金属材料的拉伸实验

金属材料的拉伸实验,昆明理工大学工程力学实验中心,金属材料的拉伸实验,材料的拉伸实验是研究材料力学性能的最基本的实验。通过拉伸实验，可以测定材料在常温、静载条件下的强度和塑性指标，了解材料的受力与变形的关系，为工程中评定材质、强度计算及合理设计提供科学依据。,昆明理工大学工程力学实验中心,1.实验目的,1、测定低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率和截面收缩率，测定铸铁的强度极限；2、观察金属材料在拉伸过程中的各种力学现象，了解受力与变形的关系；3、比较低碳钢与铸铁拉伸性能的差别。,昆明理工大学工程力学实验中心,2、实验仪器和设备,（1）、CCSS44100电子万能材料实验机（如图1）；（2）、游标卡尺（如图2）；,图1：CCSS44100电子万能材料实验机,图2：游标卡尺,昆明理工大学工程力学实验中心,3、试件,实验表明，试件的尺寸和形状对试验结果都有影响。为了避免这种影响，使各种材料的试验结果具有可比性，必须将试件尺寸、形状和试验方法都统一规定，使试验标准化，常用的拉伸试件有圆形和矩形截面两类，国家标准金属材料拉伸试验试样（GB6397-86）规定的圆形截面比例试样形状如图所示。,短试样,长试样,昆明理工大学工程力学实验中心,标距：图中试样的平行段两条刻线间的长度L0称为原始标矩；平行段部分的直径称为原始直径d0。圆形比例试件分以下两种：,L0,昆明理工大学工程力学实验中心,4、实验原理,材料的力学性能指标由常温、静载下的拉伸破坏实验确定。整个实验过程，力与变形的关系可由拉伸图表示，试验机采集的数据可直接显示在电脑屏幕上，并自动绘制出拉伸图。,低碳钢拉伸曲线,低碳钢拉伸试验过程分四个阶段：线弹性阶段；屈服阶段；强化阶段和颈缩阶段。试验过程中要注意观察，读取屈服载荷Fs和最大载荷Fb。,昆明理工大学工程力学实验中心,铸铁试件的拉伸图，力和变形没有明显的线性关系，没有屈服和颈缩现象；拉伸时塑性变形极小，在变形很小时就达到最大载荷而突然断裂；断后延伸率和截面收缩率都很小。,昆明理工大学工程力学实验中心,5、实验步骤,（1）为了量取试件的原始标距和断后标距，在实验前应将试件的标距段刻上均匀的刻度，如图所示：,刻线,昆明理工大学工程力学实验中心,（2）测取试件尺寸：测取试件的原始直径d0,测量时取三个截面，在每个截面的相互垂直的两个方向上量取直径，然后算出该截面的平均直径；最后取三个截面的直径中的最小直径作为d0。,昆明理工大学工程力学实验中心,（3）根据试件的材料，用估算试件所能承受的最大载荷，考虑试验机量程是否能够满足要求。,昆明理工大学工程力学实验中心,(4)装夹试件,进行拉伸，设置试验条件，设置条件并按所设条件进行拉伸实验，直至试件被拉断。试验结束后，CCSS44100电子万能材料试验机会将屈服载荷和最大载荷都通知你。将试件取下，量取断后标距L，及断口直径，记录所得数据。,电子万能机上夹头,电子万能机上夹头,试件装夹后开始拉伸,试件被拉断,两种材料断口的区别,延性断裂后的断口形貌,脆性断裂后的断口形貌,昆明理工大学工程力学实验中心,6、实验结果处理,屈服极限：,强度极限：,延伸率：,截面收缩率：,昆明理工大学工程力学实验中心,断后标距的测量,如果试件断口位于标距段中间1/3区域，那么就将断口对接起来，直接测量靠头部的两条刻线之间的距离，作为断后标距。,昆明理工大学工程力学实验中心,如果试件断口位于靠头部的1/3段内，则使用“移位法”：,A,B,O,C,C1,LAB,LAB,LBC,LBC1,A,B,O,C,LBC,D,D,BD之间是奇数格