建筑力学教学课件作者沈养中-陈年和电子教案轴向拉伸实验指导书.doc

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1、轴向拉伸实验指导书一．实验作用和目的1．测定低碳钢在拉伸时的比例极限、屈服极限、强度极限、延伸率和截面收缩率。2．测定铸铁在拉伸时的强度极限。3．观察实验现象，绘出荷载变形曲线。4．比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性能和特点。二．实验内容材料的力学性能指标比例极限、屈服极限、强度极限、延伸率和截面收缩率都是由拉伸实验来确定的。拉伸实验是把试件安装在试验机上，通过试验机对试件加载直至把试件拉断为止，根据试验机上的自动绘图装置所绘出的拉伸图及试件拉断前后的尺寸，来确定材料的力学性能。必须注意，低碳钢拉伸时，试验机绘图装置所绘出的拉伸变形图，是整个

2、试件（不仅是标距部分）的伸长，还包括试验机有关部分的弹性变形以及试件头部在夹头内的滑动等因素。在电子万能试验机上使用引伸仪测量应变，可以消除这些影响，得到材料真实的应力一应变曲线。试件开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初的一段是曲线。如图1(a)所示。拉伸图与试件的尺寸有关。为了消除试件尺寸的影响，将实验中的F和△L的数值分别除以试件原横截面面积A0和标距L0，得出应力和应变的值，绘出低碳钢拉伸时的应力--应变曲线(-曲线)，如图1(b)所示。(a)F--△L曲线；(b)--曲线图1低碳钢拉伸时变形曲线图图3低碳钢试件拉

3、伸断口图4铸铁试件拉伸断口铸铁拉伸时的应力应变曲线如图2所示。低碳钢试件拉伸断口如图3所示，铸铁试件拉伸断口如图4所示。图2铸铁拉伸应力应变曲线三．仪器设备1．液压式万能试验机。2．游标卡尺和直尺。四．操作步骤测定一种材料的力学性质，一般用一组试件（3～6根），取有效试验数据的平均值，实验步骤如下：图5试件分格图6直径的测量1．确定中点，从中点分别向两侧各量取L0／2，将两个端点定为标距，用划线机在标距内平均分成10个格，如图5所示，以便当试件拉断后断口不在中间部分时进行换算，从而求得比较准确的延伸率，也可用来观察变形的分布情况。应注意，

4、划线时尽量轻微，以免损伤试件，影响试验结果。2．在标距内分别取三个截面，对每个截面用游标卡尺按互相垂直方向各测量两次直径，如图6所示。取其三个截面直径平均值中的最小值，来计算试件的初始截面面积（）。3．铸铁试件只需测出三个截面直径，方法同上。4．选择加载范围（量程）。根据试件的横截面面积A0，估算试件被拉断时所需的最大载荷Fb，在试验机上选择适当的加载范围。5．安装试件。将试件安装在试验机夹具内，使试件在夹具内有些缝隙，以保证试件初始不受力。6．开始加载。按照试验机的操作方法进行加载。7．观察实验现象。在拉伸过程中，要注意观察试件的变形、

5、拉伸图的变化及测力指针走动等情况，及时记录有关数据。8．测量低碳钢试件拉断后的尺寸。用游标卡尺测出颈缩处的最小截面直径d1。按互相垂直的两个方向各测量一次直径，取其平均值作为试件颈缩处（断口处）的最小直径。测量试件断后的标距长度L1，其方法如下：(1)若试件拉断后断口在标距长度的中间1/3区域内时，可以把断裂试件拼合起来，直接测量试件拉断后的标距之间的长度L1。(2)若试件拉断后断口不在标距长度的中间1/3区域内时，计算出的延伸率数值偏小。为使测量的结果正确反映材料的延伸率，需采取“断口移中”的方法，推算出试件断后的标距长度L1。图7断口

6、移中法示意图设定拉断前试件原标距的两个标点之间等分10个格，把断后试件拼合在一起，在试件较长一段距断口较近的第一个刻线起，向长试件端部点移取10/2=5格，记为，再看点到点间剩有几个格，就由点向相反方向移取相同的格数，记为点，如图7所示。令之间的长度为，之间的长度为，则的长度中所包含的格数，等于原标距长度内的格数10，这就相当于把断口摆在标距中间，即。(3)若试件拉断后断口与端部距离小于或等于试件直径的两倍时，则试验结果无效，需重做试验。五．成果整理（一）实验记录1.试件原始尺寸记录:将试件原始尺寸填入表一中。2.荷载及试件断后尺寸记录：

7、将荷载及试件断后尺寸填入表二中。3.绘出低碳钢和铸铁拉伸时的荷载—变形曲线（二）实验数据处理1.低碳钢比例极限应力（MPa）屈服极限应力（MPa）强度极限应力（MPa）延伸率断后收缩率2.铸铁强度极限应力（MPa）