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 s 强度极限 b 断后伸长率 和断面收缩率 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 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 a b c e f P b g f h s o d d 图 1 1 低碳钢拉伸应力 应变曲线 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 2 夹具安装或检查 常规拉伸试验辅具如图 1 3 所示 由固定螺母 1 连接销 4 调节 手柄 5 钳口 6 钳口压板 7 固定螺钉 8 安装底座 9 定位销 10 和螺钉 11 组成 上下 夹具体是通过连接销 4 分别和万向节 13 及安装底座连接 万向节 13 由连接杆 12 和传感器 2 连接 用固定螺母 1 紧定 安装底座则通过螺钉 11 固定在工作台上 并通过定位销 10 定位 钳口的更换应首先讲钳口压板 7 和固定螺钉 8 拧下 然后换上需要的钳口 钳口装 好后 必须将钳口压板和固定螺钉固定牢靠 以防出现故障 装夹试样时 应先把试样的 上端装在上钳口内 试样在钳口内的夹持长度不得小于钳口长度的三分之二 旋转手柄 5 即可使钳口张开或闭合 当夹持试样时 一定要用力把试样夹紧 当上试样夹持完毕以后 再使移动横梁下降到适当位置 把试样下端夹牢 图 1 3 常规拉伸试验辅具 3 拉伸试验电气系统的操作 1 打开计算机 启动 Windows 后 在桌面上点击 TensonTest 图标进入试验主界面 选择适当的速度 利用 上升 下降 停止按钮 调整横梁位置 也可用主机上的手控器 操作 装夹好试样 试样两端夹持部分至少 2 3 长度被夹具夹紧为宜 2 在数据板下拉菜单中选择所需试验的方法 点击 新建 图标建立数据库记录 输 入试样信息 关闭数据板 3 将左上角的 拉 压 切换按钮选择为 拉 若需要断裂自动停机时 则须按下左 上角的 破型判断 按钮 传感器档位选择最小档即可 4 选择适当的控制方式和加载速度 本次试验选用 金属拉伸 方式 并且应在 分 析设置 中预先设置分析方法 并且试验时按下 闭环控制 按钮选用闭环控制 经指导老 师检查后 点击 开始 按钮 试验自动进行 待试样断裂后 自动停机 试验中仔细观 察拉伸过程 直到断裂 5 打开数据板 查看试验结果 4 试件拉断后 取下试件 将断裂两段尽量对紧在一起 用游标卡尺测量拉 断后的标距 Lu和颈缩断口处的最小直径 d1 测量互相垂直的两个方向 取其平 均值 填入表 1 1 内 观察试件的破坏断口形状 分析破坏原因 5 试验结束后 存储数据和试验曲线图 6 一个试验完成后 再点下一个试样或再建一条记录 输入信息以及尺寸后 关闭数 据板 在控制板点击 复位 停机后清零 再按 开始 进行试验 7 工具复原 经指导教师检查后关软件 关闭试验机电源 五 实验结果 将实验结果填入表 1 表 1 实验数据记录表 实验前实验后 原始标距mmL 0 断后标距mmLu a0 截面 b0 a1 a0 截面 b0 b1 a0 截面 b0 断裂处 截面面积 2 0 mmA 截面面积 2 1 mmA 用以下公式验算试验中所用到的数据及实验结果 强度指标 屈服载荷 kNFF SLS 屈服极限 MPa A Fs s 0 最大载荷 kNFb 强度极限 MPa A Fb b 0 塑性指标 断后伸长率 100 0 01 L LL 断后收缩率 100 0 10 A AA 另外 对于上述实验中的原始数据和实验结果数据要进行修约 以便使整 理出的实验数据资料简明 清晰 具体修约的数据内容按照 GB T 8170 1987 数值修约规则 的规定处理 对于试样原始横截面面积的计算应修约到 四位有效数字 对于短比例试样的原始标距计算值应修约到最接近 5mm 的倍数 对于所测定性能数值的修约按表 2 规定执行 表 2 性能数值修约 测 试 项 目范 围修约到 RF Re Rr ReH ReL Rm 200N mm2 200 1000N mm2 1000N mm2 1N mm2 5N mm2 10N mm2 10 10 0 5 1 0 25 25 0 5 1 0 六 注意事项 1 注意观察试验机的限位装置 在试验前 务必要根据需要调整好下限位螺钉的位置 确保在移动横梁下行时 上下夹具不发生碰撞 2 夹持试样时 务必先使下钳口张开足够大 以便使试样插入 以防出现试样碰撞下 钳口的故障 3 进入试验界面后方能打开主机电源 然后通过操作上升 下降 停止按钮 观察移 动横梁的动作及位移 负荷显示是否正常