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。

s

4．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；P

S 、P

b

、L

1

、d

l

）经

过计算，便可得到表示材料力学性能的指标：σ

s 、σ

b

、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。

2试件标距长度

l除了要根据圆试样的直径0d来确定外，还应将其化到5mm或10mm的倍数。小于1.5mm的数值舍去之；等于或大于2.5mm但小于7.5者化整为5mm；等于或大于7.5mm者进为10mm。在标距长度的两端各打一小标点，此二点的位置，应做到使其联线平行于试样的轴线。两标点之间用分划器等分10格

或20格，并刻出分格线，以便观察变形分布情况，测定延伸率δ。

3将准备好的试样一端夹于试验机上钳口中，试样头部被夹持的部分的长度，至少应为楔形夹具长度的3/4。开动下钳口电动机将下钳口调整于适当高度。 4开动油泵电机，关闭回油阀，使试验机平台上升10—15毫米，调整指针使其对正度盘零点。关闭送油阀，将试样另一端夹于下钳口中，注意应使试样轴线与夹头移动方向的中心线完全重合。

5缓慢的拧开送油阀，对试样均匀地施加负荷。注意在拉伸过程中弹性范围内的应力速率在6—60N/mm2.S —1 范围内固定。表盘指针停止转动或回转时，读其回转时最小力（不计初始效应），即下屈服点负荷；如无回转时，则读停止（恒定）时的力，即屈服强度负荷。

6屈服过后或只需测定抗拉强度时，可以适当加大油门，但平行长度的应变速率不应超过0.008/S 。将试样拉至断裂，读出表盘上指针指示的最大力，即抗拉强度负荷。整个拉伸过程中应平稳而无冲击的加荷。

7关闭送油阀，打开回油阀，取下断后试样，关掉油泵电机和电源。 五、结果测量、计算

用慢速加载，使试件的变形匀速增长。国家标准规定的拉伸速度是：屈服前，应力增加速度为10MPa ／s ，屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移动速度不大于0.50l ／min 。在试件匀速变形的过程中，测力盘上的指针起初也是匀速前进的，但是，当指针停止前进或倒退时就表明试样进入屈服阶段，读出指针来回摆动的最小载荷Ps 。借助于试验机上自动绘出的载荷——变形曲线可以帮助我们更好的判断屈服阶段的到达。对于低碳钢来说，屈服时的曲线如图1—4(a)所示，其中P S 上叫做上屈服载荷，与锯齿状曲线段最低点相应的最小载荷P S 下叫下屈服载荷。由于上屈服载荷随试件过渡部分的不同而有很大差异，而下屈服载荷则基本一致，因此一般规定用下屈服载荷来计算屈服极限0

0//A P A P s s s

下==σ。有

些材料，屈服时的L

P

∆-曲线基本上是一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状，

如图1—4(b)所示。

屈服阶段终了以后，要使试件继续变形，就必须加大载荷。这时载荷—变形曲线将开始上升，材料进入强化阶段，试件的横向尺寸有明显的缩小。

（a ） (b)

图1-4 不同钢材的屈服图

如果在强化阶段的某一点处进行卸载，则可以在自动绘图仪上得到一条卸载曲线，实验表明，它与曲线的起始直线部分基本平行。卸载后若重新加载，加载曲线则沿原卸载曲线上升直到该点，此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合，这就是冷作硬化效应。

图1-5 低碳钢拉伸图

随着实验的继续进行，当载荷达到最大值P b 之后，测力指针由慢到快地回转，试件出现颈缩现象，最后沿颈缩处试件断裂。根据测得的P b 可以按0

/A P b b =σ

计算出强度极限b σ。

试件断后标距部分长度1l 的测量：将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使其轴线位于一条直线上。拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试样拉断后的标距部分长度内。1l 用下述方法之一测定。

直测法：如拉断处到邻近标距端点的距离大于0l ／3时，可直接测量两端点间的长度。

移位法：如拉断处到邻近标距端点的距离小于0l ／3时，则可按下法确定1l ： 在长段上从拉断处0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 l —6a ）之半，得C 点；或者取余格数（奇数，图1一6b ）减 1