拉伸实验报告

实验一拉伸实验报告

一、实验目的

1、掌握如何正确进行拉伸实验的测量；

2、通过对拉伸实验的实际操作，测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限бs、强度极限бb 、延伸率δ、截面收缩率ψ；

3、观察在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图（P―Δ曲线) ；

4、通过适当转变，绘制真应力-真应变曲线S-e，测定应变硬化指数n ，并了解其实际意义。

二、实验器材与设备

1、电子万能材料试验机（载荷、变形、位移）

其设备如下：

主机

微机处理系统

测试控制

CSS-44200

2、变形传感器（引申仪） 型 号 ∶YJ Y ―11 标 距 L ∶50 mm

量 程 ΔL ∶ 25mm 3、拉伸试件

为了使试验结果具有可比性，按GB228-2002规定加工成标准试件。 其标准规格为：L 0=5d 0，d 0=10mm 。 试件的标准图样如下：

标准试件图样

三、实验原理与方法

1、低碳钢拉伸

随着拉伸实验的进行，试件在连续变载荷作用下经历了弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段以及局部变形阶段这四个阶段。 其拉伸力——伸长曲线如下：

夹持部分 工作部分

过渡部分

弹性阶段屈服阶段强化阶段局部变形阶段

低碳钢的拉伸力——伸长曲线

2、低碳钢弹性模量E的测定

在已经获得的拉伸力—伸长曲线上取伸长长度约为标距的1%~8%的相互距离适当的两点（本实验选取了伸长为4%和8%的两点），读出其力和伸长带入相关的计算公式计算出弹性模量E。

3、应变硬化指数n的测定

在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行。这表明金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化性能。塑性应变是硬化的原因，而硬化则是塑性应变的结果。应变硬化是位错增值，运动受阻所致。

准确全面描述材料的应变硬化行为，要使用真实应力——应变曲线。因为工程应力——应变曲线上的应力和应变是用试样标距部分原始截面积和原始标距长度来度量的，并不代表实际瞬时的应力和应变。当载荷超过曲线上最大值后，继续变形，应力下降，此与材料的实际硬化行为不符。

在拉伸真实应力——应变曲线上，在均匀塑性变形阶段，应力与应变之间符合Hollomon关系式

S=Ke n

式中，S为真实应力；K为硬化系数，亦称强度系数，是真实应变等于1.0时的真实应力；e为真实应变；n为应变硬化指数。

应变硬化指数n反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。

根据GB5028-85，应变硬化指数n的计算过程如下：

首先，要绘制出真实的应力——应变曲线，然后根据在塑性变形阶段下：真应力S=F/A 真应变e=△L/L

SA

F=

=

+

=SdA

AdS

dF )

1

ln( 0

ε+

= =⎰l l l dl e

S

dS A dA -=

根据塑性变形时体积不变的条件： dV =0 V=AL

由① ②联立求解得：

此式为颈缩判据。

在颈缩点

S b =Ke B n dS b /de B =Kne B n-1

故： Ke B n =Kne B n-1 即： n = e B

故可求出应变硬化指数n 的值。

4、实验数据修约 (GB228―87)

测定的机械性能的数值修约，按照GB1.1－81执行。

)

1(εσ+==de

dS S ε

ε

+===-=+10d de L dL A dA LdA AdL

若应力在200～1000MPa范围，

应力计算的尾数<2.5，则舍去；计算的尾数≥2.5或<7.5,则取5；计算的尾数≥7.5，则取10

四、实验结果与分析

1、实验所得数值结果

标距直径断面收

缩率屈服强

度

下屈

服力

最大

力

抗拉强

度

弹性模量断后伸

长率

应变硬

化指数

L0 d Z Re Fel Fm Rm E A n mm mm % N/mm^2 kN kN N/mm^2 10^5N/mm %

100.5 10 66.36 293.3 23.04 34.89 444.2 2.04 31.90 0.28

2、实验所得力——位移曲线

3、力——变形曲线位移S（mm）

F/KN

变形 L/mm F/KN

修约处理后数据整理：

屈服极限бs = 295 MPa

强度极限бb = 445 MPa

延伸率δ = 66 %

截面收缩率Ψ= 32 %

应变硬化指数 n =0.28

五、实验步骤

1、根据GB228-2002选取标准试件；

2、将试件放入电子万能材料试验机CSS-44200中（放入过程应缓慢，以免损坏试件）并连接；

3、将变形传感器接入试件中心部位并连接；

4、通过微机处理系统对实验进行设定；

5、开始实验，并对实验进行实时监测；

6、当变形量达到5mm时，暂停加载，并将变形传感器卸下，之后继续加载；

7、在接入塑性变形阶段后，可提高加载速率，试件断裂时，实验结束，对数据进行处理。

六、实验总结与心得体会

通过本次实验，觉得自己更深地掌握了相关知识。对于材料性能测试中的拉伸实验也有了进一步的了解。

实验中，在仪器不断施加变载荷的情况下，试件也经历了不同的阶段。在弹性变形阶段中，如果将所施加的力卸载，由于弹性变形是可恢复变形，所以卸载之后的试件恢复到原样。当试件继续加载到屈服阶段时，就会产生屈服效应，我们会发现在这一阶段当力在不断增加时，试件的变形却很小。过了屈服阶段之后，试件就进入了均匀塑性变形阶段，在这一阶段中，随着力的不断增加，试件的变