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金属材料的拉伸实验 昆明理工大学工程力学实验中心 金属材料的拉伸实验 材料的拉伸实验是研究材料力学性能的最基本的实验。通过拉伸实验，可以测定材料在常温、静载条件下的强度和塑性指标，了解材料的受力与变形的关系，为工程中评定材质、强度计算及合理设计提供科学依据。 昆明理工大学工程力学实验中心 1. 实验目的 1、测定低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率和截面收缩率，测定铸铁的强度极限； 2、观察金属材料在拉伸过程中的各种力学现象，了解受力与变形的关系； 3、比较低碳钢与铸铁拉伸性能的差别。 昆明理工大学工程力学实验中心 2、 实验仪器和设备 （1）、CCSS44100电子万能材料实验机（如图1）； （2）、游标卡尺（如图2）； 图1：CCSS44100 电子万能材料实验机 图2：游标卡尺 昆明理工大学工程力学实验中心 3、试件 实验表明，试件的尺寸和形状对试验结果都有影响。为了避免这种影响，使各种材料的试验结果具有可比性，必须将试件尺寸、形状和试验方法都统一规定，使试验标准化，常用的拉伸试件有圆形和矩形截面两类，国家标准《金属材料拉伸试验试样》（GB6397-86）规定的圆形截面比例试样形状如图所示。 短试样 长试样 昆明理工大学工程力学实验中心 标距： 图中试样的平行段两条刻线间的长度L0称为原始标矩；平行段部分的直径称为原始直径d0。 圆形比例试件分以下两种： L0 昆明理工大学工程力学实验中心 4、实验原理 材料的力学性能指标由常温、静载下的拉伸破坏实验确定。整个实验过程，力与变形的关系可由拉伸图表示，试验机采集的数据可直接显示在电脑屏幕上，并自动绘制出拉伸图。 低碳钢拉伸曲线 低碳钢拉伸试验过程分四个阶段：线弹性阶段；屈服阶段；强化阶段和颈缩阶段。试验过程中要注意观察，读取屈服载荷Fs和最大载荷Fb。 昆明理工大学工程力学实验中心 铸铁试件的拉伸图，力和变形没有明显的线性关系，没有屈服和颈缩现象；拉伸时塑性变形极小，在变形很小时就达到最大载荷而突然断裂；断后延伸率δ和截面收缩率ψ都很小。 昆明理工大学工程力学实验中心 5、实验步骤 （1）为了量取试件的原始标距和断后标距，在实验前应将试件的标距段刻上均匀的刻度，如图所示： 刻线 昆明理工大学工程力学实验中心 （2）测取试件尺寸： 测取试件的原始直径d0,测量时取三个截面，在每个截面的相互垂直的两个方向上量取直径，然后算出该截面的平均直径；最后取三个截面的直径中的最小直径作为d0。 昆明理工大学工程力学实验中心 （3）根据试件的材料，用 估算试件所能承受的最大载荷，考虑试验机量程是否能够满足要求。 昆明理工大学工程力学实验中心 (4)装夹试件,进行拉伸，设置试验条件，设置条件并按所设条件进行拉伸实验，直至试件被拉断。试验结束后，CCSS44100电子万能材料试验机会将屈服载荷和最大载荷都通知你。将试件取下，量取断后标距L，及断口直径，记录所得数据。 电子万能机上夹头 电子万能机上夹头 试件装夹后开始拉伸 试件被拉断 两种材料断口的区别 延性断裂后的断口形貌 脆性断裂后的断口形貌 昆明理工大学工程力学实验中心 6、实验结果处理 屈服极限： 强度极限： 延伸率： 截面收缩率： 昆明理工大学工程力学实验中心 断后标距的测量 如果试件断口位于标距段中间1/3区域，那么就将断口对接起来，直接测量靠头部的两条刻线之间的距离，作为断后标距。 昆明理工大学工程力学实验中心 如果试件断口位于靠头部的1/3段内，则使用“移位法”： A B O C C1 LAB LAB LBC LBC1 A B O C LBC D D BD之间是奇数格： BD之间是偶数格： 昆明理工大学工程力学实验中心 试件的断口形貌极其性能特征： 低碳钢试件的断口形貌 铸铁试件的断口形貌 昆明理工大学工程力学实验中心