材料力学拉伸实验报告.pdf

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1、中山大学工学院、理论与应用力学刘广编制实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验《材料力学》课程实验报告纸院系：工学院专业：理论与应用力学年级：2011级实验人姓名：刘广参加人姓名：刘广、马鹏程、杨航、罗嘉辉、林泽鹏、刘志豪、林静榕、刘海峰日期：2012年10月18号温度：28°C学号：11309018实验一：低碳钢、铸铁拉伸试验一、实验目的本试验以低碳钢和铸铁为代表，了解塑性材料在简单拉伸时的机械性质。它是力学性能试验中最基本最常用的一个。一般工厂及工程建设单位都广泛利用该实验结果来检验材料的机

2、械性能。试验提供的E，ReL，Rm，A和Z等指标，是评定材质和进行强度、刚度计算的重要依据。本试验具体要求为：1.了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。2．测定强度数据，如屈服点ReL，抗拉强度Rm。3．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。4．比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。二：实验仪器与设备:①微机控制电液伺服万能试验机型号SHT5305最大负荷300kN1台②全数字闭环测控系统型号DCS-3001台③电子引伸计1个④游标卡尺0-150mm最小刻度0.02

3、mm⑤刻度尺0-30cm最小刻度0.5mm⑥橡皮筋2条三、实验原理进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线,以确保材料处于单向应力状态。一般试验机都设有自动绘图装置，用以记录试样的拉伸图即F-ΔL曲线，形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系。但是F-ΔL曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。因此，拉伸图往往用名义应力、应变曲线(即R-ε曲线)来表示：FR——试样的名义应力S0Page1of11中山大学工学院、理论与应用力学刘广编制实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验

4、《材料力学》课程实验报告纸院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2012年10月18号L——试样的名义应变L0S0和L0分别代表初始条件下的面积和标距。R-ε曲线与F-ΔL曲线相似，但消除了几何尺寸的影响。因此，能代表材料的属性。单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在R-ε曲线上定义的。如果试验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性能指标就可精确地测定。不同性质的材料拉伸过程也不同，其R-ε曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是性质截然不同的两种典型材料，它们的

5、拉伸曲线在工程材料中十分典型，掌握它们的拉伸过程和破坏特点有助于正确、合理地认识和选用材料。低碳钢具有良好的塑性，由R-ε曲线（图1-1)可以看出，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段（OA)：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系，即RE（1-1）比例系数E代表直线OA的斜率，称作材料的弹性模量。屈服（流动)阶段（BC)：R-ε曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力

6、。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点（Bˊ)作为材料屈服极限ReL。ReL是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过ReL，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限ReL作为确定许可应力的基础。从屈服阶段开始，材料的变形包含弹性和塑性两部分。如果试样表面光滑，材料杂质含量少，可以清楚地看到表面有45°方向的滑移线。图1-1试件拉伸图Page2of11中山大学工学院、理论与应用力学刘广编制实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验《材料力学》课

7、程实验报告纸院系：工学院姓名：刘广学号：11309018日期：2012年10月18号强化阶段（CD)：屈服阶段结束后，R-ε曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。如果在这一阶段卸载，弹性变形将随之消失，而塑性变形将永远保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后若重新加载，加载线仍与弹性阶段平行，但重新加载后，材料的弹性阶段加长、屈服强度明显提高，而塑性却相应下降。这种现象称作为形变强化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之一。塑性变形和形变强化二者联合

8、，是强化金属材料的重要手段。例如喷丸，挤压，冷拨等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料强度的。强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。随塑性变形的增长，试样表面的滑移线亦愈趋明显。D点是R-ε曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度记作Rm。对低碳钢来说Rm是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。颈缩阶段（DE)：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失