材料力学性能实验指导书.docx

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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。实验一低碳钢的拉伸试验任何一种材料受力后都要产生变形,变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中,不但有一定的变形能力,而且对变形和断裂有一定的抵抗能力,这些能力称为材料的力学性能。经过拉伸实验,能够确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如:弹性模量E、比例极限σp、上和下屈服强度σeu和σ、强度极限σ、延伸率δ、收缩率eLmΨ。除此而外,经过拉伸实验的结果,往往还能够大致判定某种其它机械性能,如硬度等。按国标GB/T228-,拉伸试样如图1所示。实验段直径d010mm,

2、标距l0100mm。d0图1拉伸试件一、实验目的l01．研究低碳钢的应力——应变曲线拉伸图。2．确定低碳钢在拉伸时的力学指标(比例极限σp、下屈服强度σeL、强度极限σm、延伸率δ、断面收缩率Ψ)。3.观察低碳钢拉伸时的断口特征,并与其它形式的断口相比较。二、实验原理在拉伸实验前,测定低碳钢试件的直径d0和标距l0。实验时,首资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。然后开动实验机,缓慢加载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线(Fl曲线,见图2)或应力-应变

3、曲线(曲线,见图3),随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:eFFbFs图2(1)弹性阶段(Ob段)basPdfcbg图3fh在拉伸的初始阶段,od曲线(Oa段)为一直线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限(P),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。线性阶段后,曲线不为直线(ab段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(e),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。(2)屈服阶段

4、(bc段)超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。使材料发生屈服的资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。应力称为屈服应力或屈服极限(s)。当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成450斜纹。这是由于试件的450斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。试样发生屈服而力首次下降前的最大应力成为上屈服点,记为σ)eu当不计瞬时效应(指在屈服过程中试验力第一次发生下降时屈服阶段中的最小应力成为下屈服点,记为σeL。(3)硬化阶

5、段(ce段)经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能力又增强了,这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线(如dd斜线),其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时,变形并未完全消失,应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后,立即再加载,则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材

6、料的强度极限(b),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(4)颈缩阶段(ef段)试样拉伸达到强度极限b之前,在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限b之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩。颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏的原因不但有拉应力还有切应力。三、实验用仪器设备和工具1．材料试验机2．标准试样(如图1)3．游标卡尺、冲子、铁锤等四、实验步骤1、依次打开计算机、变压器,

7、并按下主机外罩上的”复位”按钮启动试验机。2、双击桌面上的图标WinWdw-PCI,进入软件操作系统。3、点击”试验操作”,打开实验操作界面,做拉伸试验时,在软件操作系统的”控制面板”上选取”拉向”。4、量度试件尺寸:1)量度直径d0。对于圆试件,在计算长度的两端及中部三处用卡尺测量,每一处都要在两个互相垂直的方向上量出直径,取其平均值。2)确定计算长度L0。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。使用标准试样的标距L0。将结果填入表1。表1拉伸试件原始尺寸数据记录材料