拉伸实验

实验原理
铸铁是典型的脆性材料，拉伸时载荷——变形
曲线没有直线部分，变形小、无屈服和颈缩现 象，如图所示。试件很快达到最大载荷而突然 断裂，其强度极限值远小于低碳钢的强度极限。 断口平齐粗糙，并垂直于拉应力。
实验原理

综上所述，不同性质的材料变形过程不同，其 P—△L曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是 性质不同的两类典型材料，它们的拉伸曲线在 工程材料中具有重要意义，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。
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实验原理
3、强化阶段 屈服阶段结束后，随着拉力的增加，伸长变形也随之加大， 拉伸曲线继续上升。这表明材料的晶粒结构又有了变化，恢复了对变形的 抵抗能力。如果在这一阶段卸载到零，则在图中得到一条卸载曲线，它与 弹性阶段的直线基本平行，试件存在着残余变形。当重新加载时，加载曲 线与卸载曲线几乎重合，达到卸载点后继续上升，这就是冷作硬化现象。 说明材料经过冷拉以后比例极限提高了。
实验表格
实验前试件尺寸（mm）
材料 名称 实验后试件尺寸 横截面 屈服 最大 断口处直径 力 面积A0 力 位置Ⅰ 位置Ⅱ 位置Ⅲ 2 （mm ） 标距l1 （mm） （KN） （KN） 标距l0 （mm） （mm） 1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均
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低碳 钢 ＼
铸铁
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实验数据
1．根据测得的屈服载荷Ps和最大载荷Pb，计算屈服极限σs和强度极限σb铸铁不存 在 屈服阶段故只计算σb。
A0一试件的横截面面积。 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δ和截面 收缩率ψ。
A1一颈缩处的横截面面积 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、装置简图、原始数据应齐全。
实验原理

拉伸实验时，利用试验机自动绘图装置可绘 出试件的拉伸曲线，即P－△Ｌ曲线，它能形 象地反映材料的变形特点以及各阶段受力和变 形的关系，由此来判断材料弹性与塑性性能及 承载能力。但是P－△Ｌ曲线的定量关系不仅 取决于材质，而且受试件几何尺寸的影响，为 了消除这个影响，把载荷除以试件原始横截面 面积A。；把变形△Ｌ除以原始标距长度Ｌ。， 转换后得到σ—ε曲线，用来表征材料的属性。
实验步骤
1、试件准备 沿低碳钢试件的标距长度内 （L0=100mm或50mm）用划线器每隔10mm划一圆 周线，将标距10等分或5等分，用来为断口位置的补 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量一次直径取平均值d。 取这三截面的平均值作为计算横截面A的依据。 2．安装试件 先将试件安装在上夹头上，调节下夹 头使之移动到合适位置，再把试件下端夹在下夹头中 夹紧。缓慢加载，观察测力值变化的情况，以检查试 件是否已夹牢，如有打滑则需重新安装。

实验步骤



3．实验 开动试验机使试件缓慢匀速加载，随时观察测力值得变化情 况及拉伸过 程中各种物理现象。对低碳钢试件，当测力值不动或倒退时，说明材 料开始屈服，记录屈服载荷Ps。再继续加载，直至试件断裂后停机， 由被动针读出最大载荷Pb。对铸铁试件，拉断后记下最大载荷Pb。 4．低碳钢延伸率和截面收缩率的测定 试件拉断后，取下试件，观察 断口。如果断口到邻近标距点的距离大于L0／3，则将断裂试件的两端 对齐、靠紧，用游标卡尺测出低碳钢试件断裂后的标距长度L1及断口 处的最小直径（一般从相互垂直方向测取两次，取平均值）。 如果断口到邻近标距点的距离小于L0／3，可参考注意事项3加以处理。 5．结束 实验完毕，仪器设备恢复原状，清理现场，检查实验记录是 否齐全，并清指导教师签字。
4、颈缩阶段 试件拉伸达到最大载荷Pb以前，在标距范围内变形均匀变化。 当载荷达到最大载荷Pb后，在试件的某一局部发生显著变形，形成颈缩。 以后随颈缩处的横截面面积不断减少，载荷下降，测力值回转，此时曲线 的最高点即为强度载荷Pb。最后试件在颈缩处断裂。断口中心部分为粗糙 平面，是颈缩部分在三向受拉应力状态下引起的脆断，这部分面积的大小 反映了材料的塑性程度，塑性越大，则中心粗糙平面的面积越小。
实验一
拉伸实验
实验目的
1．测定低碳钢的屈服极限σs，强度极限σb，
延伸率δ和截面收缩ψ 2．测定铸铁的强度极限σb。 3．观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中所出现的 各种变形现象。 4．比较低碳钢与铸铁力学性能的特点和试件 断口情况，分析其破坏原因，
实验设备
试件 低碳钢和铸铁均采用圆形截面试件，中间直径小， 两端直径大，以便安装，如下图所示。为了试验数据 具有可比性，国家对试件尺寸作了统一规定，即采用 标准试件。金属材料拉 伸试件的尺寸为：d＝10mm，Ｌ=10d 。 其中Ｌ是标距长度，d为试件直径。 设备 电子万能试验机 游标卡尺
主要事项


1．试件安装必须正确，防止偏斜或夹入部分过短的现象。 2．试件安装完毕后，不得再启动控制下夹头的按钮，以免使下夹头对 试件加载，损坏试件或电机。 3．由于破坏后的低碳钢试件各处的残余伸长不是均匀分布的，断口附 近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关。若断口发生在L0之 外或在L0的两端，而与其头部之距离等于或小于直径的两倍时，则实 验无效，应重做。若断口到邻近标距点的距离小于L0／3，则必须经过 折算，将断口移中，具体方法如下：以断口O为起点，在长段上取基 本等于短段的格数得B点，当长段所余格数为偶数时（如下图所示）， 则由所余格数的一半得C点，取BC段长度将其移至短段一边，则得断 口移中后的标距长度，其计算式为： L1=AB+2BC 如果长段取B点后所余格数为奇效时，则取所余格数加1后的一半得C1 点和减1后的一半得C点，移中后的标距长度为L1=AB+BC1+BC
实验原理
实验原理


1、弹性阶段 实验初，随载荷缓慢增加，测力指 针匀速移动，试件变形很小，曲线呈现一段斜直线 ，这个阶段的变形与载荷成线性关系，在此范围内 卸载，曲线与原直线重合，试件没有残余变形，只 有弹性变形。 2、屈服阶段 继续增加载荷，当指针无规则上下 波动时，用初始瞬时效应之后的最小载荷，作为材 料的屈服载荷、此阶段曲线呈锯齿形，而变形速度 加快。这表明材料暂时丧失抵抗变形的能力，是材 料进入塑性的标志。如果试件表面光洁度较高，可 以清楚地看到表面有大约45° 方向的滑移线。