拉伸实验,拉伸实验报告数据处理

拉伸实验实验一实验目的1．测定低碳钢的屈服极限σs，强度极限σb，延伸率δ和截面收缩ψ2．测定铸铁的强度极限σb。3．观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中所出现的各种变形现象。4．比较低碳钢与铸铁力学性能的特点和试件断口情况，分析其破坏原因，实验设备试件低碳钢和铸铁均采用圆形截面试件，中间直径小，两端直径大，以便安装，如下图所示。为了试验数据具有可比性，国家对试件尺寸作了统一规定，即采用标准试件。金属材料拉伸试件的尺寸为：d＝10mm，Ｌ=10d。其中Ｌ是标距长度，d为试件直径。设备电子万能试验机游标卡尺实验原理拉伸实验时，利用试验机自动绘图装置可绘出试件的拉伸曲线，即P－△Ｌ曲线，它能形象地反映材料的变形特点以及各阶段受力和变形的关系，由此来判断材料弹性与塑性性能及承载能力。但是P－△Ｌ曲线的定量关系不仅取决于材质，而且受试件几何尺寸的影响，为了消除这个影响，把载荷除以试件原始横截面面积A。；把变形△Ｌ除以原始标距长度Ｌ。，转换后得到σ—ε曲线，用来表征材料的属性。实验原理实验原理1、弹性阶段实验初，随载荷缓慢增加，测力指针匀速移动，试件变形很小，曲线呈现一段斜直线，这个阶段的变形与载荷成线性关系，在此范围内卸载，曲线与原直线重合，试件没有残余变形，只有弹性变形。2、屈服阶段继续增加载荷，当指针无规则上下波动时，用初始瞬时效应之后的最小载荷，作为材料的屈服载荷、此阶段曲线呈锯齿形，而变形速度加快。这表明材料暂时丧失抵抗变形的能力，是材料进入塑性的标志。如果试件表面光洁度较高，可以清楚地看到表面有大约45°方向的滑移线。实验原理3、强化阶段屈服阶段结束后，随着拉力的增加，伸长变形也随之加大，拉伸曲线继续上升。这表明材料的晶粒结构又有了变化，恢复了对变形的抵抗能力。如果在这一阶段卸载到零，则在图中得到一条卸载曲线，它与弹性阶段的直线基本平行，试件存在着残余变形。当重新加载时，加载曲线与卸载曲线几乎重合，达到卸载点后继续上升，这就是冷作硬化现象。说明材料经过冷拉以后比例极限提高了。4、颈缩阶段试件拉伸达到最大载荷Pb以前，在标距范围内变形均匀变化。当载荷达到最大载荷Pb后，在试件的某一局部发生显著变形，形成颈缩。以后随颈缩处的横截面面积不断减少，载荷下降，测力值回转，此时曲线的最高点即为强度载荷Pb。最后试件在颈缩处断裂。断口中心部分为粗糙平面，是颈缩部分在三向受拉应力状态下引起的脆断，这部分面积的大小反映了材料的塑性程度，塑性越大，则中心粗糙平面的面积越小。实验原理铸铁是典型的脆性材料，拉伸时载荷——变形曲线没有直线部分，变形小、无屈服和颈缩现象，如图所示。试件很快达到最大载荷而突然断裂，其强度极限值远小于低碳钢的强度极限。断口平齐粗糙，并垂直于拉应力。实验原理综上所述，不同性质的材料变形过程不同，其P—△L曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是性质不同的两类典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中具有重要意义，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。实验步骤1、试件准备沿低碳钢试件的标距长度内（L0=100mm或50mm）用划线器每隔10mm划一圆周线，将标距10等分或5等分，用来为断口位置的补偿作准备。用游标卡尺在标距线附近及中间各取一截面，每个截面沿互相垂直的两个方向各测量一次直径取平均值d。取这三截面的平均值作为计算横截面A的依据。2．安装试件先将试件安装在上夹头上，调节下夹头使之移动到合适位置，再把试件下端夹在下夹头中夹紧。缓慢加载，观察测力值变化的情况，以检查试件是否已夹牢，如有打滑则需重新安装。实验步骤3．实验开动试验机使试件缓慢匀速加载，随时观察测力值得变化情况及拉伸过程中各种物理现象。对低碳钢试件，当测力值不动或倒退时，说明材料开始屈服，记录屈服载荷Ps。再继续加载，直至试件断裂后停机，由被动针读出最大载荷Pb。对铸铁试件，拉断后记下最大载荷Pb。4．低碳钢延伸率和截面收缩率的测定试件拉断后，取下试件，观察断口。如果断口到邻近标距点的距离大于L0／3，则将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出低碳钢试件断裂后的标距长度L1及断口处的最小直径（一般从相互垂直方向测取两次，取平均值）。如果断口到邻近标距点的距离小于L0／3，可参考注意事项3加以处理。5．结束实验完毕，仪器设备恢复原状，清理现场，检查实验记录是否齐全，并清指导教师签字。实验数据1．根据测得的屈服载荷Ps和最大载荷Pb，计算屈服极限σs和强度极限σb铸铁不存在屈服阶段故只计算σb。A0一试件的横截面面积。2、根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率δ和截面收缩率ψ。A1一颈缩处的横截面面积3．画出试件的破坏形状图，并分析其破坏原因．4.按规定格式写出实验报告。报告中各类表格、曲线、装置简图、原始数据应齐全。主要事项1．试件安装必须正确，防止偏斜或夹入部分过短的现象。2．试件安装完毕后，不得再启动控制下夹头的按钮，以免使下夹头对试件加载，损坏试件或电机。3．由于破坏后的低碳钢试件各处的残余伸长不是均匀分布的，断口附近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关。若断口发生在L0之外或在L0的两端，而与其头部之距离等于或小于直径的两倍时，则实验无效，应重做。若断口到邻近标距点的距离小于L0／3，则必须经过折算，将断口移中，具体方法如下：以断口O为起点，在长段上取基本等于短段的格数得B点，当长段所余格数为偶数时（如下图所示），则由所余格数的一半得C点，取BC段长度将其移至短段一边，则得断口移中后的标距长度，其计算式为：L1=AB+2BC如果长段取B点后所余格数为奇效时，则取所余格数加1后的一半得C1点和减1后的一半得C点，移中后的标距长度为L1=AB+BC1+BC实验表格材料名称实验前试件尺寸（mm）横截面面积A0（mm2）实验后试件尺寸屈服力（KN）最大力（KN）标距l0（mm）位置Ⅰ位置Ⅱ位置Ⅲ标距l1（mm）断口处直径（mm）12平均12平均12平均12平均低碳钢铸铁＼＼＼＼＼＼