力学参数测试.doc

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1、实验报告实验名称:材料的力学参数测试技术实验一低碳钢拉伸实验一、实验目的和要求1.了解电子万能试验机的工作原理，熟悉其操作规程和正确的使用方法，同时学会正确使用材料力学参数测试软件；2.测定低碳钢拉伸试件的上屈服力、下屈服力、强度性能指标、断后伸长率、断面收缩率等参数指标；3.观察低碳钢试样在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（曲线）了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。4．测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率A，截面收缩率Z。5．比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。二、实验设备电脑、万能试验机

2、、游标卡尺、试样打点机、打印机、材料参数测试软件，待测试件。万能试验机：采用夹板式夹头，如图1-1。夹头有螺纹，形状如1-2所示。试件被夹持部分相应也有螺纹。试验时，利用试验机的自动绘图器绘制低碳钢的拉伸图。图1-1夹板式夹头图1-2用于圆形截面试件的夹头三、拉伸试件本次金属材料拉伸实验所用的试件形状如图1-3所示。图中工作段长度称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。图1-3低碳钢的拉伸试件图中L0为标距长度，用于测量拉伸变形，单位为mm。四、实验原理低碳钢

3、是应用最为广泛的结构材料，其拉伸曲线也较为特殊。当试样伸长达到某一长度时，继续拉伸试样，材料强度反而出现下降现象，并在某一不大的范围内波动，此即所谓的材料屈服现象。从图1-4中可以看出，对于低碳钢试件，当载荷在弹性极限范围内变化时，拉伸图上相应段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系，即符合胡克定律的弹性变形范围。当载荷增加到上屈服点时，实验力值不变或突然下降到某点，然后在小的范围内摆动，这时变形增加很快，载荷增加很慢，说明材料产生了屈服（或称流动）。与上屈服点相应的应力叫上屈服极限，与下降后的点相应的应

4、力叫下屈服极限，因下屈服极限比较稳定，所以材料的屈服极限一般规定按下屈服极限取值。以下屈服点相对应的载荷值除以试件的原始截面积，即得到低碳钢的屈服极限，。屈服阶段后，试件要承受更大的外力才能继续发生变形，若要使塑性变形加大，必须增加载荷，达到最大荷载点之前的这一段就称为强化阶段。当载荷达到最大值时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面收缩，即出现“颈缩”现象。此时记下最大载荷值，用除以试件的原始截面积，就得到低碳钢的强度极限，。在试件发生颈缩后，由于截面积的减小，载荷迅速下降，然后试件断裂。图1-

5、4低碳钢拉伸应力应变曲线铸铁是少数脆性金属材料的代表。铸铁的含碳量比高碳钢的含碳量还高。其应力应变曲线如图1-5所示。铸铁拉伸时只有弹性变形，卸载时应力应变曲线回到原点，但铸铁的应力应变曲线的线性很差，或者说线弹性很短。由于铸铁在断裂前没有塑性变形，自然不会存在屈服和颈缩现象。整个变形很小，几乎没有什么预兆就发生突然断裂。断裂时的载荷即为强度极限所对应的载荷。图1-5铸铁拉伸应力-应变曲线五、实验方法及步骤1.试样标距确定：取一根低碳钢棒材试样，利用打点机在试样的平直段均匀打出十一个点，每两点间的距离为10mm，

6、则原始标距为100mm；1-6用划线机将标距10等分2．初始直径测量：用游标卡尺测量试样的初始直径，为10.06mm；3.开机：打开电脑后，运行材料力学参数测试软件，单击“联机”图标，将软件和万能试验机联机；4.实验参量设置：在软件的“条件读盘”下拉菜单中进行条件设置：数据文件名设为：低碳钢拉伸曲线试验；输入试样的初始标距和初始直径，分别为100mm和10.06mm；选择“要计算的项目”为：上屈服力，下屈服力，上屈服强度，下屈服强度，最大力，抗拉强度，断面收缩率，断后伸长率；实验速度设为4mm/min；选择显示的

7、坐标体系中横坐标为“位移（mm）”，最大值取40mm，纵坐标为“力（kN）”，最大值取40kN；5.装夹试样；6.开始实验：实验前要对所有实验显示进行清零，在材料力学参数测试软件中单击“开始实验”。可以看到力在连续加载，“力—位移”曲线也在屏幕上逐渐显示出来。当加载的力达到最大后，可以看到试样变形明显加快，很快试样就被拉断；7．卸载并取下试样。8.断后试样参数确定：利用游标卡尺测得的断后标距为119.16mm。缩颈最小处相互垂直的两个方向上直径的测量值为6.44mm和6.40mm。在软件中输入上述测量值，可得到要

8、求计算的物理量的值。9.打印：单击“结果”下拉菜单中的“打印”，可得到试样的拉伸曲线以及要计算的各个物理量。10.单击“脱机”图标，完成实验。六、实验结果处理拉伸曲线上显示：上屈服力，下屈服力，最大力。则上屈服强度为下屈服强度抗拉强度断后伸长率断后收缩断面的直径断面收缩率断后伸长率和断面收缩率在低碳钢拉伸曲线上也显示出来了。拉伸曲线如附页1“低碳钢拉伸试验”所示。七、注意