材料力学实验一供参习.doc

实验一拉伸试验
一、实验目的
1、测定低碳钢在拉伸过程中的几个力学性能指标:屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ、断面收缩率Ψ、铸铁的σb 。
2、观察低碳钢、铸铁在拉抻过程中的各种现象,绘制拉伸图(P—ΔL图)由此了解试件变形过程中变形随荷载变化规律,以及有关的一些物理现象。
3、观察断口,比较低碳锕和铸铁两种材料的拉伸性能。
4、了解拉伸试验原理和方法,掌握万能材料试验机的操作要领、锻炼实验技能。
二、试验设备仪器及量具
液压万能材料试验机;游标卡尺;直尺。
三、试件
根据不同的材料和要求,对试样的形状、尺寸和加工在国家标准中有规定,必须遵照执行。在拉伸试验中,试样按试件长度不同可划分为长试样(L0=10d0)和短试样(L0=5d0)。本次材料拉伸试验采用L0=10d0 (L0为标距即工作段长度,d0 为直径,d0 =10mm)圆形截面试样,见图1-1。为确保材料处于单向拉伸状态以衡量它的各种性能,拉伸试样有工作部分、过渡部分和夹持部分。其中工作部分即标距处必须表面光滑,以保证材料表面的单向应力状态;过渡部分必须有适当的台肩和圆角,以降低应力集中,保证该处不会变形或断裂;试样两端的夹持部分是装入试验机夹头中的,起传递拉力的作用。
试验前,需对低碳钢试样打标距,用试样打点机或手工的方法在试样工作段确定L0=100mm的标记。由于塑性材料径缩局部及其影响区的塑性变形在断后延伸率中占很大比重,显然同种材料的断后延伸率不仅取决于材质、而且取决于试样的标距。试样越短,局部变形所占比例越大,δ也就越大。为便于相互比较,试样的长度应当标准化。
图1—1 拉伸试样
四、实验方法
1、试验前的准备工作
接到试样后,核对试样是否与要测试的材料相符,然后检查外观是否符合要求。对低碳钢材料打标距。
2、试样的测量
试验前用游标卡尺测量低碳钢、铸铁材料的直径d0。工程中,对于长试样,测量时取试件的两端及中间三处两个相互垂直的方向各测一次,记录实验报告的表格中。
3、启动与调整试验机
试验前,试验机须预热半小时。试验时,按电源开关,然后再按油泵开关,使试验机启动。根据经验,在试验机上选择合适的测力度盘,调节测力指针与从动指针,使二指针与零位冲齐,最后调整好自动绘图仪。
4、安装试样
将动横梁由零位上升5~10mm,把试样拿到试验机的主机前,打开试验机上夹头装夹试样的一端,然后一直拉住下夹头,按住立柱上的上行按扭,直到试样的另一端处于下夹头中间位置,放松按扭后再放松下夹头。夹好试样后分别反复提拉上、下夹头,使试样对中并加紧。
图1—2 拉伸试样的装夹
5、进行试验
装夹完试样后,按照试验机操作规程操作。打开送油阀,使试验机测力计的主动指针带动从动指针缓慢均速转动。表盘上读出从动指针所指的屈服载荷PS、最大载荷Pb,将其记录在表中。
低碳钢拉伸过程:
弹性阶段:包括正比例阶段,其正切值tgа为E弹性模量,此阶段任意一点处卸载,试样能沿着原来的曲线恢复到零点的状态。
屈服阶段:载荷不增加而变形急剧增大,材料失去抵抗变形的能力,产生屈服。对于未经过加工的低碳钢材料来说,屈服强度是其应用时的强度极限。
强化阶段:继续加载,材料继续产生变形,这一阶段,低碳钢材料重新恢复了抵抗变形的能力,实际的生产中,对低碳钢加工,使其达