低碳钢拉伸实验指导书知识讲解

1、实验一低碳钢拉伸实验及弹性模量E的测定一、实验目的1了解试验设备一一WDW3100微控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 测定碳钢的屈服极限 s、强度极限b、延伸率、断面收缩率 。3 测定弹性模量E。4观察拉伸过程中的各种现象，自动生成并打印拉伸图（P 一 L曲线）5分析材料的力学性质。二、实验设备和量具1.设备：WDW3100微控电子万能试验机（图1-1）图1-1 WDW3100微控电子万能试验机2计算机（安装实验机控制系统软件-如图1-2）,打印机一台图1-2实验机控制系统软件操作界面3电子应变引伸计。4 量具：游标卡尺WDW3100微控电子万能试验机主

2、要技术参数:100最大实 验 力100KN 最大试验力：100KN ; 移动横梁行程：1200mm； 试验力精确度：0.5%; 试验速度：0.05 500mm/min 横梁位移显示分辨率：0.01mm试验区宽度：570 mm工作原理:WDW3100微控电子万能试验机主要由上横梁、移动横梁、台面及两侧立柱组成框架结构，滚珠丝杠固定在台面和上横梁之间，两滚珠丝杠配合螺母及导套固定 在移动横梁上。电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转，推动移动横梁在设定图1-3圆形截面试件速度下作直线运动以实现各种试验功能三、实验试件低碳钢试件如图I 3。夹持部分用来装入试验机夹具中以便夹紧试件，过渡部分用来保证标

3、距部分能均匀受力，这两部分的形状和尺寸，决定于试件的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。标距Io是待试部分，也是试件的主体，其长度通常简称为标距，也称为计算长度。试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响 很大。为了能正确地比较各种材料的力学性质，国家对试件尺寸作了标准化规定。拉伸试件分比例试件和非比例试件两种。比例试件系按公式Io K . A计算而得。式中Io为标距，Ao为标距部分原始截面积，系数 K通常为5.65和11.3（前者称为短试件，后者称为长试件）。据此，短、长圆形试件的标距长度Io分别等于5do、1Odo。非比例试件的标距与其原横截面间无上述一定的关系根据国家标准（GB22 87）将比例试

4、件尺寸列表如下:标距长度Io (mm圆形试样表示延伸率试件横截面积Ao （ mm直径的符号比长11.3J瓦iodo任意任意io例短5.65 寸 Ao5do5表中：do表示试件标距部分原始直径;io、5分别表示标距长度 Lo为少的io倍或5倍的试件延伸率。常用试件的形状尺寸、表面粗糙度等可查国家标准GB228 87中的附录四、实验方法及实验原理1、测定试件的截面尺寸圆试件测定其直径d0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d0。2、试件标距长度lo的确定除了要根据圆试样的直径do来确定外，还应将其化到

5、5mm或10mm勺倍数。等于 或大于2.5mm但小于7.5mm者化整为5mn;等于或大于7.5mm者进为10mm依此类 推。在标距两端各打一小标点，使其连线平行于试样的轴线。将两标点间的距离等 分10格或20格，并刻出分格线，以便观察变形分布情况，测定其伸长率。3、试验加载范围根据低碳钢的强度极限，估计加在试件上的最大载荷，确定试验机最大试验力 是否足够。由于试验机测力部分本身精确度的限制，WDW3100微控电子万能试验机的测力范围为：最大试验力 100KN的0.4%-100%,即0.4KN 100KN实验时应保 证全部待测载荷均在此范围之内。4、试验过程分析正式实验开始，用慢速加载，使试件的

6、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10MP/ s，屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移 动速度不大于0.5 10 /min。厂kps-(a)(b)图1-4 不同钢材的屈服图对于低碳钢来说，屈服时的曲线如图1 4(a)所示，其中Ps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 Ps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 s Ps/A。 Ps下/A。有些材料，屈服时的P L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

7、续变形，就必须加大载荷。这时载荷一变形曲 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。如果在强化阶段的某一点处进行卸载，则可以得到一条卸载曲线，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。随着实验的继续进行，当载荷达到某一值Pb，载荷不再增加的情况下， L继续增加，试件开始出现颈缩现象，继续拉伸直至试件最后在颈缩处断裂。根据测得的Pb可以按b Pb/Ao计算出强度极限b。其拉伸过程如图1-5所示。图1-5低碳钢拉伸图DA/5、试件断后标距部分长度h的测量将试件拉断后的两

8、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。如 拉断处到邻近标距端点的距离大于1。/3，h可直接测量两端点间的长度。测量了 h，按下式计算伸长率，即li 1。1。圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直方向上测量其直径，用二者的算术平均值 作为断口直径di，来计算其Ai。断面收缩率按下式计算：空 A 100%A0最后，在进行数据处理时，按有效数字的选取和运算法则确定所需的位数，所 需位数后的数字，按四舍六入五单双法处理。6低碳钢弹性模量E的测定若要测定试件的弹性模量E,则在试验前应在试件上安装电子应变引伸计。材料弹性模量E

9、的测定，是在比例极限以内的拉伸试验中进行的。低碳钢在比 例极限内服从胡克定律，即：PL。EA0式中，P轴向拉力（Nl o试件标距长度（mA o为试件原始截面面积（m）E 材料弹性模量（Pa）五、实验操作步骤1、打开总电源；2、打开机架背后的空气开关；3、打开机架前面的钥匙开关；4、打开电脑及打印机；5、点击桌面“材料试验机”图标，进入实验软件界面；6单击菜单栏“联机”，使软件进入控制试验机状态；7、单击菜单栏“试样录入”，测量试验样件参数，输入试样编号、试样参数等 信息，保存并关闭退出；8、单击菜单栏“参数设置”，确定主要实验参数，关闭退出；9、各项显示参数“清零”；10、将试件安装在试验机上，注意试件两端与卡槽底面均留有间隙，然后紧固 试件。再将电子应变引伸计的插销插入销孔后安装于试件上，确保安装牢固，然后 此文档仅供学习和交流图1-6拉伸试验结果分析拔出插销。横梁上升期间注意安全，防止试件运动过快冲击上夹头，遇危险则立即 按手轮或操作面板上的“ STOP按钮；11、单击菜单栏“试验开始”，进入拉伸试验过程；12、密切观察试验过程，依提示进行各项操作，随时用手轮或操作面板调节进 给速度；13、直至试件拉断，取下两段试件将其对接，测量断面直径和伸长后的标距；14、 回到电脑前，顺序点击菜单栏