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实验一金属材料的拉伸实验 拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数， 如 弹性模量、强度、塑性等。 实验目的 1 ?测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力 二3和抗拉强度二b。 测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率 和断面收缩率＜。 测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度 ；J 绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。 实验仪器、设备 电子万能试验机（或液压万能材料试验机）。 钢尺。 数显卡尺。 实验试样 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。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准 GB6397— 86o (a)夹持过渡 (a) 夹持过渡 图1-1试件的截面形式 试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分（ I ）。标距（I。）是待测部分的主体，其截面 积为A。。按标距（I。）与其截面积（A。）之间的关系，拉伸试样可分为比例试样和非比例试 样。按国家 标准GB6397-86的规定，比例试样的有关尺寸如下表 1-1。 表1-1 试样 标距 I I。，（mm） 截面积A, (mrr) 圆形试样直径 d （mm） 延伸率 比例 长 11. 3 你0 或 10 d 任思 任思 短 5. 65 JA0 或 5 d  实验原理 （一）塑性材料弹性模量的测试： 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律， 即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的 比例常数就是材料的弹性模量 E,也叫杨氏模量。因此金属材料拉伸时弹性模量 E地测定是 材料力学最主要最基本的一个实验。 测定材料弹性模量E —般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载 与变形关系为： EAo Eo若已知载荷△ F及试件尺寸，只要测得试件伸长 △ L或纵向应变即可得岀弹性模量 Eo APL。AP 1 E 二△ （AL） Ao Ao 也名 本实验采用引伸计在试样予拉后， 弹性阶段初夹持在试样的屮部， 过弹性阶段或屈服阶 段，弹性模量E测毕取下，其中塑性材料的拉伸实验不间断。 图1-2所示是典型的低碳钢拉伸图。当试样开始受力时，因夹持力较小,其夹持部分在夹头内有滑动,故图屮开始阶段的曲线斜率较小，它并不反映真实的载荷 进入弹性阶段。—变形关系；载荷加人后， 滑动消失,A 应力材料的拉仲DB BC八A 图1-2所示是典型的低碳钢拉伸图。 当试样开始受力时，因夹持力较小, 其夹持部分在夹头内有滑动, 故图屮开始阶段的 曲线斜率较小，它并不反映真实的载荷 进入弹性阶段。 —变形关系；载荷加人后， 滑动消失, A 应力 材料的拉仲 D B BC 八 A F 伸长率 1-2b 典型的低碳钢拉仲图 低碳钢的屈服阶段通常为较为水平的锯齿状 （图中的B'?C段），与最高载荷B'对应的应 力称上屈服极限，由于它受变形速度等因素的影响较大， 一般不作为材料的强度指标；同样， 屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。除此 屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。 除此Z外的其它最低点屮的最小值（B 点）作为屈服强度二 6二电 Ao 当屈服阶段结束后（C点），继续加载，载荷一变形曲线开始上升，材料进入强化阶段。若在这 ?阶段的某一点（如D点）卸载至零，则可以得到一条与比例阶段曲线基本平行的卸载曲线。此时立即 再加载，则加载曲线沿原卸载曲线上升到D 再加载，则加载曲线沿原卸载曲线上升到 D点，以后的曲线基本与未经卸 载的曲线重合。可见经过加载、卸载这一过程后，材料的比例极限和屈服极限提高了,而延伸率降低了，这就是冷作硬化。随着载荷的继续加大，拉伸曲线上升的幅度逐渐减小，当达到最大值（ 载的曲线重合。可见经过加载、卸载这一过程后，材料的比例极限和屈服极限提高了, 而延 伸率降低了，这就是冷作硬化。 随着载荷的继续加大，拉伸曲线上升的幅度逐渐减小，当达到最大值（ E点）R m后, 试样的某一局部开始出现颈缩,而且发展很快，载荷也随之下降， 迅速到达F点后，试样断 试样的某一局部开始出现颈缩, 裂。材料的强度极限Cb为: Pb C b=- 当载荷超过弹性极限时，就会产生塑性变形。金属的塑性变形主要是材料晶面产生了滑移，是剪应力引起的。描述材料塑性的指标主要有材料断裂后的延伸率3和截面收缩率“ 来表示。 伸长率 ”『100% Io 截面收缩率〃二：A A 100% Ao 式中I。、1、和么跟分别是断裂前后的试样标距的长度和截面积。 J可用下述方法测定： 直接法：如断口到最近的标距端点的距离大于 L/3，则直