金屬材料的拉伸

1、金屬材料的拉伸、壓縮實驗金屬材料的拉伸、壓縮實驗承受軸向拉伸和壓縮是工程構(gòu)件最常見的受力方式之一，材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能也是材料最重要的力學(xué)性能之一。常溫、靜載下金屬材料的單向拉伸和壓縮實驗也是測定材料力學(xué)性能的最基本、應(yīng)用最廣泛、方法最成熟的試驗方法。通過拉伸實驗所測定的材料的彈性指標(biāo)E、μ，強(qiáng)度指標(biāo)σs、σb，塑性指標(biāo)δ、ψ，是工程中評價材質(zhì)和進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計算的重要依據(jù)。下面以典型的塑性材料——低碳鋼和典型的脆性材料——鑄鐵

2、為例介紹實驗的詳細(xì)過程和數(shù)據(jù)處理方法。一、預(yù)習(xí)要求一、預(yù)習(xí)要求1、電子萬能材料試驗機(jī)在實驗前需進(jìn)行哪些調(diào)整？如何操作？2、簡述測定低碳鋼彈性模量E的方法和步驟。3、實驗時如何觀察低碳鋼拉伸和壓縮時的屈服極限？二、材料拉伸時的力學(xué)性能測定二、材料拉伸時的力學(xué)性能測定拉伸時的力學(xué)性能實驗所用材料包括塑性材料低碳鋼和脆性材料鑄鐵。（一）（一）實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?、在彈性范圍內(nèi)驗證虎克定律，測定低碳鋼的彈性模量E。2、測定低碳鋼的屈服極限σs、強(qiáng)

3、度極限σb、延伸率δ和斷面收縮率ψ；測定鑄鐵拉伸時的強(qiáng)度極限σb。3、觀察低碳鋼和鑄鐵拉伸時的變形規(guī)律和破壞現(xiàn)象。4、了解萬能材料試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)工作原理和操作。（二）（二）設(shè)備及試樣設(shè)備及試樣1、電子萬能材料試驗機(jī)。2、杠桿式引伸儀或電子引伸儀。3、游標(biāo)卡尺。4、拉伸試樣。GB6397—86規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣如圖1所示。截面有圓形(圖1a)和矩形（圖1b）兩種，標(biāo)距l(xiāng)0與原始橫截面積A0比值為11.3的試樣稱為長試樣，標(biāo)距l(xiāng)0與原始橫截面

4、積A0比值為5.56的試樣稱為短試樣。對于直徑為d0的長試樣，l0=10d0；對于直徑為d0的短試樣，l0=5d0。實驗前要用劃線機(jī)在試樣上畫出標(biāo)距線。（三）（三）低碳鋼拉伸實驗低碳鋼拉伸實驗1、實驗原理與方法、實驗原理與方法常溫下的拉伸實驗是測定材料力學(xué)性能的基本實驗，可用以測定彈性模量E、屈服極限σs、強(qiáng)度極限σb、延伸率δ和斷面收縮率ψ等力學(xué)性能指標(biāo)。這些指標(biāo)都是工程設(shè)計中常用的力學(xué)性能參數(shù)。現(xiàn)以液壓式萬能材料試驗機(jī)為例說明其測量

5、原理和方法。圖1標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣（5）%100001???lll?斷口附近塑性變形最大，所以l1的量取與斷口的位置有關(guān)。如果斷口發(fā)生于l0的兩端處或在l0之外，則實驗無效，應(yīng)重做。若斷口距l(xiāng)0一端距離小于等于l03，則需進(jìn)行修正。修正方法在后面討論。試樣拉斷后，設(shè)頸縮部位的最小橫截面積為A1，按下式計算斷面收縮率（6）%100010???AAA?由于斷口不是規(guī)則的圓形，應(yīng)在兩個互相垂直的方向量取最小截面的直徑，以其平均值計算A1

6、。2、實驗步驟、實驗步驟①測量試樣尺寸測量試樣尺寸在標(biāo)距內(nèi)上、中、下三個部位互相垂直的兩個方向上測量直徑并算出每處的平均值，三個平均值的平均值A(chǔ)0用于E、ψ的計算，最小平均值A(chǔ)用于應(yīng)力σ的計算。將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表1內(nèi)。表1拉伸實驗原始數(shù)據(jù)表實驗前試樣尺寸實驗后試樣尺寸直徑d0（mm）材料名稱位置一位置二位置三最小面積A（mm2）平均面積A0（mm2）標(biāo)距l(xiāng)1（mm）斷口處直徑d1（mm）屈服載荷PSL(KN)破壞載荷Pb(KN)1111低

7、碳鋼2222均均均均111222鑄鐵均均均———②調(diào)整試驗機(jī)調(diào)整試驗機(jī)按照操作規(guī)程調(diào)整好試驗機(jī)。③安裝試樣及引伸儀安裝試樣及引伸儀安裝試樣和引伸儀并調(diào)零。④加載加載測定E值時，分六級加載，分別記錄各級載荷時引伸儀讀數(shù)到表2中。加載應(yīng)注意均勻緩慢。各測試人員應(yīng)密切配合，做到讀數(shù)準(zhǔn)確及時，并隨時檢查是否符合虎克定律；測完E值后先取下引伸儀，然后再繼續(xù)加載觀察屈服極限力PsL和屈服現(xiàn)象；過了屈服階段后可加快加載速度直到拉斷，注意觀察頸縮現(xiàn)象，