金属材料的室温拉伸试验
[实验目的]
1、测定低碳钢的屈服强度R Eh 、R eL 及R e 、抗拉强度R m 、断后伸长率A 和断面收缩率Z 。
2、测定铸铁的抗拉强度R m 和断后伸长率A 。
3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。
4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸机械性能的特点。 [使用设备]
万能试验机、游标卡尺、试样分划器或钢筋标距仪 [试样]
本试验采用经机加工的直径d =10 mm 的圆形截面比例试样，其是根据国家试验规范的规定进行加工的。它有夹持、过渡和平行三部分组成（见图2－1），它的夹持部分稍大，其形状和尺寸应根据试样大小、材料特性、试验目的以及试验机夹具的形状和结构设计，但必须保证轴向的拉伸力。其夹持部分的长度至少应为楔形夹具长度的3/4（试验机配有各种夹头，对于圆形试样一般采用楔形夹板夹头，夹板表面制成凸纹，以便夹牢试样）。机加工带头试样的过渡部分是圆角，与平行部分光滑连接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分的长度L c 按现行国家标准中的规定取L o +d ，L o 是试样中部测量变形的长度，称为原始标距。
[实验原理]
按我国目前执行的国家GB/T 228—2002标准——《金属材料 室温拉伸试验方法》的规定，在室温10℃～35℃的范围内进行试验。
将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图（图2－2所示）。
应当指出，试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形ΔL 主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。
图2－1 机加工的圆截面拉伸试样
1、低碳钢（典型的塑性材料）
当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P 。
在F P 的上方附近有一点是F c ，若拉力小于F c 而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于F c 后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而F c 是代表材料弹性极限的力值。
当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B ′受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B 则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B 所对应的力值F eL 作为材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力F eH （上屈服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小力F eL （下屈服荷载）或首次停止转动指示的恒定力F eL （下屈服荷载），将其分别除以试样的原始横截面积（S 0）便可得到上屈服强度R eH 和下屈服强度R eL 。即
R e H = F e H /S 0 R e L = F e L /S 0
屈服阶段过后，虽然变形仍继续增大，但力值也随之增加，拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。在强化阶段内，试样的变形主要是塑性变形，比弹性阶段内试样的变形大得多，在达到最大力F m 之前，试样标距范围内的变形是均匀的，拉伸曲线是一段平缓上升的曲线，这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力F m 为材料的抗拉强度力值，由公式R m =F m /S 0 即可得到材料的抗拉强度R m 。 如果在材料的强化阶段内卸载后再加载，直到试样拉断，
则所得到的曲线如图2－3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回，而是沿近乎平行于弹性阶段的直线卸回，这说明卸载前试样中除了有塑性变形外，还有一部分弹性变形；卸载后再继续加载，曲线几乎沿卸载路径变化，然后继续强化变形，就像没有卸载一样，这种现象称为材料的冷作硬化。显然，冷作硬化提高了材料的比例极限和屈服极限，但材料的塑性却相应降低。
当荷载达到最大力F m 后，示力指针由最大力F m 缓慢回转时，试样上某一部位开始产生局部伸长和颈缩，在颈缩发生部位，横截面面积急剧缩小，继续拉伸所需的力也迅速减小，拉伸曲线开始下降，直至试样断裂。此时通过测量试样断裂后的标距长度L u 和断口处最小直径d u ，计算断后最小截面积（S u ）
，由计算公式
（a ）低碳钢拉伸曲线图 （b ）铸铁拉伸曲线图
图2－2 由试验机绘图装置绘出的拉伸曲线图
图2－3 低碳钢的冷作硬化
%
1000
?-=
L L L A u 、
%
1000
0?-=
S S S Z
u
即可得到试样的断后伸长率A 和断面收缩率Z 。
2、铸铁（典型的脆性材料）
脆性材料是指断后伸长率A ＜5％ 的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都很小。而且，大多数脆性材料在拉伸时的应力－应变曲线上都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，也不会出现屈服和颈缩等现象（如图2－2b 所示），只有断裂时的应力值——强度极限。
铸铁试样在承受拉力、变形极小时，就达到最大力F m 而突然发生断裂，其抗拉强度也远小于低
碳钢的抗拉强度。同样，由公式R m =F m /S 0 即可得到其抗拉强度R m ，而由公式%1000
0?=-L L
L u
A 则
可求得其断后伸长率A 。 [试验步骤]
一、低碳钢拉伸试验 1、试样准备：
为了便于观察标距范围内沿轴向的变形情况，用试样分划器或标距仪在试样标距L 0 范围内每隔5 mm 刻划一标记点（注意标记刻划不应影响试样断裂），将试样的标距段分成十等份。
用游标卡尺测量标距两端和中间三个横截面处的直径，在每一横截面处沿相互垂直的两个方向各测一次取其平均值，用三个平均值中最小者计算试样的原始横截面积S 0（计算时S 0应至少保留四位有效数字）。
2、试验机准备：
根据低碳钢的抗拉强度R m 和试样的原始横截面积S 0估计试验所需的最大荷载，并据此选择合适的量程，配上相应的砝码砣，做好试验机的调零（注意：应消除试验机工作平台的自重）、安装绘图纸笔等准备工作。
3、装夹试样：
先将试样安装在试验机的上夹头内，再移动试验机的下夹头（或工作平台、或试验机横梁）使其达到适当位置，并把试样下端夹紧（注意：应尽量将试样的夹持段全部夹在夹头内，并且上下要对称。完成此步操作时切忌在装夹试样时对试样加上了荷载）。
4、检查试车：
请教师检查以上步骤完成情况，然后启动试验机，预加少许荷载后（对应的应力不能超过材料的比例极限），卸载回至零点，以检查试验机工作是否正常。同时消除试样在夹头中的滑移对绘制拉伸图曲线的影响。
5、进行试验：
开动试验机使之缓慢匀速加载（依据规范要求，在屈服前以6～60 MPa /s 的速率加载），并注意观察示力指针的转动、自动绘图的情况和相应的试验现象。当主动针不动或倒退时说明材料开始屈服，记录上屈服点F eH （主动针首次回转前的最大力）和下屈服点F eL （屈服过程中不计初始瞬时效应时的最小力或主动针首次停止转动的恒定力），具体情况如图2－4所示（说明：前所给出的加载速率是国标中规定的测定上屈服点时应采用的速率，在测定下屈服点时，平行长度内的应变速率应在0.00025～0.0025∕s 之间，并应尽可能保持恒定。如果不能直接控制这一速率，则应固定屈服开始
前的应力速率直至屈服阶段完成）。
根据国标规定，材料屈服过后，试验机的速率应使试样平行长度内的应变速率不超过0.008/s 。在此条件下继续加载，并注意观察主动针的转动、自动绘图的情况和相应的试验现象（强化、冷作硬化和颈缩等现象——在强化阶段的任一位置卸载后再加载进行冷作硬化现象的观察；此后，待主动针再次停止转动而缓慢回转时，材料进入颈缩阶段，注意观察试样的颈缩现象），直至试样断裂停车。记录所加的最大荷载F m （从动针最后停留的位置）。
6、试样断后尺寸测定：
取出试样断体，观察断口情况和位置。将试样在断裂处紧密对接在一起，并尽量使其轴线处于同一直线上，测量断后标距L u 和颈处的最小直径d u （应沿相互垂直的两个方向各测一次取其平均值），计算断后最小横截面积S u 。
注意：在测定L u 时，若断口到最临近标距端点的距离不小于1/3L 0，则直接测量标距两端点的距离；若断口到最临近标距端点的距离小于1/3L 0，则按图2－5所示的移位法测定：符合图（a ）情况的，L u =AC +BC ，符合图（b ）情况的，L u =AC 1+BC ；若断口非常靠近试样两端，而其到最临近标距端点的距离还不足两等份，且测得的断后伸长率小于规定值，则试验结果无效，必须重做。此时应检查试样的质量和夹具的工作状况，以判断是否属于偶然情况。
7、归整实验设备：
卸回油缸中的液压油，取下绘记录图纸，请教师检查试验记录，经认可后清理试验现场和所用仪器设备，并将所用的仪器设备全部恢复原状。
图2－4
屈服荷载的确定
图2－5 移位法测量L u
二、铸铁拉伸试验
1、测量试样原始尺寸：
测量方法要求同前，但只用快干墨水或带色涂料标出两标距端点，不用等分标距段。
2、试验机准备：（要求同前）。
3、安装试样：（方法同前）。
4、检查试验机工作是否正常：（检查同前，但勿需试车）。
5、进行试验：
开动试验机，保持试验机两夹头在力作用下的分离速率使试样平行长度内的应变速率不超过0.008/s的条件下对试样进行缓慢加载，直至试样断裂为止。停机并记录最大力F m。
6、试样断后尺寸测定：
取出试样断体，观察断口情况。然后将试样在断裂处紧密对接在一起，并尽量使其轴线处于同一直线上，测量试样断后标距L u（直接用游标卡尺测量标距两端点的距离）。
7、归整实验设备：
卸回油缸中的液压油，取下绘记录图纸，请教师检查试验记录，经认可后清理试验现场和所用仪器设备，并将所使用的仪器设备全部复原。
8、结束试验：
完成全部测量后，将试验数据记录、试验机所绘的曲线图和实验卡片一并交指导教师检查验收、签字认可后方可离开实验室。
[试验数据记录]（参考记录表格）
表2－1、试样原始尺寸
材料标距
L0/mm
直径d0/mm 原始横截面
面积
S0/mm2截面I 截面II 截面III
1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均
低碳钢50.00
铸铁50.00
表2－2、试验数据记录单位：KN
材料上屈服荷载F eH下屈服荷载F eL屈服荷载F e最大荷载F m 低碳钢
铸铁╱╱╱
表2－3、试样断后尺寸
材料标距
L u/mm
断后伸长
L u－L0/mm
断后缩颈处最小直径d u/mm 断后最小横截
面积S u/mm2
1 2 平均
低碳钢
铸铁╱╱╱╱[数据处理]
材料上屈服强度
R eH/MPa
下屈服强度
R eL/MPa
抗拉强度
R m/MPa
断后伸长率
A/％
断面收缩率
Z/％
低碳钢
铸铁╱╱
[实验报告要求]
1、进行数据处理，求出低碳钢及铸铁的各项力学性能指标。
2、绘出低碳钢及铸铁试样断裂后的形状示意图和σ－ε曲线示意图。
3、按标准格式写出完整的实验报告（内容一定要完整全面）。
备注：仪器自动绘制的F－ΔL图必须随报告一起交上（要注明本小组编号）。
[思考题]
1、什么叫比例试样？它应满足什么条件？国家为什么要对试样的形状、尺寸、公差和表面粗糙度等做出相应的规定？
2、参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析低碳钢试样从加力至断裂的过程可分为哪几个阶段？相应于每一阶段的拉伸曲线各有什么特点？
*3、为什么不顾试样断口的明显缩小，仍以原始截面积S0计算低碳钢的抗拉强度R m呢？
4、有材料和直径均相同的长试样和短试样各一个，用它们测得的断后伸长率、断面收缩率、下屈服强度和抗拉强度是否基本相同？为什么？
5、低碳钢试样拉伸断裂时的荷载比最大荷载F m要小，按公式R=F/S0计算，断裂时的应力比R m 小。为什么应力减小后试样反而断裂？
*6、铸铁试样拉伸试验中，断口为何是横截面？又为何大多在根部？
7、对于低碳钢材料的拉伸试验，当其断口不在标距长度中部三分之一区段内时，为什么要采用断口移中法测量断后标距？
*8、由拉伸试验测定的材料机械性能在工程上有何使用价值？
力学实验报告标准答案
长安大学力学实验教学中心 目录 、拉伸实验? 、压缩实验? 三、拉压弹性模量E测定实验? 四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验? 五、扭转破坏实验-10
六、纯弯曲梁正应力实验? 12 七、弯扭组合变形时的主应力测定实验? 15 八、压杆稳定实验"8
、拉伸实验报告标准答案实验目的: 见教材 实验仪器 见教材实验结果及数据处理：例:（一）低碳钢试件
服应力 (T s = P s /A _273.8 _MP a 屈度极限 (T b = P b /A _411.3 MP a 强试验前 试验后 最小平均直径d= 10.16 mm 最小直径d= 10.15 mm 截面面积A= 81.03 mm 2 截面面积A1= 80.91 mm 2 计算长度L= 100 mm 计算长度L 忤 100 mm 试验前草图 试验后草图 1 ' 1 ''1 1 最大载荷P b =__14.4 KN P s =_22.1 KN P b =_33.2 ____ KN 塑性指标： 伸长率 厘100% L 68.40 % 33.24 % A A 1 面积收缩率 - 100% A 低碳钢拉伸图:
强度极限c b= P b / A = _ 177.7 — M P a 问题讨论： 1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，材料相同而长短不同的试件 延伸率是否相同？ 答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关，同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分，在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件，这样其有关性质才具可比性. 材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外）. 2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征. 答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性，低碳钢延伸率大表现为塑性；低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，且有45 0的剪切唇， 断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面，为闪光的结晶状组织
金属拉伸实验报告 【实验目的】 1、测定低碳钢的屈服强度R Eh 、R eL及R e 、抗拉强度R m、断后伸长率A和断面收缩率Z。 2、测定铸铁的抗拉强度R m和断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸机械性能的特点。 【实验设备和器材】 1、电子万能试验机WD-200B型 2、游标卡尺 3、电子引伸计 【实验原理概述】 为了便于比较实验结果，按国家标准 GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即： 圆形截面试件： L 0 =10d (长试件)
式中: L 0 --试件的初始计算长度(即试件的标距); --试件的初始截面面积; d 0 --试件在标距内的初始直径 实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示 图1拉伸试件 将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图（图2－2所示）。应当指出，试验机自动绘 图装置绘出的拉伸变形ΔL 主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 1、低碳钢（典型的塑性材料） （a ）低碳钢拉伸曲线图 （b ）铸铁拉伸曲线图
当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P。 在F P的上方附近有一点是F c，若拉力小于F c而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于F c后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而F c是代表材料弹性极限的力值。 当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值F eL作为 材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注 意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测 力度盘指针首次回转前指示的最大力F eH（上屈 服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小 力F eL（下屈服荷载）或首次停止转动指示的恒 定力F eL（下屈服荷载），将其分别除以试样的原 图2－3 低碳钢的冷作硬化 始横截面积（S0）便可得到上屈服强度R eH和下屈服强度R eL。即 R = F e H/S0 R e L= F e L/S0 e H 屈服阶段过后，虽然变形仍继续增大，但力值也随之增加，拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。在强化阶段内，试样的变形主要是塑性变形，比弹性阶段内试样的变形大得多，在达到最大力F m之前，试样标距范围内的变形是均匀的，拉伸曲线是一段平缓上升的曲线，这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力F m为材料的抗拉强度力值，由公式R m=F m/S0即可得到材料的抗拉强度R m。 如果在材料的强化阶段内卸载后再加载，直到试样拉断，则所得到的曲线如图2－3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回，而是沿近乎平行于弹性阶
abaner 拉伸试验报告 [键入文档副标题] [键入作者姓名] [选取日期] [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。 摘要通常是对文档内容的简短总结。] 拉伸试验报告 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验要求： 按照相关国标标准（gb/t228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工 作。 三、引言 低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。为了测定不同热处理状态的低碳钢 的力学性能，需要进行拉伸试验。 拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、 断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特 点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的 采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能， 并根据应力-应变曲线，确定应变硬化指数和系数。用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能， 并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比，从而得到不同热处理对低碳钢的影响。 拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准，制定相关的试验材料和设备，试 验的操作步骤等试验条件。 四、试验准备内容 具体包括以下几个方面。 1、试验材料与试样 （1）试验材料的形状和尺寸的一般要求 试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。通过从产品、压制坯或铸件切 取样坯经机加工制成样品。但具有恒定横截面的产品，例如型材、棒材、线材等，和铸造试 样可以不经机加工而进行试验。 试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。原始 标距与横截面积有l?ks0关系的试样称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。 原始标距应不小于15mm。当试样横截面积太小，以至采用比例系数k=5.65的值不能符合这 一最小标距要求时，可以采用较高的值，或者采用非比例试样。 本试验采用r4试样，标距长度50mm，直径为18mm。 尺寸公差为±0.07mm，形状公差为0.04mm。 （2）机加工的试样 如果试样的夹持端与平行长度的尺寸不同，他们之间应以过渡弧相连，此弧的过渡半径 的尺寸可能很重要。 试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。 （5）原始横截面积的测定
实验日期_____________教师签字_____________ 同组者_____________审批日期_____________ 实验名称：拉伸和压缩试验 一、试验目的 1.测定低碳钢材料拉伸的屈服极限σs 、抗拉强度σb、断后延伸率δ及断 面收缩率ψ。 2.测定灰铸铁材料的抗拉强度σb、压缩的强度极限σb。 3.观察低碳钢和灰铸铁材料拉伸、压缩试验过程中的变形现象，并分析 比较其破坏断口特征。 二、试验仪器设备 1.微机控制电子万能材料试验机系统 2.微机屏显式液压万能材料试验机 3.游标卡尺 4.做标记用工具 三、试验原理（简述） 1
四、试验原始数据记录 1.拉伸试验 低碳钢材料屈服载荷 最大载荷 灰铸铁材料最大载荷 2.灰铸铁材料压缩试验 直径d0 最大载荷 教师签字：2
五、试验数据处理及结果 1.拉伸试验数据结果 低碳钢材料： 铸铁材料： 2.低碳钢材料的拉伸曲线 3.压缩试验数据结果 铸铁材料： 3
4.灰铸铁材料的拉伸及压缩曲线： 5.低碳钢及灰铸铁材料拉伸时的破坏情况，并分析破坏原因 ①试样的形状（可作图表示）及断口特征 ②分析两种材料的破坏原因 低碳钢材料： 灰铸铁材料： 4
6.灰铸铁压缩时的破坏情况，并分析破坏原因 六、思考讨论题 1.简述低碳钢和灰铸铁两种材料的拉伸力学性能，以及力-变形特性曲线 的特征。 2.试说明冷作硬化工艺的利与弊。 3.某塑性材料，按照国家标准加工成直径相同标距不同的拉伸试样，试 判断用这两种不同试样测得的断后延伸率是否相同，并对结论给予分析。 5
七、小结（结论、心得、建议等）6
实验19 金属的单向静拉伸实验 一、实验目的 1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。 2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法 3. 熟悉标准光滑及缺口拉伸试样的规范。 二、拉伸性能指标测定方法概述 本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。根据国家标准GB228－76《金属拉力试验法》，上述性能指标的测定方法如下： １、屈服点试样在拉伸过程中，载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点 式中，P S为屈服点的载荷，F为试样标距部分原始截面积。 P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。（1）指针法；当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。 （2）图示法：在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。 ２、屈服强度； 对于无明显物理屈服现象的材料，则应测定其屈服强度σ0.2。σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2％时的应力。 屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。 ３、抗拉强度σb 将试样加载至断裂，自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb，Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。 ４、伸长率δ 伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比，即δ＝（Lk-L０）/ L０*100％。Lk和L０分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度（mm）。 由于试样断裂位置对δ有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。因此，测量断后标距部分长度Lk时。规定以断在正中试样的Lk为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于正中的Lk。为此，试样在拉伸前应将标距部分划为10等分，划上标记。测量时分为两种情况： （1）如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1／3，可直接测量断后两端点的距离为Lk。（2）如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1／3，要用移位法换算Lk。 ５、断面收缩率Ψ 断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。即 式中，F0和F k分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2)。 测定F k的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径，然后取其算术平均值。
静拉伸试验 一、实验目的 1、测45#钢的屈服强度s σ、抗拉强度m R 、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。 2、测定铝合金的屈服强度s σ、抗拉强度m R 、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象。 二、使用设备 微机控制电子万能试验机、0.02mm 游标卡尺、试验分化器 三、试样 本试样采用经过机加工直径为10mm 左右的圆形截面比例试样，试样成分分别为铝合金和45#，各有数支。 四、实验原理 按照我国目前执行的国家 GB/T 228—2002标准—《金属材料 室温拉伸试验方法》的规定，在室温1035℃℃的范围内进行试验。将试样安装在试验机的夹头当中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（一般应变速率应≤0.1m/s ），直到拉断为止，并且利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图。 试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形L ?主要是整个试样，而不仅仅是标距部分的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素，由于试样开始受力时，头部在头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 塑性材料与脆性材料的区别： （1）塑性材料： 脆性材料是指断后伸长率5%δ≥的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都比较大。塑性材料在发生断裂时，会发生明显的塑性变形，也会出现屈服和颈缩等现象； （2）脆性材料： 脆性材料是指断后伸长率5%δ<的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都很小。并且，大多数脆性材料在拉伸时的应力—应变曲线上都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，在断裂前不会出现明显的征兆，不会出现屈服和颈缩等现象，只有断裂时的应力值—强度极限。 脆性材料在承受拉力、变形记小时，就可以达到m F 而突然发生断裂，其抗拉强度也远远 小于45钢的抗拉强度。同样，由公式0m m R F S =即可得到其抗拉强度，而根据公式，10 l l l δ-=。 五、实验步骤 1、试样准备 用笔在试样间距0L （10cm ）处标记一下。用游标尺测量出中间横截面的平均直径，并且测出试样在拉伸前的一个总长度L 。 2、试验机准备：
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求： 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备： 弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置）， 米尺， 螺旋测微器 实验原理和内容： 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝， 长度为l ， 截面积为S ， 一端固定后竖直悬挂， 下端挂以质量为m 的砝码； 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。 单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力， 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。 有胡克定律成立：在物体的弹性形变范围内，应力F/S 和Δl/l 应变成正比， 即 l l ?=E S F 其中的比例系数 l l S F E //?= 称为该材料的弹性模量。 性质： 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关， 只决定于金属丝的材料。
实验中测定E ， 只需测得F 、S 、l 和l ?即可， 前三者可以用常用方法测得， 而l ?的数量级很小， 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下： 初始状态下， 平面镜为竖直状态， 此时标尺读数为n 0。 当金属丝被拉长l ?以后， 带动平面镜旋转一角度α， 到图中所示M ’位置； 此时读得标尺读数为n 1， 得到刻度变化为 01n n n -=?。 Δn 与l ?呈正比关系， 且根据小量 忽略及图中的相似几何关系， 可以得到 n B b l ??= ?2 （b 称为光杠杆常数） 将以上关系， 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式， 可以得到 n b D FlB E ?= 2 8π （式中B 既可以用米尺测量， 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量； 后者的原理见附录。） 根据上式转换， 当金属丝受力F i 时， 对应标尺读数为n i ， 则有 02 8n F bE D lB n i i +?= π 可见F 和n 成线性关系， 测量多组数据后， 线性回归得到其斜率， 即可计算出弹性模量E 。 P.S. 用望远镜和标尺测量间距B ： 已知量： 分划板视距丝间距p ， 望远镜焦距f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2， 读数差为ΔN 。 在几何关系上忽略数量级差别大的量后， 可以得到 N p f x ?= ， 又在仪器关系上， 有x=2B ， 则N p f B ??=21 ， （100=p f ）。 由上可以得到平面镜到标尺的距离B 。
材料力学 实验报告 对应课程 学号 学生 专业 班级 指导教师 成绩总评 学年第学期
目录 1.低碳钢及铸铁拉伸破坏实验???????????????(3 ) 2.低碳钢及铸铁压缩破坏实验???????????????(8 ) 3.引伸计法测定材料的弹性模量??????????????( 12 ) 4.低碳钢及铸铁扭转破坏实验???????????????(15) 5.载荷识别实验?????????????????????( 19) 成绩总评定 : 拉伸压缩测E扭转载荷识别
低碳钢及铸铁拉伸破坏实验 实验日期： 同组成员： 一、实验目的及原理 二、实验设备和仪器 1、试验机名称及型号： 吨位： 精度： 2、量具名称： 精度： 三、实验步骤 （一）、低碳钢、铸铁拉伸实验步骤：
四、试样简图 低碳钢试样 实验前实验后试 样 简 图 铸铁试样 实验前实验后试 样 简 图
五、实验数据及计算 低碳钢拉伸试验 （一）试件尺寸 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)（2）(1)（2）（1） ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 断后标断口直径 d 1 ( mm )距 L1 12平均( mm )断口（颈缩处）最小横截面面 积 A1 ( mm2 ) 屈服极限：强度极限：断后延伸率： F s s (MPa) A0 F b b (MPa) A0 ( L 1 L O ) 100% L0
A0 A1100% 断面收缩率： A0 铸铁拉伸试验 (a)试验前 试件标直径d0( mm )最小横截距 横截面 1横截面 2横截面 3面面积L0平平平A (1)（2）(1)（2）（1） ( 2)02 ( mm )均均均( mm ) (b)试验后 F b 强度极限：b(MPa ) （二）绘出低碳钢的“力—位移、及铸铁的“ 力－位移”曲线低碳钢铸铁
材料力学性能拉伸试验报告 材化08 李文迪 40860044
[试验目的] 1. 测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。 2. 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 [试验材料] 通过室温拉伸试验完成上述性能测试工作，测试过程执行GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法： 1.1试验材料：退火低碳钢，正火低碳钢，淬火低碳钢的R4标准试样各一个。 1.2热处理状态及组织性能特点简述： 1.2.1退火低碳钢：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均匀 的冷却称为退火。 特点：退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。1.2.2正火低碳钢：将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为正 火。 特点：许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。 1.2.3淬火低碳钢：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此 温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织，称为淬火。 特点：硬度大，适合对硬度有特殊要求的部件。 1.3试样规格尺寸：采用R4试样。 参数如下：
1.4公差要求 [试验原理] 1.原理简介：材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，由试验可知弹性阶段 卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此时可记录下屈服强度R 。当屈服到一定 eL 程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。当荷载达到最大值Rm后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降,至到断裂。 [试验设备与仪器] 1.1试验中需要测得： （1）连续测量加载过程中的载荷R和试样上某段的伸长量（Lu-Lo）数据。（有万能材料试验机给出应力-应变曲线） （2）两个个直接测量量：试样标距的长度 L o；直径 d。 1.2试样标距长度与直径精度：由于两者为直接测量量，工具为游标卡尺，最高精度为 0.02mm。 1.3检测工具：万能材料试验机 WDW-200D。载荷传感器，0.5级。引伸计，0.5级。 注1：应力值并非试验机直接给出，由载荷传感器直接测量施加的载荷值，进而转化成工程应力，0.5级，即精确至载荷传感器满量程的1/500。 注2：连续测试试样上某段的伸长量由引伸计完成，0.5级，即至引伸计满量程的1/50。
篇一：材料力学实验报告答案 材料力学实验报告 评分标准拉伸实验报告 一、实验目的（1分） 1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（p－δl曲线）。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备（1分） 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm 三、实验数据（2分） 四、实验结果处理（4分） ?s??b? psa0pba0 ＝300mpa 左右＝420mpa 左右 ＝20～30％左右＝60～75％左右 ?? l1?l0 ?100％ l0a0?a1 ?100％ a0 ?＝ 五、回答下列问题（2分，每题0.5分） 1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同？为什么？相同 延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。压缩实验报告 一、实验目的（1分） 1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。 二、实验设备（1分） 机器型号名称电子万能试验机（0.5分） 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度 0.02 mm （0.5分） 三、实验数据（1分）四、实验结果处理（2分） ?b? pb =740mpaa0 左右 五、回答下列思考题（3分） 1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫？
材料 学性能实院系：材料学院姓名：王丽朦学号：200767027 验报力告 实验目的： 通过拉伸试验掌握测量屈服强度，断裂强度，试样伸长率，界面收缩率的方法；通过缺口拉伸试验来测试缺口对工件性能的相关影响； 通过冲击试验来测量材料的冲击韧性； 综合各项试验结果，来分析工件的各项性能； 通过本实验来验证材料力学性能课程中的相关结论，同时巩固知识点，进一步深刻理解相关知识； 实验原理： 1)屈服强度 金属材料拉伸试验时产生的屈服现象是其开始产生宏观的塑性变形的一种标志。弹性变形阶段向塑性变形阶段的过渡，表现在试验过程中的现象为，外力不增加即保持恒定试样仍能继续伸长，或外力增加到某一数值是突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，这便是屈服现象。呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力不增加仍能继续伸长时的应力称为屈服点，记作σs； 屈服现象与三个因素有关：(1)材料变形前可动位错密度很小或虽有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错为杂质原子或第二相质点所钉扎；(2)随塑性变形发生，位错快速增殖；(3)位错运动速率与外加应力有强烈的依存关系。影响屈服强度的因素有很多，大致可分为内因和外因。 内因包括：金属本性及晶格类型的影响；晶界大小和亚结构的影响；还有溶质元素和第二相的影响等等。通过对内因的分析可表征，金属微量塑性变形抗力的屈服强度是一个对成分、组织极为敏感的力学性能指标，受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工艺都可使屈服强度产生明显变化。 外因包括：温度、应变速率和应力状态等等。总之，金属材料的屈服强度即受各种内在因素的影响，又因外在条件不同而变化，因而可以根据人们的要求予以改变，这在机件设计、选材、拟订加工工艺和使用时都必须考虑到。 2)缺口效应 由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的“缺口效应”，从而影响金属材料的力学性能。 缺口的第一个效应是引起应力集中，并改变了缺口前方的应力状态，使缺口试样或机件所受的应力由原来的单向应力状态改变为两向或三向应力状态，也就是出现了σx（平面应力状态）或σy与σz（平面应变状态），这要视板厚或直径而定。
金属的拉伸实验一 一、实验目的 1、测定低碳钢的屈服强度二S、抗拉强度匚b、断后延伸率「?和断面收缩率'■ 2、观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（ F —「丄曲线） 3、分析低碳钢的力学性能特点与试样破坏特征 二、实验设备及测量仪器 1、万能材料试验机 2、游标卡尺、直尺 三、试样的制备 试样可制成圆形截面或矩形截面，采用圆形截面试件，试件中段用于测量拉伸变形，其 长度I。称为“标矩”。两端较粗部分为夹持部分，安装于试验机夹头中，以便夹紧试件。试验表明，试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大，为了能正确地比较材料力学性能，国家对试件的尺寸和形状都作了标准化规定。直径d0= 20mm ,标矩 I。=2O0nm（k 1 0或I0 =100mm（l0 =5d0）的圆形截面试件叫做“标准试件”，如因原 料尺寸限制或其他原因不能采用标准试件时，可以用“比例试件”。 四、实验原理 在拉伸试验时，禾U用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线，见图2-11所示的F —△L曲线。图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。拉伸曲 线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来判断材 料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。但同一种材料的 拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点 便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（力F）除以试样原始横 截面面积并将横坐标（伸长△ L）除以试样的原始标距I。得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力一应变曲线或R —；曲线，如图2 —12所示。从曲线上可以看出，它与拉伸 图曲线相似，也同样表征了材料力学性能。 爲一上屈服力：①一下屈服力'厂最尢力；叫一断裂后塑性伸恰业一彈性佃长 團2—11低碳钢拉伸曲线 拉伸试验过程分为四个阶段，如图2—11和图2-12所示。 （1 ）、弹性阶段OC。在此阶段中拉力和伸长成正比关系，表明钢材的应力与应变为线性关系，完全遵循虎克定律，如图2-12所示。若当应力继续增加到C点时，应力和应变的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失。
扭 转 实 验 一．实验目的： 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。 三．试验原理： 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。） 四．实验步骤 1.a 低碳钢实验（华龙试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。 （3）调整试验机并对试样施加载荷： 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。 （4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 （5）观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验（青山试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，s τb τb τ 0d S M b M 0d
大连理工大学实验报告 学院（系）：材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材0701姓名：学号：组：___ 指导教师签字：成绩： 实验一金属拉伸实验 Metal Tensile Test 一、实验目的Experiment Objective 1、掌握金属拉伸性能指标屈服点σS，抗拉强度σb，延伸率δ和断面收缩率 φ的测定方法。 2、掌握金属材料屈服强度σ0.2的测定方法。 3、了解碳钢拉伸曲线的含碳量与其强度、塑性间的关系。 4、简单了解万能实验拉伸机的构造及使用方法。 二、实验概述Experiment Summary 金属拉伸实验是检验金属材料力学性能普遍采用的极为重要的方法之一，是用来检测金属材料的强度和塑性指标的。此种方法就是将具有一定尺寸和形状的金属光滑试样夹持在拉力实验机上，温度、应力状态和加载速率确定的条件下，对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。通过拉伸实验可以解释金属材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即过量弹性变形，塑性变形和断裂。在实验过程中，试样发生屈服和条件屈服时，以及试样所能承受的最大载荷除以试样的原始横截面积，求的该材料的屈服点σS，屈服强度σ0.2和强度极限σb。用试样断后的标距增长量及断处横截面积的缩减量，分别除以试样的原始标距长度，及试样的原始横截面积，求得该材料的延伸率δ和断面收缩率φ。 三、实验用设备The Equipment of Experiment 拉力实验的主要设备为拉力实验机和测量试样尺寸用的游标卡尺，拉力
实验机主要有机械式和液压式两种，该实验所用设备原东德WPM—30T液压式万能材料实验机。液压式万能实验机是最常用的一种实验机。它不仅能作拉伸试验，而且可进行压缩、剪切及弯曲实验。 （一）加载部分The Part of Applied load 这是对试样施加载荷的机构，它利用一定的动力和传动装置迫使试样产生变形，使试样受到力或能量的作用。其加载方式是液压式的。在机座上装有两根立柱，其上端有大横梁和工作油缸。油缸中的工作活塞支持着小横梁。小横梁和拉杆、工作台组成工作框架，随工作活塞生降。工作台上方装有承压板和弯曲支架，其下方为钳口座，内装夹持拉伸试样用的上夹头。下夹头安装在下钳口座中，下钳口座固定在升降丝杆上。 当电动机带动油泵工作时，通过送油阀手轮打开送油阀，油液便从油箱经油管和进入工作油缸，从而推动活塞连同工作框架一起上升。于是在工作台与大横梁之间就可进行压缩、弯曲等实验，在工作台与下夹头之间就进行拉伸实验。实验完毕后，关闭送油阀、旋转手轮打开回油阀，则工作油缸中的油液便经油管泄回油箱，工作台下降到原始位置。 （二）测力部分The Part of Measuring Force 加载时，油缸中的油液推动工作活塞的力与试样所承受的力随时处于平衡状态。如果用油管和将工作油缸和测力油缸连同，此油压便推动测力活塞，通过连杆框架使摆锤绕支点转动而抬起。同时，摆锤上方的推板便推动水平齿杆，使齿轮带动指针旋转。指针旋转的角度与油压亦即与试样所承受的载荷成正比，因此在测力度盘上便可读出试样受力的量值。 四、试样Sample 拉伸试样，通常加工成圆型或矩形截面试样，其平行长度L0等于5d或10d （前者为长试样，后者为短试样），本实验用短试样，即L0=5d。本实验所用的试样形状尺寸如图1—1所示。 图1－1圆柱形拉伸试样及尺寸
金属材料力学性能实验报告 姓名：班级：学号：成绩： 实验名称实验一金属材料静拉伸试验 实验设备1）电子拉伸材料试验机一台，型号HY-10080 2）位移传感器一个； 3）刻线机一台； 4）游标卡尺一把； 5）铝合金和20#钢。 试样示意图 图1 圆柱形拉伸标准试样示意图 试样宏观断口示意图 图2 铝合金试样常温拉伸断裂图和断口图 （和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口，几乎没有颈缩，可以知道为切应力达到极限，发生韧性断裂）
图3 正火态20#钢常温拉伸断裂图和断口图 （可以明显看出，试样在拉断之后在断口附近产生颈缩。断口处可以看出有三个区域：1.试样中心的纤维区，表面有较大的起伏，有较大的塑性变形；2.放射区，表面较光亮平坦，有较细的放射状条纹；3.剪切唇，轴线成45°角左右的倾斜断口） 原始数据记录 表1 正火态20#钢试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 左 中 右 平均值 9.90 10.00 10.00 9.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92 左 中 右 平均值 8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.70 表2 时效铝合金试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 两试样的初始标距为050 L mm 。 表3 铝合金拉断后标距测量数据记录（单位：mm ） AB BC AB+2BC 平均 12.32 23.16 58.64 58.79 24.02 17.46 58.94 测量20#钢拉断后的平均标距为u L =69.53 mm ，断口的直径平均值为u d =6.00 mm 。 测量得到铝合金拉断后的断面直径平均值为7.96mm 。
金属单向静拉伸实验讲义 一、实验目的 1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。 2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法 3. 熟悉标准光滑拉伸试样的规范。 二、实验原理 Ⅰ低碳钢（Q235钢）拉伸实验原理 做拉伸实验时，利用万能材料试验机的自动绘图装置及拉伸过程各特征点的示力度盘读数或电子拉力试验机的X—Y函数记录仪，可测绘出低碳钢试样的拉伸图，即图1所示的拉力F与伸长L —L之间关系曲线。图中起始阶段呈曲线，是由于试样头部在试验机夹具内0u有轻微滑动及试验机各部分存在间隙等原因造成的。分析时可将其忽略直接把图中的直线段延长与横坐标相交于O 点，作为其坐标原点。拉伸图形象地描绘出钢材的受力变形特征以及各阶段受力与变形之间的关系，但同一种钢材的拉伸曲线会因试样尺寸不同而异。为了使同一种钢材不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（拉力F）除以试样的原始横截面面积S，并将横坐标（伸长ΔL）0除以试样的原始标距L，这样得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力—应变曲线0如图2所示。从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，更清晰表征了钢材的力学性能。拉伸实验过程分为四个阶段如图1和图2所示。 2 低碳钢应力延伸图图图伸率图拉碳1 低钢试样 （1）弹性阶段OA：在此阶段中的OP段，其拉力F和伸长ΔL成正比关系，表明钢材的应力R 与延伸率（或称应变）为线性关系，完全遵循虎克定律，则OP段称为线弹性阶段。故点P对应的应力RF称为材料的比例极限，如图3所示。在此弹性阶段内可以测定材料的弹性模量E，它
是材料的弹性性质优劣的重要特征之一。实验时如果当应力继续增加达到A点所对应的应力Re 时，则应力与应变之间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，称为材料的Re点对应的应力A故这呈现出非线性弹性性质。即卸除拉力后变形完全消失， 弹性极限，把PA段称为非线性弹性阶段。工程上对材料的弹性极限（非线性阶段）和比例极限（线弹性阶段）并不严格区分，而是把拉力卸掉后，用精密仪器测定其不能恢复的塑性应变约为0.02%所对应的应力值界定为规定非比例伸长应力（或称条件弹性极限）Re，0.02它是控制钢材在弹性变形范围内工作的有效指标，在工程上很有实用价值。 （2）屈服阶段AS′：当应力超过弹性极限继续增加达到锯齿状曲线SS′时，示力度盘上的指针暂停转动或开始稍微回转并往复运动，这时在试样表面上可看到表征金属晶体滑移的迹线，大约与试样轴线成45°方向的螺旋线。这种现象表征试样在承受的拉力不继续增加或稍微减小的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种现象称为试样材料的屈服，其相对应的应力称为屈服应力（或屈服强度）。示力度盘的指针首次回转前的最高应力ReH称为上屈服强度，在屈服阶段不计初始瞬时效应时的最低应力Re称为下屈服强度。由于上屈L服强度受试验速率、试样变形速率和试样形式等因素的影响不够稳定，而下屈服强度则比较稳定，故工程中一般要求准确测定下屈服强度Re作为材料的屈服极限σs。其计算公式为L Re= Fe/S。如果材料没有明显的屈服现象时，工程上常用产生规定残余延伸率为0.2%时0LL的应力Rr0.2作为规定残余延伸强度，又称条件屈服极限σr。屈服强度（或屈服极限）是0.2衡量材料强度性能优劣的一个重要指标。本实验要求准确测定其屈服强度。 （3）强化阶段S′B：当过了屈服阶段后，试样材料因发生明显塑性变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，故拉伸曲线继续上凸升高形成S′B曲线段，称为试样材料的强化阶段。在该阶段中试样随着塑性变形量累积增大，促使材料的力学性能也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，材料抵抗变形能力提高，这种特征称为形变强化或冷作硬化。当拉力增加达到拉伸曲线顶点B时，示力度盘上的主动针开始返回，而被动针所指的最大拉力为Fm，依它求得材料抗拉强度Rm = Fm/S，它也是衡量材料强度性能优劣的又一重要指标。本实验也要准0确测定其抗拉强度。 （4）颈缩和断裂阶段BK：对于低碳钢类塑性材料来说，在承受拉力达Fm以前，试样发生的变形在各处基本上是均匀的。但在达到Fm以后，则变形主要集中于试样的某一局部区域，在该区域处横截面面积急剧缩小，这种特征就是所谓颈缩现象。试验中试样一旦出 图3 低碳钢试样断口 现“颈缩”，此时拉力随即下降，示力度盘上的主动针继续回转，直至试样被拉断，则拉伸曲线由顶点B急剧下降至断裂点K，故称曲线BK阶段为颈缩和断裂阶段。试样拉断后，弹性变形消失，而塑性变形则保留在拉断的试样上，其断口形貌成杯锥状如图3所示。利用，其计算公式为：Z和断面收缩率A试样原始标距内的残余变形来计算材料的断后伸长率． L?LS?S；断面收缩率。断后伸长率u0u0%?Z??A?100%100LS00式中L为原始标距长度，S为原始横截面面积，L为试样断裂后标距长度，S为试样u00u断裂后颈缩处最小横截面面积。 Ⅱ铸铁拉伸实验原理其抗拉强度（或强度极限）Rm = Fm/S，它0远小于低碳钢材料的抗拉强度。利用试验机对铸铁试样做拉伸实验时，的自动绘图装置可绘出铸铁试样
青岛黄海学院实验指导书 课程名称：材料力学 课程编码： 04115003 主撰人：吕婧 青岛黄海学院
目录 实验一拉、压实验 (1) 实验二扭转实验 (6) 实验三材料弹性模量E和泊松比μ的测定 (8) 实验四纯弯曲梁的正应力实验 (12)
实验一低碳钢拉伸实验 一、实验目的要求： （一）目的 σ、延伸率δ,截面收缩率ψ。 1．测定低碳钢的屈服极限σS,强度极限 b σ,观察上述两种材料的拉伸和破坏现象,绘制拉伸时2．测定铸铁的强度极限 b 的P-l?曲线。 （二）要求 1．复习讲课中有关材料拉伸时力学性能的内容;阅读本次实验内容和实设备中介绍万能试验机的构造原理、操作方法、注意事项,以及有关千分表和卡尺的使用方法。 2．预习时思考下列问题:本次实验的内容和目的是什么?低碳钢在拉伸过程中可分哪几个阶段,各阶段有何特征?试验前、试验中、试验后需要测量和记录哪些数据?使用液压式万能试验机有哪些注意事项? 二、实验设备和工具 1．万能实验 2．千分尺和游标卡尺。 3．低碳钢和铸铁圆形截面试件。 三、实验性质： 验证性实验 四、实验步骤和内容： （一）步骤 1．取表距L =100mm.画线 2．取上,中,下三点,沿垂直方向测量直径.取平均值
3．实验机指针调零. 4．缓慢加载,读出 s P .b P .观察屈服及颈缩现象,观察是否出现滑移线. 5．测量低碳钢断裂后标距长度1l ,颈缩处最小直径1d （二）实验内容： 1．低碳钢试件 (1)试件 (2)计算结果 屈服荷载 s P =22.1KN 极限荷载 b P =33.2KN 屈服极限 s σ=s P /0A =273.8MPa 强度极限 b σ=b P /0A =411.3MPa 延伸率 δ=(1l -0l )/0l *100%=33.24% 截面收缩率ψ=(0A -1A )/0A *100%=68.40% (3)绘制低碳钢P~ l ? 曲线
材料力学实验报告答案 Prepared on 22 November 2020
材料力学实验报告 评分标准 拉伸实验报告 一、实验目的（1分） 1. 测定低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）。 2. 测定铸铁的强度极限σb。 3. 观察拉伸实验过程中的各种现象，绘制拉伸曲线（P－ΔL曲线）。 4. 比较低碳钢与铸铁的力学特性。 二、实验设备（1分） 机器型号名称电子万能试验机 测量尺寸的量具名称游标卡尺精度0.02 mm 三、实验数据（2分）
四、实验结果处理 （4分） 0A P s s = σ ＝300MPa 左右 0 A P b b = σ ＝420MPa 左右 ％10000 1?-= L L L δ ＝20～30％左右 ％＝ 1000 1 0?-A A A ψ ＝60～75％左右 五、回答下列问题（2分，每题分） 1、画出（两种材料）试件破坏后的简图。 略 2、画出拉伸曲线图。 3、试比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性质。 低碳钢在拉伸时有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，而铸铁没有明显的这四个阶段。 4、材料和直径相同而长短不同的试件，其延伸率是否相同为什么 相同 延伸率是衡量材料塑性的指标，与构件的尺寸无关。 压缩实验报告 一、实验目的（1分）
1. 测定压缩时铸铁的强度极限σb 。 2. 观察铸铁在压缩时的变形和破坏现象，并分析原因。 二、实验设备 （1分） 机器型号名称电子万能试验机 （分） 测量尺寸的量具名称 游标卡尺 精度 0.02 mm （分） 三、实验数据（1分） 四、实验结果处理 （2分） A P b b = σ =740MPa 左右 五、回答下列思考题（3分） 1.画出（两种材料）实验前后的试件形状。 略 2. 绘出两种材料的压缩曲线。 略 3. 为什么在压缩实验时要加球形承垫