金屬材料的拉伸

1、金屬材料的拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)金屬材料的拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)也是測(cè)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(yàn)方法。通過拉伸實(shí)驗(yàn)所測(cè)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(píng)價(jià)材質(zhì)和進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)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(shí)驗(yàn)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(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)前需進(jìn)行哪些調(diào)整？如何操作？2、簡(jiǎn)述測(cè)定低碳鋼彈性模量E的方法和步驟。3、實(shí)驗(yàn)時(shí)如何觀察低碳鋼拉伸和壓縮時(shí)的屈服極限？二、材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能測(cè)定二、材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能測(cè)定拉伸時(shí)的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)所用材料包括塑性材料低碳鋼和脆性材料鑄鐵。（一）（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、在彈性范圍內(nèi)驗(yàn)證虎克定律，測(cè)定低碳鋼的彈性模量E。2、測(cè)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(cè)定鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度極限σb。3、觀察低碳鋼和鑄鐵拉伸時(shí)的變形規(guī)律和破壞現(xiàn)象。4、了解萬能材料試驗(yàn)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(yàn)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(zhǎng)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(duì)于直徑為d0的長(zhǎng)試樣，l0=10d0；對(duì)于直徑為d0的短試樣，l0=5d0。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)原理與方法、實(shí)驗(yàn)原理與方法常溫下的拉伸實(shí)驗(yàn)是測(cè)定材料力學(xué)性能的基本實(shí)驗(yàn)，可用以測(cè)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(jì)中常用的力學(xué)性能參數(shù)?，F(xiàn)以液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)為例說明其測(cè)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(gè)互相垂直的方向量取最小截面的直徑，以其平均值計(jì)算A1

6、。2、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)步驟①測(cè)量試樣尺寸測(cè)量試樣尺寸在標(biāo)距內(nèi)上、中、下三個(gè)部位互相垂直的兩個(gè)方向上測(cè)量直徑并算出每處的平均值，三個(gè)平均值的平均值A(chǔ)0用于E、ψ的計(jì)算，最小平均值A(chǔ)用于應(yīng)力σ的計(jì)算。將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表1內(nèi)。表1拉伸實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)前試樣尺寸實(shí)驗(yàn)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(yàn)機(jī)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)按照操作規(guī)程調(diào)整好試驗(yàn)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(cè)定E值時(shí)，分六級(jí)加載，分別記錄各級(jí)載荷時(shí)引伸儀讀數(shù)到表2中。加載應(yīng)注意均勻緩慢。各測(cè)試人員應(yīng)密切配合，做到讀數(shù)準(zhǔn)確及時(shí)，并隨時(shí)檢查是否符合虎克定律；測(cè)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，