材料化学综合实验讲义

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1、实验一、材料拉伸强度的测试拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。金属拉伸试验的步骤可参见ASTME-8标准。塑料拉伸试验的方法参见ASTMD-638标准、D-2289标准（高应变率）和D-882标准（薄片材）。ASTMD-2343标准规定了适用于玻璃纤维的拉伸试验方法；ASTMD-897标准中规定了适用于粘结剂的拉伸试验方

2、法；ASTMD-412标准中规定了硬橡胶的拉伸试验方法。一、实验目的 1、了解材料力学测试所需试样的制备；2、了解拉伸力学试验机的测量原理；3、了解拉伸试验过程及注意事项三、实验原理    为了便于比较实验结果，试样必须按国家标准GB228—76中的有关规定做成标准比例试件，即    圆形截面试件   l0=10d0      (长试件)                  l0 =5d0      (短试件)    矩形截面试件 l0=11.3  (长试件)                 l0=5.65  

3、(短试件)    式中:l0为试件的初始计算长度(即试件的标距); A0为试件的初始截面面积;d0为试件在标距内的初始直径。    常用的试样如图（1-3）所示，金属拉伸试件通常制成图1和图2的标准试件，高分子材料拉伸试样通常采用图2和图3的标准试样。    图1圆形截面试样 图2矩形截面试样1图3矩形截面试样2拉伸实验是测定材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。在拉伸试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出材料的拉伸图，图4a为塑性材料的拉伸图,图4b为脆性材料的拉伸图。

4、由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有一定的滑动，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。图4试件拉伸图对于塑性材料，从拉伸图中可看出材料的屈服载荷Ps，故材料的屈服极限σs=P/A0     试件拉伸达到最大载荷之前，在标距范围内的变形是均匀的。从最大载荷开始，试件产生颈缩，截面迅速变细，载荷也随之减小。取试样最大载荷Pb，则材料的强度极限σb=Pb/A0    试件断列后，将试件的断口对齐，测量出断裂后的标距l1和断口处的直径d1，则材料的延伸率和截面收缩率分别为：   和 式中，l0,A0分别为

5、试验前的标距和横截面面积；l1,A1分别为试验后的标距和断口处的横截面面积。    如果断口不在试件距中部的三分之一区段内，则应按国家标准规定采用断口移中法来计算试件拉断后的标距l1。其具体方法是：试验前先在试件的标距内，用刻线器刻划等间距的标点或圆周11个，即将标距长度分为10等份。试验后将拉断的试件断口对齐，如图5所示，以断口O为起点，在长段上取基本等于短段的格数得B点．当长段所余格数为偶数时，如图5（a）所示，则取所余格数的一半得C点，于是l1＝AB+2BC    若长段所余格数为奇数时，如图5（b）所

6、示，可在长段上取所余格数减１之半得C点，再取所余格数加１之半得C1点，于是l1＝AB＋BC＋BC1   图5断口移中当断口非常接近试件两端部，而与其端部的距离等于或小于直径的两倍时，需重作试验． 二、实验内容1.观察材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服，强化和颈缩等现象），特别是外力和变形间的关系，并绘制拉伸图。 2.测定材料的强度极限σb，对于塑性材料还需测定屈服极限σs，延伸率δ和断面收缩率ψ。        3.观察断口，比较不同材料拉伸破坏特点。本实验测试橡胶的拉伸特性。三、实验设备和材料    实验

7、设备：万能材料实验机，冲片机，哑铃型试样制样机，游标卡尺图6拉伸试验机实验材料：橡胶    四、试验方法和步骤（一）塑性材料的拉伸试验1.准备试件。用刻线器在原始标距范围内刻划圆周线或打点，将标距内分为等长的10格。用游标卡尺在试件原始标距内的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值作为该处截面的直径，然后选用三处截面直径的最小值来计算试件的原始截面面积A。（取三位有效数字）。2.调整试验机。 熟悉万能试验机的操作规程和原理，根据材料的抗拉强度σb和原始横截面面积估算试件的最大载荷。开动试

8、验机，使工作台上升10mm左右，以消除工作台系统自重的影响。调整好自动绘图装置。3.装夹试件。先将试件装夹在上夹头内，再将下夹头移动到合适的夹持位置，最后夹紧试件下端。注意：试样不可一次夹紧，应在预拉一次后再夹紧。4.检查与试车。请实验指导教师检查以上步骤完成情况。开动试验机，预加少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载到零，以检查试验机工作是否正常。5.进行试验。开动试验机，缓慢