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1、材料的拉伸实验实验内容及目的(1)测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度回、抗拉强度同、伸 长率同和断面收缩率叵I。(2)掌握万能材料实验机的工作原理和使用方法。实验材料及设备低碳钢、游标卡尺、万能实验机。试样的制备按照国家标准GB6 3 9 786金属拉伸实验试样，金属拉伸试样的形状 随着产品的品种、规格以及实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。如图1所示,圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组 成。平行部分的实验段长度称为试样的标距，按试样的标距m与横截面面积因之 间的
2、关系,分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取匹国或叵4 矩形截面比例试样通常取心二词或|/ = 5.65区其中,前者称为长比例试样(简 称长试样),后者称为短比例试样(简称短试样)。定标距试样的日与因之间无上述比 例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平 行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、实验目的以及 万能实验机的夹具结构进行设计。对试样的形状、尺寸和加工的技术规定参见国家标准GB6 39 7 86o(a)（b）图1拉伸试样（a）圆形截面试样；（b）矩形截面试样实验原理进行拉伸实验时，外力必须通过试样轴线，以保证材料处在单向应力状
3、态。 低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地提成四个阶段：弹性阶段:试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复本来的尺 寸，没有任何残余变形。屈服（流动）阶段:应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表白材料暂时丧失 抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服 点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即k二1|是材料开始进入塑性的标志。 结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服,零件就会由于过量变形而失 效。因此强度设计时常以屈服极限作为拟定许可应力的基础。强化阶段:屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变 形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。
4、D点是应力应变曲线的最高点，定义为材 料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即|仆=与1。对低碳钢来说抗拉强度是材料 均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。颈缩阶段：应力达成强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧 收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷不久下降，直到断裂。断裂时，试样的 弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后 伸长率团和断面收缩率叵来表达。即y=-xioo%I = -4-xl00%y .其中0试样的原始标距；0将拉断的试样对接起来后两标点之间的距离。S一一试样的原始横截面面积；同一一拉断后
5、的试样在断口处的最小横截面面积。低碳钢颈缩部分的变形在总变形中占很大比重。测试断后伸长率时，颈缩局 部及其影响区的塑性变形都应包含在标距1之内，这就规定断口位置应在标距的 中央附近,若断口落在标距之外则实验无效。工程上通常认为，材料的断后伸长率团5 %属于韧断，因5%则属于脆断。 韧断的特性是断裂前有较大的宏观塑性变形，断口形貌是暗灰色纤维状组织。低 碳钢断裂时有很大的塑性变形，断口为杯状周边为45的剪切唇，断口组织为暗 灰色纤维状，因此是一种典型的韧状断口。实验过程（1）将试样打上标距点，并刻画上间隔为或画的分格线。（2）在试样标距范围内的中间以及两标距点的内侧附近，分别用游标卡尺在 互相垂
6、直方向上测取试样直径的平均值为试样在该处的直径，取三者中的最小值 作为计算直径。（3）把试样安装在万能实验机的上、下夹头之间，估算试样的最大载荷, 选择相应的测力盘，配置好相应的摆锤,调整测力指针，使之对准“0”点，将从 动指针与之靠拢。(4)开动万能实验机，匀速缓慢加载，观测试样的屈服现象和颈缩现象， 直至试样被拉断为止，并分别记录下积极指针回转时的最小载荷园和从动指针所 停留位置的最大载荷园。(5)取下拉断后的试样，将断口吻合压紧，用游标卡尺量取断口处的最小直径 和两标点之间的距离。注意事项(1)实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操作规程，严禁开“快速” 档加载。开动万能实验机后，操作
7、者不得离开工作岗位,实验中如发生故障应立即 停机。(2)加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。数据解决(1)试样原始尺寸表1试样原始数据材实验前料标直径d (mm)最小截名距123面积A称L 1 ( mm)平均平均平均低碳钢(2)实验后试样尺寸表2拉断后试样尺寸数据材 料 名 称实验后标距L l(mm)颈缩处之直径dl (mm)颈缩处截面积(平均低碳钢(3)记录数据表3万能实验机上数据材料名称屈服载荷(kN)最大载荷(kN)低碳钢(4)计算过程(5)计算结果表4计算结果表材料名称强度指标塑性指标屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)伸长率断面收缩率低 碳钢(6)根据实验结果绘制出低碳钢试样的断口草图思考题1、测定材料的力学性能有何实用价值？答：根据材料的性能能制作出更加合理的结构,同时也能由限定的结构来计 算所需材料的数量，对结构的定性和定量都有作用