伸实验报告实验
一、实验目的1. 了解材料在拉伸过程中的力学行为，观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩和断裂等物理现象。
2. 测定材料的拉伸强度、屈服强度、抗拉强度等力学性能指标。
3. 掌握万能试验机的使用方法及拉伸实验的基本操作。
二、实验原理材料在拉伸过程中，其内部微观结构发生变化，从而表现出不同的力学行为。
根据胡克定律，当材料处于弹性阶段时，应力与应变呈线性关系。
当应力达到某一值时，材料开始发生屈服，此时应力不再增加，应变迅速增大。
随着应力的进一步增大，材料进入强化阶段，应力逐渐增加，应变增长速度减慢。
当应力达到最大值时，材料发生颈缩现象，此时材料横截面积迅速减小，应变增长速度加快。
最终，材料在某一应力下发生断裂。
三、实验仪器与设备1. 万能试验机：用于对材料进行拉伸试验，可自动记录应力与应变数据。
2. 拉伸试样：采用低碳钢圆棒，规格为直径10mm，长度100mm。
3. 游标卡尺：用于测量拉伸试样的尺寸。
4. 电子天平：用于测量拉伸试样的质量。
四、实验步骤1. 将拉伸试样清洗干净，用游标卡尺测量其直径和长度，并记录数据。
2. 将拉伸试样安装在万能试验机的夹具中，调整夹具间距，确保试样在拉伸过程中均匀受力。
3. 打开万能试验机电源，设置拉伸速度和最大载荷，启动试验机。
4. 观察拉伸过程中试样的变形和破坏现象，记录试样断裂时的载荷。
5. 关闭试验机电源，取出试样，用游标卡尺测量试样断裂后的长度，计算伸长率。
五、实验数据与结果1. 拉伸试样直径：10.00mm2. 拉伸试样长度：100.00mm3. 拉伸试样质量：20.00g4. 拉伸试样断裂载荷：1000N5. 拉伸试样断裂后长度：95.00mm根据实验数据，计算材料力学性能指标如下：1. 抗拉强度（σt）：1000N / (π × (10mm)^2 / 4) = 784.62MPa2. 屈服强度（σs）：600N / (π × (10mm)^2 / 4) = 471.40MPa3. 伸长率（δ）：(95.00mm - 100.00mm) / 100.00m m × 100% = -5%六、实验分析1. 本实验中，低碳钢试样在拉伸过程中表现出明显的弹性、屈服、强化、颈缩和断裂等物理现象，符合材料力学理论。
金属材料拉伸试验 ppt课件
一、概念 二、拉伸试样 三、拉伸原理 四、几种常见的拉伸试验曲线
1
一、概念
1、定义： 拉伸试验是将实验材料装在拉伸试验机上进
行拉伸实验以测得材料之应力－应变曲线图， 用以分析材料的基本机械性质。
2、术语及符号
2
精品资料
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• 辐射区(Radial Zones) ： 呈射线或不规则之剥裂状， 反光白炽，是裂缝扩张的 结果。
• 剪唇区(Shear Lip Zones) ： 形似唇状，呈45。斜切试 杆边缘，反光晶亮，是剪 应力所产生的差排运动。
13
低碳钢拉伸试验现象： 屈服：
颈缩： 断裂：
tmax引起
14
四、几种常见的拉伸试验曲线
屈服点：
R e L Fs S0
Fe FpFs
强化阶段 屈服阶段 冷作硬化
线弹性阶段
Dl O
抗拉强度： 断面收缩率： 断后伸长率：
Rm Fb S0
ZS0 S110% 0 S0
Al1 l0 100%
l0
8
9
10
11
12
试片破断面图
• 纤维区(Fibrous Zones)： 呈丝纹或不规则之点状， 反光暗淡，是三维拉伸应 力所产生的破坏。
6
标距
l0
1、试样
（1）材料类型
低碳钢：塑性材料的典型代表
灰铸铁：脆性材料的典型代表
d0
标点
主动指针：反映载荷瞬时大小；
试验机读数表盘
被动指针：反映最大载荷；
（2）标准试样：尺寸符合国标的试样
低碳钢拉伸时的力学性能课件
2
低碳钢拉伸时的力学性能
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试验试件：标准试件（横截面直径d，标距l）
当试件横截面为矩形时：对于长试件取 l 11.3 A0 ; 对于短试件取 l 5.65 A0 ； 其中A0为横截面面积。
3
低碳钢拉伸时的力学性能
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试验仪器：万能材料试验机和测量式样变形的引伸仪
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低碳钢拉伸时的力学性能
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低碳钢拉伸时的力学性能
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低碳钢拉伸时的力学性能
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材料的力学性能：材料在外力作用下所呈现的有关强度、变形方
面的特性。或者是指材料(试样)在外力作用下表现出的变形、破
坏等方面的特性(行为)。一般由实验测定。 强度特性，变形特性，塑性特性
试验条件：常温(20℃)；静载（及其缓慢地加载）。
试验方法：GB228－2002《金属材料室温拉伸试验方法》
卸载定律及冷作硬化
o
d g
f h
1 弹性范围内卸载、再加载Leabharlann 2 过弹性范围卸载、再加载
9
低碳钢拉伸时的力学性能
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0
两个塑性指标:
l1 l0 伸长率: 100% l0 为塑性材料, 5% 为脆性材料。 5% 截面收缩率: A0 A1 100% A0 低碳钢的 20 — 30% 60% 为塑性材料。
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拉伸图
应力应变曲线图
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低碳钢拉伸时的力学性能
e
b
LOGO
b
f
e P
a
a' c
s
弹性变形：材料受外力后变形，卸去外力后变形完 全消失。 o 弹性阶段oa：① 弹性变形：弹性极限σe ② 斜直线oa:
金属的拉伸实验课件
4、 学习、掌握微机屏显式液压万能试验机的工作原理、 使 用方法及其配套软件的应用。
:、实验设备:
1、微机屏显式液压万能试验机
:、实验设备:
2、游标卡尺
:、实验设备:
3、引伸计
三、实验材料:
实验时首先把待测试材料按照GB6397-86《金属拉伸
试验试样》做成标准圆柱体长试件，其工作长度（标 距）
3、安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安 装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。
实验步骤及注意事项:
4、夹持试件：若在上空 间试验，则先将试件夹持在 上夹头上，力清零消除试件 自重后再夹持试件的另一端; 若在下空间试验，则先将试 件夹持在下夹头上，力清零 消除试件自重后再夹持试件 的另一端。
金属材料拉伸实验
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材 料 特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可 以确 定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比 例极限、 面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服 强度和其它 拉伸性能指标。
实验目的:
1、观察并分析试件受力和变形之间的相互关系; 2、 观察试验材料在拉伸过ห้องสมุดไป่ตู้中表现出的弹性变形、屈 服、强化、颈缩、断裂等阶段物理变化现象； 3、 测定并计算试验材料的强度指标（屈服强度s、抗拉 强
屮d=a」———dx'ioo%
5、开始实验：按运行命令按钮，按照软件设定的
方案进行实验。 6、记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试 件
的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的 标距
长度人及断口处的最小直径&（一般从相互垂直方 向测量
两次后取平均值）。
五、试验结果
《低碳钢拉伸》课件
应力应变曲线：描述应力与应变的关系 弹性阶段：应力与应变成正比，应力达到屈服点后，应变不再增加 塑性阶段：应力超过屈服点后，应变继续增加，应力不再增加 断裂阶段：应变达到最大值后，应力迅速下降，试件断裂
应力-应变曲线：描述低碳钢在拉伸过程 中的应力和应变关系
强化阶段：低碳钢在拉伸过程中达到强化阶段， 应力和应变不再成正比，应力增加，应变减小
误差分析：对实验数据进行统计分 析，找出误差来源，并提出改进措 施
汇报人：
抗拉强度：低碳钢在拉伸过程中达到断裂点 时的应力值
伸长率：低碳钢在拉伸过程中长度增加的比 例
断面收缩率：低碳钢在拉伸过程中断面减小 的比例
硬度：低碳钢在拉伸过程中硬度的变化情况
疲劳强度：低碳钢在循环载荷作用下的疲劳 寿命
低碳钢的塑性：在拉伸 过程中，低碳钢表现出 良好的塑性，可以承受 较大的变形而不断裂。
拉伸速度：根据实验目的和材料特性选择合适的拉伸速度
加载制度：分为恒定加载和循环加载两种，根据实验目的和材料特性选择合适的加载制度
拉伸速度对实验结果的影响：拉伸速度过快可能导致材料断裂，过慢可能导致实验时间过长
加载制度对实验结果的影响：恒定加载可以更好地观察材料的变形和断裂过程，循环加载可以更好地观察材料的 疲劳性能和寿命
拉伸试样：用于测试低碳钢的 拉伸性能，包括拉伸试样的尺
寸、形状等
测量设备：用于测量低碳钢的 拉伸变形、应力等参数，如应
变片、应力计等
试样选择：选择低 碳钢试样，确保其 符合实验要求
试样切割：使用 切割工具将试样 切割成所需尺寸
试样打磨：使用砂 纸将试样打磨光滑， 去除毛刺和缺陷
试样安装：将试样 安装在拉伸试验机 上，确保安装牢固， 位置正确
实验一---金属材料的拉伸实验
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s σ和抗拉强度b σ。
2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。
3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。
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GB6397—86《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GB6397—86。
夹持 过渡(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（l 0）是待测部分的主体，其截面积为A 0。
按标距（l 0）与其截面积（A 0）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。
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：EA PL L ∆=∆ 若已知载荷ΔF 及试件尺寸，只要测得试件伸长ΔL 或纵向应变即可得出弹性模量E 。
ε∆⋅∆=∆∆∆=1)(000A P A L PL 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。
材料力学低碳钢拉伸实验指导书
1 低碳钢拉伸实验一、实验目的1．了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。
2．测定强度数据，如屈服点s σ，抗拉强度b σ。
3．测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率δ，截面收缩率ψ。
二、实验原理进行拉伸实验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。
实验机具有自动绘图装置，用以记录试样的拉伸图（即F-ΔL 曲线），形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系。
但是F-ΔL 曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。
因此，拉伸图往往用名义应力、应变曲线（即σ-ε曲线）来表示：A F=σ——试样的名义应力 0l l∆=ε——试样的名义应变 A 0和L 0分别代表初始条件下的面积和标距。
σ-ε曲线与F-ΔL 曲线相似，但消除了几何尺寸的影响。
因此，可以代表材料的属性。
单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在εσ-曲线上定义的。
如果实验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性能指标就可精确地测定。
不同性质的材料拉伸过程也不同，其εσ-曲线会存在很大差异。
低碳钢和铸铁是性质截然不同的两种典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中十分典型，掌握它们的拉伸过程和破坏特点有助于正确、合理地认识和选用材料。
低碳钢具有良好的塑性，由εσ-曲线（图 1.1)可以看出，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：（1）弹性阶段（OA ）：试件的变形是弹性的。
在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。
习惯上认为材料在弹性范围内服从胡克定律，其应力、应变为正比关系，即εσE = （1-1） 比例系数E 代表直线OA 的斜率，称作材料的弹性模量。
（2）屈服（流动）阶段（BC ）：εσ-曲线上出现明显的屈服点。
这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。
这时，应力基本上不变化，而应变快速增长。
通常把下屈服点（Bˊ）作为材料屈服极限s σ。
s σ是材料开始进入塑性的标志。
结构、零件的应力一旦超过s σ，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。
§4—1材料在拉伸和压缩时力学性能测定实验
金属材料的拉伸、压缩实验承受轴向拉伸和压缩是工程构件最常见的受力方式之一，材料在拉伸和压缩时的力学性能也是材料最重要的力学性能之一。
常温、静载下金属材料的单向拉伸和压缩实验也是测定材料力学性能的最基本、应用最广泛、方法最成熟的试验方法。
通过拉伸实验所测定的材料的弹性指标E、μ，强度指标σs、σb，塑性指标δ、ψ，是工程中评价材质和进行强度、刚度计算的重要依据。
下面以典型的塑性材料——低碳钢和典型的脆性材料——铸铁为例介绍实验的详细过程和数据处理方法。
一、预习要求1、电子万能材料试验机在实验前需进行哪些调整？如何操作？2、简述测定低碳钢弹性模量E的方法和步骤。
3、实验时如何观察低碳钢拉伸和压缩时的屈服极限？二、材料拉伸时的力学性能测定拉伸时的力学性能实验所用材料包括塑性材料低碳钢和脆性材料铸铁。
（一）实验目的1、在弹性范围内验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量E。
2、测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率ψ；测定铸铁拉伸时的强度极限σb。
3、观察低碳钢和铸铁拉伸时的变形规律和破坏现象。
4、了解万能材料试验机的结构工作原理和操作。
（二）设备及试样1、电子万能材料试验机。
2、杠杆式引伸仪或电子引伸仪。
3、游标卡尺。
4、拉伸试样。
GB6397—86规定，标准拉伸试样如图1所示。
截面有圆形(图1a)和矩形（图1b）两种，标距l0与原始横截面积A0比值为11.3的试样称为长试样，标距l0与原始横截面积A0比值为5.56的试样称为短试样。
对于直径为d0的长试样，l0=10d0；对于直径为d0的短试样，l0=5d0。
实验前要用划线机在试样上画出标距线。
（三）低碳钢拉伸实验1、实验原理与方法常温下的拉伸实验是测定材料力学性能的基本实验，可用以测定弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率ψ等力学性能指标。
这些指标都是工程设计中常用的力学性能参数。
现以液压式万能材料试验机为例说明其测量原理和方法。
材料力学实验讲义
通过软件或硬件的办法将系统的载荷、变形、位移及时间窗口调零。然后调整横梁将夹持注试样的下端部。
6．测试
通过软件控制横梁移动对试样进行加载，开始实验。试验过程中应注意曲线及数字显示窗口的变化，当出现异常情况时，需要及时中断试验。在试验结束后，应及时记录并保存试验数据求取下引伸计，以避免由于试样断裂引起的振动对引伸计产生损伤。
(C)
于是 （d）
式中： 是与材料有关的常数。
要使材料相同、尺寸不同的试样能测得相同的伸长率，必须使 是常数，为此国标选定 =5.56或11.3，对于圆柱试样，就相当于 （短试样）或 （长试样）。
用短试样测得的断后伸长率记为 ，用长试样侧得的断后伸长率记为 或 。显然， ，由试验知，同种金属材料 比 大1.2～1.5倍。
三、试样
为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。国标GB/T228－2002 “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和板状两种试样，如图1-1所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作L0，通常在其两端划细线标志。
铸铁试样压缩图如图2-2a所示。载荷达最大值Fbc后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷的破裂声。
铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成45°的面上破断，这主要是由切应力造成的。
四、试验结果处理
原始数据记录参考表2-1。
表2-1原始数据记录表
测量时，两段在断口处应紧密对接，尽量使两段轴线在一直线上。若断口处形成缝隙，此缝隙应计入L1内。
对于材料相同、尺寸不同的试样，测得之伸长率是不同的。据实验知，试样颈缩前的均匀塑性伸长变形 由试样的原始标距 决定
金属材料 拉伸试验 第2部分
金属材料拉伸试验第2部分拉伸试验是金属材料力学性能测试中最常用的一种试验方法。
在拉伸试验中，金属试样在一定的载荷下被拉伸，以测定其在不同应变下的应力变化情况，从而得出其力学性能参数。
本文将继续介绍拉伸试验的相关内容。
1. 试验方法拉伸试验通常采用万能试验机进行，试样的形状和尺寸应符合标准规定。
试样应在试验机上夹紧，以保证试样在拉伸过程中不会滑动或扭曲。
试验时应控制试样的变形速率，通常为每分钟1-5mm。
试验过程中应记录试样的载荷和变形量，并绘制载荷-变形曲线。
2. 试验结果拉伸试验的主要结果包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等。
屈服强度是指试样开始出现塑性变形时的应力值，抗拉强度是指试样断裂时的最大应力值。
伸长率是指试样在断裂前的长度与断裂后长度之比，反映了金属材料的延展性能。
断面收缩率是指试样断裂后断面收缩的程度，反映了金属材料的收缩性能。
3. 影响因素拉伸试验结果受多种因素影响，其中最主要的因素是试样的材料和形状。
不同材料的金属试样在拉伸试验中表现出不同的力学性能。
试样的形状和尺寸也会影响试验结果，通常采用标准试样以保证试验结果的可比性。
试验条件如变形速率、试验温度等也会对试验结果产生影响。
4. 应用领域拉伸试验是金属材料力学性能测试中最常用的一种试验方法，广泛应用于金属材料的研究和生产中。
拉伸试验结果可以用于材料的质量控制、产品设计和材料选择等方面。
在航空航天、汽车、建筑等领域中，拉伸试验也是必不可少的一项测试。
总之，拉伸试验是金属材料力学性能测试中最常用的一种试验方法，通过测定金属试样在不同应变下的应力变化情况，得出其力学性能参数。
拉伸试验结果可以用于材料的质量控制、产品设计和材料选择等方面，是金属材料研究和生产中必不可少的一项测试。
金属材料力学性能测试——拉伸、压索和扭转实验
0/A P =s s σ金属材料力学性能测试——拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性质基本的重要实验之一。
根据国家标准金属拉力实验法的规定，拉伸试件必须做成标准试件。
圆截面试件如图1-1所示：长试件L=10d 0，短试件L=5d 0。
拉伸时材料的强度指标和塑性指标测定： 1、强度指标的测定：材料拉伸时的力学性能指标（如s σ，b σ，δ，ψ ），由拉伸破坏实验来确定。
图1-2是低碳钢拉伸实验时的拉伸图。
OA 段为弹性变形阶段，过了A 点,材料进入屈服阶段，材料进入上屈服点,A 点对应上屈服点的载荷Psu ，B 点对应 屈服点的载荷Psl 。
由于上屈服点的值不稳定(对同一批材料而言) ，下屈服点较稳定，因此在没有特别说明的情况下，规定下屈服点的载荷为屈服载荷Ps ，则屈服极限为: MPa 。
其中:A0为试件的初始横截面面积,拉伸图上D 点对应的最大荷载值为Pb,此后试件发生劲缩现象,迅速破坏。
材料的抗拉强度极限为:0/A P =b b σMPa 。
铸铁的拉伸实验图如图1-3所示。
试件变形很小，到达一定的载荷突然断裂，拉断时的最大载荷，即为强度的载荷Pb 铸铁拉伸强度极限为：0/A P =b b σMPa 。
2、塑性指标测定：将拉断后的低碳钢试件拼接后，测量断后标距L1；劲缩处的平均值径d1，由下列公式计算延伸率δ和断面收缩率ψ；%100/)(%100/)(010001⨯A A -=ψ⨯-=A L L L δ其中：A1为试件断开处的横截面积，L 1为试件断后的标距。
拉伸时材料机械性质的测定室温_____℃ 日期____年___月___日实验目的：1.测定低碳钢的屈服极限s σ，极限强度b σ，延伸率δ，面积收缩率ψ，铸铁的极限强度b σ。
2.观察拉伸过程中的实验现象。
实验设备：电子万能试验机。
游标卡尺。
实验主要步骤：1.分别测量两种材料的上、中、下横截面直径并填入表格。
2.安装试件，然后开始实验。
3.记录拉伸载荷，测量断后标距及收缩直径，代入公式计算。
实验四 金属材料的轴向拉伸实验_2
实验四：低碳钢轴向拉伸实验一、实验目的1. 测定低碳钢的强度性能指标：抗拉强度R m (σb )。
2. 测定低碳钢的塑性性能指标：断后伸长率A 11.3（δ10）和断面收缩率Z （ψ）。
3. 观察低碳钢的力学性能、拉伸过程、断口特征及破坏现象。
4. 学习电子拉力试验机的使用方法。
二、实验原理1. 低碳钢的拉伸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。
在下图中可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。
屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。
上屈服力F eH 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。
下屈服力F eL 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。
最大轴向力F m 是试的原始面积A 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Ｌ0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。
典型低碳钢的拉伸σ-ε曲线，如上图所示，可明显分为四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，颈缩阶段。
塑性材料和脆性材料的拉伸曲线存在很大差异。
低碳钢和铸铁是工程材料中最具典型意义的两种材料，前者为塑性材料，后者为脆性材料。
观察它们在拉伸过程中的变形和破坏特征有助于正确、合理地认识和选用材料。
测量断后的标距部分长度L u 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（工程上把%5>δ的材料称为塑性材料，把%5<δ的材料称为脆性材料。
）u 0100%L L L δ-=⨯ 式中：L 0为试样原始标距长度。
断面收缩率ψ%10000⨯-=A A A uψ 式中0A 和u A 分别是试样原始横截面积和断后最小横截面积。
实验讲义 材料的拉伸实验
实验二材料的拉伸实验概述常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材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.观察上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（F─曲线）。
4.分析比较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《金属室温拉伸实验方法》分别叙述如下：1.低碳钢试样。
在拉伸试验时，利用试验机的自动绘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。
分析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材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。
但同一种材料的拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。
为了使同一种材料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；F f－断裂力；－断裂后塑性伸长；－弹性伸长；图1碳钢拉伸曲线,并将横坐标（伸长伸曲线图的纵坐标（力F）除以试样原始横截面面积SΔL）除以试样的原始标距L0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，也同样表征了材料力学性能。
拉伸试验过程分为四个阶段，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关系，表明钢材的应力与应变为线性关系，完全遵循虎克定律，如图2示。
(完整版)07实验一低碳钢拉伸时的力学性能
《力学原理与工程应用》教案实验项目:低碳钢拉伸时力学性能实验时间:实验地点:建筑工程学院力学实验室实验课时：2H同组成员:一、实验目的1、研究低碳钢的应力-应变曲线图2、测定低碳钢屈服极限σs 、强度极限σb、断后伸长率A、断面收缩率z二、实验设备：WE-600B型万能材料试验机、游标卡尺三、实验原理1、构件的强度和变形不仅与构件的尺寸和承受的载荷有关,而且与所选用材料的力学性能有关。
2、材料的力学性能是指材料承载时，在强度和变形等方面所表现出来的特性,一般由试验来确定。
3、只讨论在常温和静载条件下材料的力学性能.所谓常温就是指室温，静载是指载荷从零开始缓慢地增加到一定数值后不再改变(或变化极不明显）的载荷.4、试件.必须按照国家标准(GB228-76)加工成标准试件。
通常采用圆截面的标准长试件(d l 10=）或短试件（d l 5=）。
5、由于加工中存在误差，所以试验前要进行相关尺寸的测量。
6、将试件装在夹头中,然后开动机器缓慢增加载荷。
7、试件受到由零逐渐增加的拉力F 作用,同时发生伸长变形,加载一直进行到试件断裂为止.8、这一过程中，试验机的测力示值系统会显示出每一时刻的拉力F ，试验机的位移-载荷记录系统会将每一时刻的拉力F 和对应的变形l ∆自动绘制成拉伸图。
9、拉伸图反映出试件的力学性能与试件的尺寸是相关的。
为了消除试件几何尺寸的影响，利用A F N =σ和ll∆=ε,将拉伸图转化为应力-应变曲线。
应力—应变曲线反映试件材料本身的力学性能。
四、实验步骤 1、试件尺寸测量2、安装试件，检查并启动机器3、缓慢增加载荷，直至试件断裂为止4、收集机器自动绘制的拉伸图5、绘制应力—应变图6、计算分析得到材料的屈服极限、强度极限、断后伸长率、断面收缩率五、结果分析低碳钢是工程上广泛使用的金属材料,它在拉伸时表现出来的力学性能具有典型性。
由图可见，整个拉伸过程大致可分为四个阶段，现分别说明如下：1、弹性阶段1)弹性阶段是以弹性变形现象命名的。
金属材料的拉伸与压缩实验讲课提纲
金属材料的拉伸与压缩实验讲课提纲一、实验目的1、了解电子万能材料试验机的工作原理，并测试低碳钢在拉伸与压缩过程中的力学性能。
即拉伸时的屈服极限σs 、强度极限σb、延伸率δ、截面收缩率Ψ。
压缩时的屈服极限σs。
2、测定铸铁在拉伸与压缩过程中的力学性能。
即拉伸与压缩时的强度极限σb。
3、观察拉伸与压缩时所表现的各种现象，并打印实验报告。
4、对低碳钢与铸铁的力学性能进行比较，观察断口现象，分析引起破坏的原因。
二、实验设备、工具及试件1、Zwick电子万能材料试验机2、游标卡尺3、低碳钢与铸铁拉伸与压缩试件三、电子式万能试验机的工作原理四、Zwick电子式万能试验机测试软件简介Zwick电子式万能试验机的控制和数据采集处理均可通过其功能强大的实验软件来实现。
软件名称为TestXpert，可以实现对材料的拉伸、压缩、弯曲实验。
软件可实现的功能主要有：1.设定加载方式，可采用位移加载、恒应变加载、恒应力加载；2.设定实验机的环境参数；3.选择测试结果；4.编辑、打印实验报告。
五、试验步骤六、试验结果比较1、比较低碳钢与铸铁试件拉伸与压缩图的差异。
2、比较低碳钢与铸铁试件在拉伸与压缩时的力学性能。
3、比较低碳钢与铸铁试件在拉伸与压缩破坏时形状。
4、比较铸铁试件在拉伸与压缩时的强度。
七、思考题：1、低碳钢和铸铁在拉伸实验中的性能和特点有什么不同？2、低碳钢在拉伸过中可分为几个阶段，各阶段有何特征？3、何谓“冷作硬化”现象？此现象在工程中如何运用。
4、分析低碳钢与铸铁试件在压缩过程中及破坏后有哪些区别？5、为什么低碳钢压缩时测不出强度极限？6、铸铁压缩时沿大约45o斜截面破坏，拉伸时沿横截面破坏，这种现象说明了什么？。
低合金钢筋钢的拉伸行为及断口特征研究
低合金钢筋钢的拉伸行为及断口特征研究概述低合金钢筋钢是一种重要的建筑材料，被广泛用于混凝土结构中，尤其在钢筋混凝土桥梁和建筑物中起着关键作用。
了解低合金钢筋钢的拉伸行为及断口特征对于优化设计和提高结构安全性至关重要。
本研究将探讨低合金钢筋钢在拉伸过程中的力学行为、断裂模式以及导致断裂的主要因素。
一、低合金钢筋钢的拉伸行为低合金钢筋钢的拉伸行为是指在受力拉伸状态下的材料表现出的机械性能。
其拉伸性能可以通过应力-应变曲线来描述。
通常，应变是指当材料受力时产生的变形与原始长度之比。
应变曲线是表示材料在受力过程中弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和断裂阶段的应力和应变关系的曲线。
1. 弹性阶段：低合金钢筋钢在受力初期表现出线性弹性行为。
在此阶段，应变随应力的增加成比例地线性增长，且材料在去除应力后能完全恢复到其原始状态。
2. 屈服阶段：随着应力的增加，低合金钢筋钢将达到屈服点。
屈服点是指材料开始发生塑性变形的应力值。
在屈服点之后，应力-应变曲线呈现出平台区域，即屈服阶段。
在这个阶段，材料会发生塑性变形，但应变仍相对较小。
3. 硬化阶段：当屈服阶段结束后，低合金钢筋钢将进入硬化阶段。
在这个阶段，应力-应变曲线将继续上升，但增长的速率相对较慢。
材料会经历更大的塑性变形，但也会变得更加坚韧。
4. 断裂阶段：最终，低合金钢筋钢将达到其断裂点。
断裂点是指材料无法再承受更高的应力而发生断裂的应力值。
在这个阶段，材料将发生明显的颈缩现象，应力-应变曲线急剧下降，直至材料完全断裂。
二、低合金钢筋钢的断口特征低合金钢筋钢在拉伸断裂后，断口会呈现出特征性的形貌。
断口特征可以提供有关材料断裂行为和疲劳性能的重要线索。
1. 颈缩区域：颈缩区域是指在断裂前阶段发生的局部收缩区域。
这个区域通常是材料断裂前几个应变周期的结果，表明材料处于高应变和高能量积累状态。
颈缩区域的形成是由于材料应力集中导致的本构失配。
2. 断口特征：低合金钢筋钢的断口通常呈现出韧窝状。
低合金钢的拉伸力学性能实验讲义
低合金钢的拉伸力学性能实验概述常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
一、实验目的1.测定管线钢拉伸时的强度性能指标：比例极限、屈服极限和强度极限。
2.测定管线钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。
3.绘制管线钢的应力-应变曲线图。
二、实验设备和仪器1.慢拉伸试验机2.游标卡尺。
三、实验试样实验材料选择X70管线钢，化学成分如表1：元素C Mn Si Ni Cr Cu Nb S P含量0.065 1.570.230.20.180.220.0560.0020.0019按照国家标准GB6397—86《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，本实验中选择矩形截面试样。
图1是本实验所用拉伸试样（管线钢X70）的尺寸。
图1 拉伸试样尺寸四、实验原理与方法1. 材料拉伸时，经历四个阶段，弹性、屈服、硬化、缩颈。
图2 典型拉伸应力应变图（1）线性阶段在拉伸的初始阶段，应力-应变曲线为一直线（图中之ob），说明在此阶段内，正应力与正应变成正比，即σ∝ε线性阶段最高点b所对应的正应力，称为材料的比例极限。
（2）屈服阶段超过比例极限之后，应力与应变之间不再保持正比关系。
当应力增加至某一定值时应力-应变曲线出现水平线段（可能有微小波动）。
在此阶段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料失去抵抗继续变形的能力。
当应力达到一定值时，，应力虽不增加（或在微小范围内波动），而变形却急剧增长的现象，成为屈服。
使材料发生屈服的正应力，称之为材料的屈服应力或屈服极限。
（3）硬化阶段经过屈服阶段之后，材料又增强了抵抗变形的能力。
材料拉伸时的力学性能.ppt
低碳钢拉伸试验现象：
屈服：
颈缩：
断裂：
6.1.2 铸铁在轴向拉伸时的力学性能
铸铁拉伸直到断裂，应力和应变近似地呈 现直线关系（图6－4）。因此，铸铁直至断裂 都满足胡克定律。铸铁拉伸直到断裂，试件尺
寸几乎没有变化，所以，铸铁是脆性材料。脆
性材料的强度指标是强度极限外σb ，它等于试 件断裂载荷除以试件的原横截面面积。
565611611低碳钢在轴向拉伸时的力学性能低碳钢在轴向拉伸时的力学性能试验过程中的轴力f在数值上等于载荷p的数值和对应的试件伸长量l绘成pl曲线称为拉伸曲线为了消除尺寸的影响获得反映材料性能的曲线将纵坐标p和横坐标l标距的伸长量分别除以试件的初始截面积a得到材料拉伸时的应力一应变曲线即一曲线
第六章 材料在轴向拉压时的力学性能
l 5d
l =5.65 A
6.1.1 低碳钢在轴向拉伸时的力学性能
试验过程中的轴力FN（在数值上等于载荷 P的数值）和对应的试件伸长量Δl绘成P—Δl曲 线，称为“拉伸曲线”
为了消除尺寸的影响，获得反映材料性能的
曲线，将纵坐标P和横坐标Δl（标距的伸长量） 分别除以试件的初始截面积A0和标距l0，得到材 料拉伸时的应力一应变曲线，即σ一ε曲线。
§ 6.1 材料在拉伸(压缩)时的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下表现出的变 形和破坏方面的特性。
在室温下，以缓慢平稳加载的方式进Leabharlann 的拉伸试验， 称为常温、静载拉伸试验。
试件中：d为圆试件直径，l为试件的有效长度，
称为标距； A为板试件的横截面积。
圆截面：
l 10d
矩形截面： l =11.3 A
σ
ε
O
6.1.3 强度指标和塑性指标
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低合金钢的拉伸力学性能实验
概述
常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
一、实验目的
1.测定管线钢拉伸时的强度性能指标：比例极限、屈服极限和强度极限。
2.测定管线钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。
3.绘制管线钢的应力-应变曲线图。
二、实验设备和仪器
1.慢拉伸试验机
2.游标卡尺。
三、实验试样
实验材料选择X70管线钢，化学成分如表1：
元素C Mn Si Ni Cr Cu Nb S P
含量0.065 1.570.230.20.180.220.0560.0020.0019
按照国家标准GB6397—86《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，本实验中选择矩形截面试样。
图1是本实验所用拉伸试样（管线钢X70）的尺寸。
图1 拉伸试样尺寸
四、实验原理与方法
1. 材料拉伸时，经历四个阶段，弹性、屈服、硬化、缩颈。
图2 典型拉伸应力应变图
（1）线性阶段
在拉伸的初始阶段，应力-应变曲线为一直线（图中之ob），说明在此阶段内，正应力与正应变成正比，即σ∝ε
线性阶段最高点b所对应的正应力，称为材料的比例极限。
（2）屈服阶段
超过比例极限之后，应力与应变之间不再保持正比关系。
当应力增加至某一定值时应力-应变曲线出现水平线段（可能有微小波动）。
在此阶段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料失去抵抗继续变形的能力。
当应力达到一定值时，，应力虽不增加（或在微小范围内波动），而变形却急剧增长的现象，成为屈服。
使材料发生屈服的正应力，称之为材料的屈服应力或屈服极限。
（3）硬化阶段
经过屈服阶段之后，材料又增强了抵抗变形的能力。
这是，要使材料继续变形需要增大应力。
经过屈服滑移之后，材料重新呈现抵抗继续变形的能力，称之为应变硬化。
（4）缩颈阶段
当应力增大至最大值之后，试样的某一局部显著收缩，产生所谓缩颈。
缩颈出现之后，使试样继续变形所需要的拉力减小，应力-应变曲线相应呈现下降，最后导致试样在缩颈处断裂。
2.测定管线钢拉伸时的强度和塑性性能指标
缓慢加载直至试样拉断，以测出低碳钢在拉伸时的力学性能。
（1）强度性能指标
屈服极限（屈服点）s σ——试样在拉伸过程中载荷不增加而试样仍能继续产生变形时的载荷（即屈服载荷）s F 除以原始横截面面积A 所得的应力值，即
A
F s
s =
σ 强度极限b σ——试样在拉断前所承受的最大载荷b F 除以原始横截面面积A 所得的应力值，即
A
F b
b =
σ 试样超过屈服载荷后，再继续缓慢加载直至试样被拉断，试验数据中最大载荷即为极限载荷。
当载荷达到最大载荷后，又有所下降，此时可以看到，在试样的某一部位局部变形加快，出现颈缩现象，随后试样很快被拉断。
（2）塑性性能指标
伸长率δ——拉断后的试样标距部分所增加的长度与原始标距长度的百分比，即
%1001⨯-=
l
l
l δ 式中：l 为试样的原始标距；1l 为将拉断的试样对接起来后两标点之间的距离。
断面收缩率ψ——拉断后的试样在断裂处的最小横截面面积的缩减量与原始横截面面积的百分比，即
%1001
⨯-=
A
A A ψ 式中：A 为试样的原始横截面面积；1A 为拉断后的试样在断口处的最小横截面面积。
五、实验步骤
（1）对试样进行预处理。
（用60#、150#、240#、400#、800#、1500#砂纸依次打磨） （2）测量试样的尺寸。
（有效长度、有效宽度、有效厚度、标距） （3）把试样安装在拉伸试验机上。
（4）打开软件，进行联机。
（5）设定拉伸方案，试验速率为-1mm/min 。
（6）调整速度及方向使得负荷为500N 左右时，检查试样拉伸方向与试样平行。
（7）把位移清零，再进行试验（即附加载荷），直至试样断裂。
（8）取下拉断后的试样，将断口吻合压紧，用游标卡尺量取拉伸后的标距。
六、实验数据的记录与计算
1. 应力应变曲线的绘制
2. 参数记录与计算
表1 测定管线钢拉伸时的强度和塑性性能指标试验的数据记录与计算。