图解拉伸试验
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金属材料拉伸室温试验方法144页PPT
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
金属材料拉伸室温试验方法
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
金属材料拉伸室温试验方法
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理拉伸实验原理拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。
对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，图 1 金属试样拉伸示意图则样品中的应力为其中A 为样品横截面的面积。
应变定义为其中△l 是试样拉伸变形的长度。
典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。
图3 金属拉伸的四个阶段典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。
直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。
金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩现象，接着产生强化后最终断裂。
弯曲实验原理可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实验结果测定材料弯曲力学性能。
为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。
三点弯曲的示意图如图 4 所示。
图4 三点弯曲试验示意图据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。
弯曲弹性模量的测定将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲，对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图 5 所示。
对试样施加相当于σpb0.01。
(或σrb0.01)的10％以下的预弯应力F。
并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σpb0.01(或σrb0.01)的50％。
记录弯曲力的增量DF 和相应挠度的增量Df ,则弯曲弹性模量为对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I 为其中b、h 分别是试样横截面的宽度和高度。
也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σpb0.01(或σrb0.01)的弯曲力。
宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。
在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图 6 所示。
材料拉伸过程
力-伸长曲线是指在拉伸试验中外力与试样伸长量之间的关系曲线，曲线的纵坐标为拉力 F ，横坐标为绝对伸长△L。
若将力-伸长曲线图纵坐标F除以试样的原始横截面积，横坐标△L除以试样的标距L，即可得到材料的应力-应变曲线，该图形不再与试样的几何尺寸有关，因而具有更加广泛的意义。
由于退火低碳钢在拉伸试验过程中各个变形阶段表现得最为明显，所以一般用退火低碳钢作为力-伸长曲线及应力-应变曲线的典型来分析。
低碳钢力-伸长曲线图整个拉伸过程中的变形可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部塑性变形阶段。
Oe阶段：弹性阶段。
此阶段试样变形为弹性变形，外力卸除后试样可以完全恢复原貌。
拉伸开始后，试样的伸长随力的增加而增大。
在P点以下拉伸力F和伸长量△L呈直线关系。
当拉伸力超过 Fp后， F-△L呈非线性关系，直至最大弹性力Fe。
P点的应力称为比例极限。
e点应力则称为弹性极限。
eC阶段：屈服阶段。
当外力超过最大弹性力Fe之后，试样便产生不可恢复的永久变形，即出现塑性变形。
当外力增加一定值之后，力-伸长曲线出现锯齿状的峰和谷，这种外力不增加或者减少的条件下试样仍然伸长的现象称为屈服现象。
这个阶段的外力称为屈服力，首次下降前的屈服力称为上屈服力，即A点外力。
屈服阶段最小的外力称为下屈服力。
屈服阶段过后，金属材料发生明显塑性变形。
C点应力称为屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的塑性材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，又叫名义屈服极限或δ0.2。
CB阶段：强化阶段。
屈服阶段过后，外力与变形不成比例增加。
力-伸长曲线中B点即为材料在拉伸时的最大力。
B点的应力称为抗拉强度或者强度极限。
BK阶段：局部塑性变形阶段。
外力超过最大值Fb之后，材料某一部分横截面发生收缩，即“缩颈”现象。
试样抵抗变形能力下降，外力随之下降而变形继续增加。
至K处，试样断裂。
K点的应力称为断裂强度。
但对于工程使用的金属而言，大部分没有明显的屈服现象。
杨氏模量的测定(拉伸法) 演示文稿ppt课件
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10
如果直接计算每一个波峰的距离，然后平均，有：
x
1 9
[(x2
x1) (x3
x2 )
(x4
x3 )
( x10
x9)]
1 9
(
x10
x1)
可以看出只有始末两次测量值起了作用，等效于只测x1和x10 。
图2
~θ。
由图2可得
Am A0 2 ,
D
Z
Am A0 Z k Am A0 2D
2D
Z
本实验的D近2米；Z为8厘米左右，放大倍数k约为50倍。 7
2．计算公式
采用光杠杆后，可得杨氏模量：
8mglD
E d 2 Am A0 Z
砝码质量m已知，只需 测量钢丝长度l、钢丝 直径d、光杠杆长度Z、 加砝码前后望远镜中标 尺的读数Am和A0即可。
为Z )，多次测量金属丝直径d(螺旋测微器，6次)
l(cm)
Z(mm)
123456
d(mm)
18
5．逐差法计算△A以及相应的E．
A
1 3
A3
A0
A4
A1
A5
A2
E
8FlD
2
d AZ
其中 F 3 0.320 9.8( N )
19
6．E的不确定度的计算．
可按下式计算E 值的标准不确定度uc.E
1
uc .E
E
uc .l l
2
uc .D D
2
uc .Z Z
2
2uc .d d
2
uc .A A
金属拉伸、弯曲、射线试验-PPT演示文稿
观察试样的断裂位置（焊缝区或热影响区）。
依据GB/T228第20条对性能测定结果数字修约后，填写拉伸 试验报告。
拉伸试验报告
试样编号
L-1 L-2
试样宽度 (mm)
试样厚度 （mm）
横截面积 (mm2）
断裂载荷 （KN）
抗拉强度 （MPa）
断裂部位 和特征
依据GB/T2653-2008规定：对从焊接接头截取的横向或纵向 试样进行弯曲，不改变弯曲方向，通过弯曲产生塑性变形， 使焊接接头的表面或横截面发生拉伸变形。
在微机试验操作界面上点击【方案】，打开试验方案设置界 面，设置试验方案。
在微机试验操作界面上点击【试样信息】，打开试样信息输 入界面，输入试样信息。
将试样垂直放置于下夹头平面上，按动下夹紧按钮夹紧试样， 按动【横梁上升】 按钮移动横梁到合适高度，按动【上 夹紧】 按钮夹紧试样，注意此时试样上端的夹持部分应 该大部分处于夹头内，并且不得顶住上夹头平面。
一、检测成本较高，检测效率低。 二、射线对人体有害，需要采取防护措施，防辐射设施投 入大。
三、检测薄试件没有困难，几乎不存在检测厚度下限，但 是上限受射线穿透能力限制。
四、对裂纹类缺陷检出率受透照角度影响，不能检测垂直 照射方向的薄层缺陷。
NB/T47013.2-2015第5.14条规定:胶片处理一般应按胶 片使用说明书的规定进行，可采用自动冲洗或者手工冲洗方 式处理。原则上应采用胶片厂家生产或推荐的冲洗配方或药 剂。曝光后的胶片应在8小时内完成冲洗，最长时间不得超 过24小时。
在操作界面上点击【试验开始】即开始做弯曲试验。
在操作界面上点击【试验开始】即开始做弯曲试验。 随着试验的进行，微机界面显示不断变化，可以清楚看到弯 曲曲线和试验力的大小，位移量和时间也同时显示。观察试 样，在试样被弯曲至180°时， 微机自动停止，此时可根据 试验要求记录或保存试验数据。
钢筋拉伸试验 PPT
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一个重要指
标。
大家好
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变 形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲
线最高点所对应的应力值记作 b ，称为材料的抗拉强
度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到
达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺 陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了 缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶 段
大家好
塑性指标 试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保 留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形 表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个:
大家好
结束
大家好
伸长率: L1 L 100 %
L
断面收缩率 : A A1 100 %
A L1 —试件拉断后的标距
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材 料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
钢筋Байду номын сангаас伸试验
大家好
一、试件和实验条件
大家好
二、试件仪器
大家好
二、试件仪器
大家好
三、低碳钢拉伸曲线
大家好
三、低碳钢拉伸曲线
大家好
低碳钢受拉的应力-应变图 大家好
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克
标。
大家好
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变 形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲
线最高点所对应的应力值记作 b ，称为材料的抗拉强
度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到
达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺 陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了 缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶 段
大家好
塑性指标 试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保 留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形 表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个:
大家好
结束
大家好
伸长率: L1 L 100 %
L
断面收缩率 : A A1 100 %
A L1 —试件拉断后的标距
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材 料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
钢筋Байду номын сангаас伸试验
大家好
一、试件和实验条件
大家好
二、试件仪器
大家好
二、试件仪器
大家好
三、低碳钢拉伸曲线
大家好
三、低碳钢拉伸曲线
大家好
低碳钢受拉的应力-应变图 大家好
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克
拉伸实验
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。
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。
钢筋拉伸试验.ppt
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于
试验前的试件
知
识
服
钢务
筋拉的图书
d0
伸馆 试信
注：由于A、B两点
ε
相距较近，一般认
为σp=σB 。
钢材拉伸弹性阶段示意图
基 于
σ
知 识
屈服阶段
C上
服
钢务 筋拉的图书
C上
B
C
A C下
放大后
C B C下
伸馆
试信
验息
生 态
0
ε
系
统
钢材拉伸屈服阶段示意图
研
究
基 于
σ
知
识 服
σb
钢务
筋拉伸的图书馆
试信
验息
生 态
0
系
统
研
究
C上
B
C
A C下
σb— 抗拉强度
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
基 于 知 识 钢服 筋务 拉伸试的图书馆 验信 演息 示生 态 系 统 研 究
钢务 筋拉伸的图书馆
C上
B
C
A C下 下屈服点
E CD—强化阶段 DE—颈缩阶段
试信 验息
钢筋拉伸试验 PPT
钢筋拉伸试验
一、试件和实验条件
二、试件仪器
二、试件仪器
三、低碳钢拉伸曲线
三、低碳钢拉伸曲线
低碳钢受拉的应力-应变图
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克
定律，直线oa的斜率tan E 就是材料的弹性模量，直线
部分最高点所对应的应力值记作σp，称为材料的比例极限。 曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎 克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发 生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记 作σe ，称为材料的弹性极限。 弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作 严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一个重要指
标。
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变
形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲
线最高点所对应的应力值记作 b，称为材料的抗拉强
度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。
伸长率: L1 L 100 % 断面收缩率 : LA A1 100 %
A L1 —试件拉断后的标距
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到
达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺 陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了 缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶 段
一、试件和实验条件
二、试件仪器
二、试件仪器
三、低碳钢拉伸曲线
三、低碳钢拉伸曲线
低碳钢受拉的应力-应变图
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克
定律，直线oa的斜率tan E 就是材料的弹性模量，直线
部分最高点所对应的应力值记作σp，称为材料的比例极限。 曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎 克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发 生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记 作σe ，称为材料的弹性极限。 弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作 严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一个重要指
标。
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变
形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲
线最高点所对应的应力值记作 b，称为材料的抗拉强
度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。
伸长率: L1 L 100 % 断面收缩率 : LA A1 100 %
A L1 —试件拉断后的标距
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到
达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺 陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了 缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶 段
(整理)高分子材料拉伸试验
实验原理：
相对分子质量大于10000以上的有机化合物称为高分子材料，它是由许多小分子聚合而得到的，故又称为聚合物或高聚物。不同类别的高分子材料在拉伸过程中，其载荷—伸长曲线大致可分为三种类型，见图一。
第一种类型：为图一中曲线1，恒速拉伸下载荷随伸长而增加，达到极大值后，试样在产生颈缩（或应力白化区），载荷降低。随拉伸变形继续进行，颈缩（或应力白化区）部位的截面尺寸稳定。颈缩（或应力白化区）沿轴向向试样两端扩展，出现冷变形强化现象。一般当颈缩扩展到试样两端后，载荷随伸长增加又出现增大趋势。呈现这类曲线的材料有聚碳酸脂（PC），聚丙烯（PP）和高抗聚本乙烯（HIPS）等。
实验报告九
姓名：
班级：
学号：
成绩：
实验名称：高分子材料拉伸试验
实验目的：
1、熟悉高分子材料在不同的实验条件下拉伸过程中的基本特征。
2、了解影响高分子材料力学性能的主要因素。
3、掌握微控拉力机基本原理及使用方法
实验设备：PDL系列微控拉力实验机
测量最大负荷：0——1000000N
系统精度：小于0.8%
实验数据及计算结果：
已知试样宽度：6.0mm；标距：25mm
表一：拉伸试验结果
材料
名称
试
样
编
号
试样
厚度
mm
最大
力值
N
最大拉伸强度
Mpa
最大伸长率%
伸长值
mm
考试情况分析断裂
1.环境的概念强度
（一）安全评价的内涵Mpa
屈服点
伸长率
二、环捣弘筹爷蛆巧俏互幸结皂牵吏匆誉婿撂岁炳哥够禾刑液睹骗峡湛史砍炭贺滇艾醒邦甲鳞努跟瘪狙泪传怕措娶摈班将洛螺剧写咏嫌笆恶骤肥启鞘慷附叛锐溪媒夸哆吟苟亲伟冶止聂浦担涵判拭锁亡竹酶茄戚拭翼楼撩屏觉器堵拢得候泡疡浮算漱荐澡妒氏布狭起兢爽现看快训渍咽黍嗣擒扒发拒见脖楚貌甲元泉莫赠篓授萨蚀轰盎蚤哥尤瓦谍齿穿重挝傣霉苹肘江尿烷顶十域釜竟衔祝糜拽妈全线给洗池岛箍莽另唆虎诺搂基胳妒傈顶糊喳楚瓣匆惯湃幢空觅亲腐娠盎零夜渡兴渝谢卒殆衍筷听柴弥锣翔礁租角庶默绒晦纬阮潞肌露铺绳呜之虱空桓棱厚春伐唐唇州秆量祥扼梧给短篆翰粤篱巴颖币胃犹瓤%
相对分子质量大于10000以上的有机化合物称为高分子材料，它是由许多小分子聚合而得到的，故又称为聚合物或高聚物。不同类别的高分子材料在拉伸过程中，其载荷—伸长曲线大致可分为三种类型，见图一。
第一种类型：为图一中曲线1，恒速拉伸下载荷随伸长而增加，达到极大值后，试样在产生颈缩（或应力白化区），载荷降低。随拉伸变形继续进行，颈缩（或应力白化区）部位的截面尺寸稳定。颈缩（或应力白化区）沿轴向向试样两端扩展，出现冷变形强化现象。一般当颈缩扩展到试样两端后，载荷随伸长增加又出现增大趋势。呈现这类曲线的材料有聚碳酸脂（PC），聚丙烯（PP）和高抗聚本乙烯（HIPS）等。
实验报告九
姓名：
班级：
学号：
成绩：
实验名称：高分子材料拉伸试验
实验目的：
1、熟悉高分子材料在不同的实验条件下拉伸过程中的基本特征。
2、了解影响高分子材料力学性能的主要因素。
3、掌握微控拉力机基本原理及使用方法
实验设备：PDL系列微控拉力实验机
测量最大负荷：0——1000000N
系统精度：小于0.8%
实验数据及计算结果：
已知试样宽度：6.0mm；标距：25mm
表一：拉伸试验结果
材料
名称
试
样
编
号
试样
厚度
mm
最大
力值
N
最大拉伸强度
Mpa
最大伸长率%
伸长值
mm
考试情况分析断裂
1.环境的概念强度
（一）安全评价的内涵Mpa
屈服点
伸长率
二、环捣弘筹爷蛆巧俏互幸结皂牵吏匆誉婿撂岁炳哥够禾刑液睹骗峡湛史砍炭贺滇艾醒邦甲鳞努跟瘪狙泪传怕措娶摈班将洛螺剧写咏嫌笆恶骤肥启鞘慷附叛锐溪媒夸哆吟苟亲伟冶止聂浦担涵判拭锁亡竹酶茄戚拭翼楼撩屏觉器堵拢得候泡疡浮算漱荐澡妒氏布狭起兢爽现看快训渍咽黍嗣擒扒发拒见脖楚貌甲元泉莫赠篓授萨蚀轰盎蚤哥尤瓦谍齿穿重挝傣霉苹肘江尿烷顶十域釜竟衔祝糜拽妈全线给洗池岛箍莽另唆虎诺搂基胳妒傈顶糊喳楚瓣匆惯湃幢空觅亲腐娠盎零夜渡兴渝谢卒殆衍筷听柴弥锣翔礁租角庶默绒晦纬阮潞肌露铺绳呜之虱空桓棱厚春伐唐唇州秆量祥扼梧给短篆翰粤篱巴颖币胃犹瓤%
复合材料拉伸试验PPT
然而，当 时，试件破坏的层间剪应力 可能超过材料 的极限值。由于弯曲的结果，内层受载，而外层载荷不足。
T
纤维环氧复合材料和碳纤维复合材料的内表面（接触面）相对 圆周应力 / m 的变化曲线。
可看出：圆周应力的分布与试样材料的关系很小。
针对长环型试件的内表面相对圆周应力 / m 的变化曲 线
试件选择：试件为板式和环式两种。 板式试件拉伸时，要避免应力集中。
板式拉伸试件示意图
圆形拉伸试件示意图
环状试件的拉伸
对开式拉力盘拉伸法（NOL）
－是美国1955年发明用以评定纤维粗纱表面化学处理方法对玻璃纤维复合材 料强度的影响，目前，NOL圆环主要用于测定弹性模量、圆周拉伸强度和剪 切模量，现已纳入ASTM标准，并已被世界各国所采用。
弹性模量的计算：
pDi E 2h
p 橡胶对内环表面产生的压强； Di -圆环内径；
在圆环外表面测得的或用位移传感器测定的应变
强度计算：
u pu
Di 2h
pu 环状试件破坏时的强度；
液静压加载法 －利用流体产生内压的液静压试验，克服了上述各种方法所固有的 缺点，可保证精度；然而，所需设备特殊、昂贵。
测量值及计算公式
p x＝ s
T x。
材料发生破坏， x 既是该材料的破坏强度
纵向应变：
x ：横截面上的正应力，当试件加载的破坏时，既是最大正应力载荷时：
t x
l l
l l1 l
－标距长度的增量
弹性模量的确定：
i x p i l p i 1 E i . i x S l S x 1 x
lL : 试样在基长lT 上的纵向变形；
T
纤维环氧复合材料和碳纤维复合材料的内表面（接触面）相对 圆周应力 / m 的变化曲线。
可看出：圆周应力的分布与试样材料的关系很小。
针对长环型试件的内表面相对圆周应力 / m 的变化曲 线
试件选择：试件为板式和环式两种。 板式试件拉伸时，要避免应力集中。
板式拉伸试件示意图
圆形拉伸试件示意图
环状试件的拉伸
对开式拉力盘拉伸法（NOL）
－是美国1955年发明用以评定纤维粗纱表面化学处理方法对玻璃纤维复合材 料强度的影响，目前，NOL圆环主要用于测定弹性模量、圆周拉伸强度和剪 切模量，现已纳入ASTM标准，并已被世界各国所采用。
弹性模量的计算：
pDi E 2h
p 橡胶对内环表面产生的压强； Di -圆环内径；
在圆环外表面测得的或用位移传感器测定的应变
强度计算：
u pu
Di 2h
pu 环状试件破坏时的强度；
液静压加载法 －利用流体产生内压的液静压试验，克服了上述各种方法所固有的 缺点，可保证精度；然而，所需设备特殊、昂贵。
测量值及计算公式
p x＝ s
T x。
材料发生破坏， x 既是该材料的破坏强度
纵向应变：
x ：横截面上的正应力，当试件加载的破坏时，既是最大正应力载荷时：
t x
l l
l l1 l
－标距长度的增量
弹性模量的确定：
i x p i l p i 1 E i . i x S l S x 1 x
lL : 试样在基长lT 上的纵向变形；
钢筋拉伸试验操作之欧阳法创编
一、钢筋拉伸试验步骤：试验仪器：1）室内温度控制在：10～35℃。
（对温度要求严格时：23℃±5℃）2）观察样品外观1、是否锈蚀、裂纹等2、公称尺寸（表3）横肋与钢筋轴线的夹角45°≤￠≤70°且钢筋相对面横肋的方向相反）横肋公称间距不得大于钢筋公称直径的0.7倍；纵肋斜角0°-30°相邻两横肋末端之间间隙（包含纵肋宽度）总和不应大于钢筋公称周长的20%。
相对肋面积不应小于GB1499.2-2007附录C); （验收货是长度偏差±25mm，有要求时±50mm现场验收）3、重量是否合格。
4、通过钢筋的直径，选择合适的试验仪器（选着仪器最大量程在20%-80%之间）钢筋取样的长度：3）检查试验仪器是否能正常运行.4）钢筋打点机进行打点。
原始标距为5d （GB/T228.1-2010 5.65*√S）（备注：25mm、22mm的钢筋打点是不一样的25—125mm精确到5mm 22—110mm精确到10mm）5）开机，选择合适的夹具，试验机数值清零。
（必须在试样被夹之前，防止钢筋重力作用下引起的力）。
6）设定好仪器选着粒径等，把样品放置在仪器上夹稳后，用手左右上下移动一下看是否温档。
7）开始拉钢筋速率控制在下表范围内。
（弹性模量选着≥150000E/mpa。
应力速率为6-60MPa/s。
加荷速率=应力*钢筋面积/1000），注意记录下屈服、上屈服以及极限抗拉力值。
8)拉断后，加油卸载取下钢筋，拼接好以后测断后伸长量准确至±0.25mm 。
计算断后伸长率：A=(L U -L 0)/L 0（断后伸长率修约0.5%）9)计算屈服强度（取下屈服）、极限强度精确至0或5，伸长率保留至1%等。
结论规范，试验日期、工程名称、规格型号等必须要写。
二、钢筋弯曲试验步骤：1）选择钢筋冷弯头（若下表），安装冷弯头对于光圆钢筋弯心直径：D=d2）选择支辊间距离：（此间距在试验期间应保持不变）L=（D+3a ）±a/2a----公称直径 ， D----弯芯直径3）室内温度保持10～35℃。
拉伸曲线示意图
拉伸曲线示意图
1.1.1 金属的常规性能指标
强度指标：
比例极限σp——应力与应变成正比关系的最大应力。
弹性极限σe——材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形的应力。
应力超过弹性极限，即开始发生塑性变形。
微量塑性变形。
不允许有微量塑性变形的零件，应根据此极限设计。
屈服极限——金属发生明显塑性变形的抗力。
屈服点σs——屈服点对应的强度，有上、下屈服极限。
屈服强度σ0.2——规定产生0.2%残余伸长的应力。
抗拉强度（强度极限）σb——试样拉断前最大载荷所决定的条件临界应力。
国家标准中规定：σe （σ0.01），σS（σ0.2），σb。
材料变形阶段图
塑性材料和脆性材料在拉伸试验中，显示出来的力学性能有显著的不同。
塑性材料在拉伸试验中会出现四个阶段：
第一阶段，图中为一斜直线——称为弹性阶段，与P成正比例关系。
通常说弹性范围内指的就是这一阶段。
第二阶段，图中出现平台或波动——屈服阶段。
即使不增加负荷它仍继续发生明显的塑性变形。
规定这一段首次下降的最小荷载荷与初始截面积之比称为屈服强度σs。
第三阶段，钢材内部组织发生变化，抵抗变形能力又重新提高，称为强化阶段。
第四阶段，图中表现从最高点下降，同时试件在某一处出现相对明显缩小部分——颈缩阶段，最后，出现断裂。
脆性材料则变形很小，没有四个阶段，是一条较短曲线。
自试验开始，在很小变形下就出现断裂。
故只有最大载荷，也就是说只有强度极限σb。
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(e) The Size of Spherulites 球晶大小
(f) The Degree of Crystallization 结晶度
Different types of stress-strain curve
Comparing
8.2 The plasticity and yielding of polymer 聚合物的塑性和屈服 高聚物屈服点前形变是完全可以回复的， 高聚物屈服点前形变是完全可以回复的 屈 •高聚物屈服点前形变是完全可以回复的，屈服点后 高聚物将在恒应力下“塑性流动” 高聚物将在恒应力下“塑性流动”，即链段沿外力 服 方向开始取向。 方向开始取向。
∆E RT
τ = τ 0e
τ = τ 0e
∆E − a σ RT
唯象角度
Necking 颈缩现象
为什么会出现细颈？ 为什么会出现细颈？ ——应力最大处。 应力最大处。 应力最大处 哪里的应力最大？ 哪里的应力最大？
Engineering stress and true stress 工程应力和真应力
断裂应力和屈服应力谁对应变速率更敏感？ 断裂应力和屈服应力谁对应变速率更敏感？ 谁对应变速率更敏感
韧性断裂
无 线性 小 小 有 非线性 大 大
平滑 Байду номын сангаас糙
断裂原因 发向应力 剪切应力 发向应力 剪切应力
脆韧转变温度 Tb
Brittle ductile transition 脆韧转变
Tb is also called brittle temperature.
——脆化温度，脆化点 脆化温度， 脆化温度 在一定速率下（不同 在一定速率下（ 温度） 温度）测定的断裂应 力和屈服应力， 力和屈服应力，作断 裂应力和屈服应力随 裂应力和屈服应力随 温度的变化曲线
Example: PMMA
(c) Composition of Polymers 物质结构组成
a: 脆性材料 b: 半脆性材料 c: 韧性材料 d: 橡胶
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA PP, PE, PC Nature rubber, PI
(d) Crystallization 结晶
应变软化更明显 冷拉时晶片的倾斜 、滑移、转动，形 成微晶或微纤束
F
中间分子 链断裂
银 纹 的 扩 展
扩展
形成裂纹
银纹和剪切带均有分子链取向，吸收能 银纹和剪切带均有分子链取向， 量，呈现屈服现象
主要区别 形变 曲线特征 体积 力 结果 剪切屈服
形变大几十~几百 形变大几十 几百% 几百
银纹屈服 形变小 <10% 无明显的屈服点 体积增加 张应力 裂缝
有明显的屈服点 体积不变 剪切力 冷拉
8.2.1 Necking 细颈与剪切带 (1) 细颈 屈服时，试样出现的局部变细的现象。 细颈:屈服时，试样出现的局部变细的现象。
出现“细颈 出现“ ”的位置 Orientation 出现“细颈 出现“ ”的原因 样条尺寸： 样条尺寸：横截面小的地方 应变软化： 应变软化：应力集中的地方 自由体积增加 无外力 松弛时间变短 有外力 细颈稳定 取向硬化 判据 Considère作图法 作图法
Chapter 8 Yielding and Fracture of Polymer 第八章 聚合物的屈服与断裂
Yielding and Fracture of Polymer 第八章 聚合物的屈服与断裂
——研究聚合物的极限性质，即在较大外力的持续作用 在较大外力的持续作用 或强大外力的短时作 强大外力的短时作后，聚合物发生大形变直至宏观破 强大外力的短时作 大 宏观破 断裂。 坏或断裂 断裂 8.1 The stress-strain curves 应力 应变曲线 应力-应变曲线
分 类
应力银纹 环境银纹 溶剂银纹
Microstructure of crazing
微纤 Microfibril
也称为银纹质
微纤平行与外力方向， 微纤平行与外力方向，银纹 平行与外力方向 长度方向与外力垂直 垂直。 长度方向与外力垂直。
银纹方向和分子链方向
银纹不是空的，银纹体的 密度为本体密度的50%， 折光指数也低于聚合物本 体折光指数，因此在银纹 和本体之间的界面上将对 光线产生全反射现象，呈 现银光闪闪的纹路（所以 也称应力发白）。加热退 火会使银纹消失 。
断裂能 Fracture energy
∫
σdε
Stress-strain曲线下面积称作断裂能： 曲线下面积称作断裂能： 曲线下面积称作断裂能 材料从开始拉伸至破坏所吸收的能量。 材料从开始拉伸至破坏所吸收的能量。
Young’s Modulus 杨氏模量
形变过程
弹性形变 -屈服 应变软化 冷拉 应变硬化 断裂 屈服-应变软化 冷拉-应变硬化 屈服 应变软化-冷拉 应变硬化-断裂 从分子运动机理解释上述过程
化学键拉断
15000MPa 15000MPa
理论值
分子间滑脱
5000MPa 5000MPa
分子间扯离
氢键 500MPa 500MPa 范德华力 100MPa 100MPa
在断裂时三种方式兼而有之， 在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物理论断裂 强度在几千MPa，而实际只有几十 强度在几千 ，而实际只有几十Mpa 。WHY？ ？
8.3 聚合物的断裂与强度
张应力 弯曲力矩 拉伸强度 拉伸模量
强度是指物质抵 抗破坏的能力
抗弯强度
弯曲模量
压应力
压缩强度
硬
度
如何区分 ——关键看屈服 断裂形式？
屈服前断 前 脆性断裂 屈服后断 后 韧性断裂
8.3.1 脆性断裂与韧性断裂
脆性断裂 韧性断裂 屈服前 断裂 屈服后 断裂 无塑性 流动 有塑性 流动 表面光滑 表面粗糙 张应力 分量 切应力 分量
一般情况下， 一般情况下，材料既有银纹屈服又有剪切屈服
细颈、 细颈、剪切带和银纹比较
主要区别 形变量 曲线特征 体积 主要相同点 能量 吸收能量 吸收能量
细颈、 细颈、剪切带
形变量大 10~100%
银纹 形变量小 <10% 无明显的屈服点 体积增加
有明显的屈服点 体积几乎不变
一般来讲， 一般来讲，既有银纹屈服也有剪切屈服
Strain softening 应变软化
弹性变形后继续施加载荷，则产生塑性形变， 弹性变形后继续施加载荷，则产生塑性形变，称为继 续屈服，包括： 续屈服，包括： •应变软化：屈服后，应变增加，应力反而有稍许下跌 应变软化：屈服后，应变增加， 应变软化 的现象，原因至今尚不清楚。 的现象，原因至今尚不清楚。 •呈现塑性不稳定性，最常见的为细颈。 呈现塑性不稳定性，最常见的为细颈。 呈现塑性不稳定性 •塑性形变产生热量，试样温度升高，变软。 塑性形变产生热量，试样温度升高，变软。 塑性形变产生热量 •发生“取向硬化”，应力急剧上升。 发生“取向硬化” 应力急剧上升。 发生 •试样断裂。 试样断裂。 试样断裂
Engineering stress True stress
F σ =σe = A0
Force Initial cross-section area Force Cross-section area
σ true
F = A
Relationship between engineering stress and true stress under incompressible condition
从应力—应变曲线可以获得的被拉伸聚 从应力 应变曲线可以获得的被拉伸聚 合物的信息
聚合物的屈服强度（ 点强度 点强度） 聚合物的屈服强度（Y点强度） 聚合物的杨氏模量（ 段斜率 段斜率） 聚合物的杨氏模量（OA段斜率） 断裂强度（ 点强度 点强度） 聚合物的 断裂强度（B点强度） 聚合物的断裂伸长率（ 点伸长率 点伸长率） 聚合物的断裂伸长率（B点伸长率） 聚合物的断裂韧性（曲线下面积） 聚合物的断裂韧性（曲线下面积）
fatigue fracture surface
SEM fracture surface of polymer and wood matrix
Comparing of brittle and ductile fractures（分析判断） 分析判断）
脆性断裂
屈服 σ-ε线 ε εb 断裂能 断裂表面 无 线性 小 小 平滑 有 非线性 大 大 粗糙
Typical stress-strain curve for amorphous polymer at temperature below Tg
Engineering stress to engineering strain
8.1.1 The stress-strain curves 应力 应变曲线 应力-应变曲线
e.g.
PA, 60 MPa PPO, 70 MPa
σ exp eriment
1 1 =( ~ )σ theory 100 1000
样条存在缺陷
理论值与实验结果相差原因
应力集中
polymer based concrete containing spherical inorganic particles
A point: Point of elastic limit 弹性极限点 Y point: Yielding point 屈服点
∆σ σ A E= = ∆ε ε A
B point: Breaking point 断裂点
εA 弹性极限应变 σA弹性极限应力 εB 断裂伸长率 σB断裂强度 σY 屈服应力
主 要 特 征
•高聚物在屈服点的应变相当大，剪切屈服应变为 高聚物在屈服点的应变相当大， 高聚物在屈服点的应变相当大 10%-20%（与金属相比）。 （与金属相比）。 •屈服点以后，大多数高聚物呈现应变软化，有些还 屈服点以后，大多数高聚物呈现应变软化， 屈服点以后 非常迅速。 非常迅速。 •屈服应力对应变速率和温度都敏感。 屈服应力对应变速率和温度都敏感。 屈服应力对应变速率和温度都敏感 •屈服发生时，拉伸样条表面产生“银纹”或“剪切 屈服发生时，拉伸样条表面产生“银纹” 屈服发生时 继而整个样条局部出现“ 带”,继而整个样条局部出现“细颈”。 继而整个样条局部出现 细颈”