材料的拉伸试验 实验内容及目的 (1)测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s 、抗拉强度b 、伸长率 和断面收缩率 。 (2)掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 实验材料及设备 低碳钢、游标卡尺、万能试验机。 试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》,金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图 1 所示,圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距,按试样的标距l 与横截面面积 A 之间的关系,分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取dl10或dl5,矩形截面比例试样通常取Al3.11或Al65.5,其中,前者称为长比例试样(简称长试样),后者称为短比例试样(简称短试样)。定标距试样的l 与 A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接,以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大,其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。 ldr lbra (a) (b) 图1 拉伸试样 (a)圆形截面试样;(b)矩形截面试样 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。低碳钢具有良好的塑性,低碳钢断裂前明显地分成四个阶段: 弹性阶段: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。 屈服(流动)阶段:应力应变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。这时,应力基本上不变化,而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限(又称屈服强度),即AFss ,是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限,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作为确定许可应力的基础。 强化阶段:屈服阶段结束后,应力应变曲线又开始上升,材料恢复了对继续变形的抵抗能力,载荷就必须不断增长。D 点是应力应变曲线的最高点,定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度,即AFbb 。对低碳钢来说抗拉强度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:应力达到强度极限...