【2017年整理】实验一 低碳钢及铸铁的拉伸试验.docVIP

实验一　低碳钢及铸铁的拉伸试验 一、实验目的1、通过拉伸破坏试验观察、分析低碳钢和铸铁的拉伸过程，比较其机械性能。2、测定材料的强度指标和塑性指标。 二、实验设备1、WEW-600屏显万能材料试验机或WE-B600液压万能材料试验机2、千分尺、游标卡尺、直钢尺 三、试样的制备??? 一般拉伸试样由三部分组成，即工作部分、过渡部分和夹持部分。工作部分必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态。均匀部分的有效工作长度L0称做标距，d0、A0分别代表工作部分的直径和面积,它们的 关系规定为L0= k。为了使各种材料试件的尺寸和形状按国家统一规定，取试件直径d0=10mm标距L0=10d0或L0=5d0。 四、实验原理及方法?? ??? 常温下的拉伸实验可以测定材料的弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ等力学性能指标，这些参数都是工程设计的重要依据。1、低碳钢弹性模量E的测定??? 由材料力学可知，弹性模量是材料在弹性变形范围内应力与应变的比值，即 E=????????????? 因为σ=P/A, ε=ΔL/L0，所以弹性模量E又可表示为 E=???? 式中：E—材料的弹性模量，σ —应力，ε —应变，P—实验时所施加的载荷A—以试件直径的平均值计算的横截面面积，L0—引伸仪标距ΔL—试件在载荷P作用下，标距L0段的伸长量。可见在弹性变形范围内，对试件作用拉力P，并量出拉力P引起的标距内伸长ΔL，即可求得弹性模量E。??? 实验时，如使用WEW-600屏显万能材料试验机，它采用电子测量技术，由计算机对数据进行处理，屏幕显示试验力和变形。??? 如使用WE-B600液压万能材料试验机，拉力P值由试验机读数盘示出，标距L0=50mm（不同引伸仪标距不同），试件横截面面积A可算出，只要测出标距段的伸长量ΔL，就可得到弹性模量E。??? 在弹性变形阶段内试件的变形很小，标距段的变形（伸长量ΔL）需用放大倍数为200倍的球铰式引伸仪来测量。为检验载荷与变形之间的关系是否符合胡克定律，并减少测量误差，实验时一般用等增量法加载，即把载荷分成若干个等级，每次增加相同的载荷ΔP，逐级加载。为保证应力不超出弹性范围，以屈服载荷的70%-80%作为测定弹性模量的最高载荷。此外，为使试验机夹紧试件，消除试验机构的间隙等因素的影响，对试件应施加一个初始载荷P0（本实验中P0=2.0KN）。??? 实验过程中，从P0到逐级加载，载荷的每级增量均为ΔP。对应着每级载荷Pi，记录相应的伸长，与之差即为变形增量，它是引起的变形（伸长）增量。在逐级加载中，如果得到的基本相等，则表明ΔL与P为线性关系，符合虎克定理。完成一次加载过程，将得到Pi和的一组数据，按平均法计算弹性模量，即 ????????????????????? 其中为变形增量的平均值；200为测量变形的放大倍数。2、 屈服极限σs、强度极限σb的测定??? 测定弹模后继续加载使材料到屈服阶段，进入屈服阶段时，载荷常有上下波动，其中较大的载荷称为上屈服点，较小的称为下屈服点。一般用第一个波峰的下屈服点表示材料的屈服载荷PS，它所对应的应力为屈服极限σs。??? 屈服阶段过后，材料进入强化阶段，试件又恢复了承载能力。载荷达到最大值Pb时，试件某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象。这时载荷迅速下降，试件即将被拉断，这时所示的载荷即为破坏载荷Pb，它所对应的应力叫强度极限σb。????????? 即????? ，?????????? ???????? 其中，为最小直径。3、?延伸率δ和断面收缩率Ψ的测定??? 试件的原始标距L0断后将两段试件紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L1,延伸率应为 ? 　 　 　 　 　 ??????????? ×100% 式中L0—试件原始标距，为50mm；L1—试件拉断后标距长度。??? 对于塑性材料，断裂前变形集中在颈缩处，该部分变形最大，距离断口位置越远，变形越小，即断裂位置对延伸率是有影响的。为了便于比较，规定断口在标距中央三分之一范围内测出的延伸率为测量标准。若断口不在此范围内，则需进行折算，也称断口移中。具体方法如下：以断口O为起点，在长度上取基本等于短段格数得到B点，当长段所剩格数为偶数时（如图b）则由所剩格数的一半得到C点，取BC段长度将其移至短段边，则得到断口移中的标距长，其计算式为 L1=+2?? 如果长段所剩格数为奇数时（如图C）则由所剩格数加一格之半得C1点和减一格之半得到C点，移中后的标距长为，?????? L1=++将计算所得的L1代入式中，可求得折算后延伸率。??? 为了测定低碳钢的断面收缩率，试件拉断后，在断口处两端沿两个互相垂直的方向各测量一次直径，取