材料的拉伸试验实验报告

1、材料的拉伸试验实验内容及目的(1)测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s、抗拉强度b、伸长率和断面收缩率 。(2)掌握万能材料试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、万能试验机。试样的制备按照国家标准GB639A86金属拉伸试验试样，金属拉伸试样的形状随着 产品的品种、规格以及试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。平行部分的试验段长度l称为试样的标距，按试样的标距l与横截面面积A之 问的关系，分为

2、比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取l 10d或l 5d ,矩形截面比例试样通常取l 11.3VA或l 565瓜，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l与A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、试 验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。对试样的形状、尺寸和加工白技术要求参见国家标准GB639A 86。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试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状

3、态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺 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。这表明材料暂时丧 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s三，是材料开始进入塑性的A标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量 变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。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。 D

4、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b 1。对低碳钢来说抗拉强度是A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：应力达到强度极限后，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，试样承受的载荷很快下降，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 和断面收缩率 来表示。即l11 100%100%其中 l 试样的原始标距;li 将拉断的试样对接起来后两标点之间的距离A 试样的原始横截面面积；A拉断后的试样在断口处的最小横截面面

5、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 l之内，这就要求断口位置应在标距的 中央附近，若断口落在标距之外则试验无效。工程上通常认为，材料的断后伸长率> 5%属于切断，< 5%则属于脆断。切断的特征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10mm或5mm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 在相互垂直方

6、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)把试样安装在万能试验机的上、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)开动万能试验机，匀速缓慢加载，观察试样的屈服现象和颈缩现象， 直至试样被拉断为止，并分别记录下主动指针回转时的最小载荷 Fs和从动指针所 停留位置的最大载荷Fbo(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。开动万能试验机后，操作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。数据处理(1)试样原始尺寸表1试样原始数据材料试验前标直径d (mrm最小截名距123面积A称L1 (mn)平均平均平均低吸钢(2)试验后试样尺寸表2拉断后试样尺寸数据材试验后料标颈缩处之直径d1(mm)颈缩处截面积(名称距L1 (mrm平均低碳钢(3)记录数据表3万能试验机上数据材料名称屈服载荷(kN)取大载何(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