材料力学实验一 拉伸实验 PPT课件

材料开始受力后，呈现线性弹性变形，拉伸力 和伸长量成正比。
极限强度
拉伸力达到材料的极限强度，材料开始发生局 部拉断。
屈服点
拉伸力达到材料的屈服点，材料进入塑性阶段。
断裂
材料完全断裂，拉伸测试结束。
材料拉伸曲线的解读
弹性阶段
材料在这个阶段内具有线性的拉伸变形，可以恢复 原状。
屈服点
材料开始发生塑性变形，在该阶段内材料难以恢复 原状。
极限强度
材料达到最大的拉试结束。
材料拉伸曲线的应用
1 材料选择
2 工程设计
通过分析材料的拉伸曲线， 可以选择适合特定用途的 材料。
了解材料的力学性能，可 以进行合理的工程设计。
3 质量控制
对材料进行拉伸测试，可 以检验其质量是否符合标 准。
材料拉伸曲线的实验操作
《材料拉伸曲线》PPT课 件
本课件介绍材料拉伸曲线的基本概念、组成和应用，以及实验操作和曲线的 特点和分析。
拉伸测试的定义
拉伸测试是一种确定材料拉伸性能的测试方法，通过施加无限小拉伸力来测量材料的性能。
拉伸测试的原理
拉伸测试基于胡克定律，即拉伸力和材料的伸长量成正比。
材料拉伸曲线的组成
弹性阶段
3 极限强度
拉伸曲线的最高点对应的拉伸力，反映材料 的最大化能力。
4 断裂延伸率
断裂点对应的伸长量除以开始的伸长量，反 映材料的延伸性。
1
准备材料
选择要测试的材料，并准备好拉伸试验
进行拉伸测试
2
机。
在拉伸试验机上施加拉伸力，不断增加
拉伸力直到材料断裂。
3
记录数据
记录每个拉伸力对应的伸长量，并绘制 拉伸曲线。
材料拉伸曲线的特点和分析

取一受轴向拉伸的等直杆，今研究与横截面成 角的斜截
面n-n，如图 a)上的应力情况。运用截面法，假想地将杆沿n-n 截面切开，并研究左段的平衡，如图b)所示，则得到此斜截面
n-n上的内力为 F 。
23
24
仿照求解横截面上正应力分布规律的过程，同样可以得到
斜截面上各点处的全应力 p 相等的结论，于是有
求各杆的变形量△Li ，如图1；
A
B
变形图严格画法，图中弧线；
L1
L2
C
变形图近似画法，图中弧之切线。L2 P L1 C' C"
35
2、写出图2中B点位移与两杆变形间的关系
A
L1
B P L1
L2 uB
L2
vB
C
图2
B'
解：变形图如图2， B点位移至B'点，由图知： uB L1
vB
L1c tg
L2
即: E
4、泊松比（或横向变形系数）
或:
32
[例5] 如图a)所示的阶梯杆，已知横截面面积AAB＝ABC＝ 400 mm2，ACD＝200 mm2，弹性模量E＝200 GPa，受力情况为 FP1＝30 kN，FP2＝10 kN，各段长度如图a)所示。试求杆的总变 形。
33
解 (1) 作轴力图 杆的轴力图如图b)所示。
(2) 计算杆的变形 应用胡克定律分别求出各段杆的变形
l AB
FN ABlAB EAAB
20103 100103 200109 400106
0.025103
m
0.025 mm
lBC
FN BClBC EABC
10103 100103 200109 400106

实验中遇到的问题及解决方案
问题1
01 实验设备出现故障或误差。
解决方案1
02 及时联系实验技术人员进行维
修或校准，确保设备正常运行 。
问题2
03 实验数据处理出现错误或异常
。
解决方案2
04 重新进行实验或采用不同的数
据处理方法，确保数据的准确 性和可靠性。
问题3
05 学生对实验操作不熟悉或不规
范。
解决方案3
06 加强实验前的培训和指导，确
保学生掌握正确的操作方法和 注意事项。
实验的不足与展望
不足之处
本次实验仍存在一些不足之处， 例如实验设备精度不够高、数据 处理方法不够先进等。
改进方向
未来可以对实验设备进行升级改 造，提高测试精度和稳定性；同 时可以采用更先进的数据处理和 分析方法，提高实验结果的准确 性和可靠性。
03
实验中应注意观察实验 现象，如有异常应及时 处理或报告。
04
实验后应清洗实验器具 ，保持实验室整洁。
02
CATALOGUE
实验原理
材料力学基本概念
01
材料力学是研究材料在力作用下的变形、破坏和失效行为的科 学。
02
材料力学涉及到材料的应力、应变、强度、刚度等基本概念。
材料的力学性能包括弹性、塑性、脆性、韧性等，这些性能决
03
定了材料在不同受力条件下的行为。
实验原理概述
1
通过实验测量材料的力学性能，如弹性模量、泊 松比、屈服强度等。
2
实验中需要控制应力、应变等参数，以模拟实际 工程中的受力情况。
3
通过实验数据的分析，可以评估材料的性能和可 靠性，为工程设计和优化提供依据。

材料在单向静拉伸下的力学性能测试
1.1 单向拉伸试样及应力场分析 1.2 拉伸曲线 1.3 拉伸性能指标 1.4 拉伸断口与断裂方式 1.5 单向静拉伸试验的特点
单向静拉伸-单向拉伸试样及应力场分析
材料的拉伸分为单向拉伸、三向等拉伸、 三向不等拉伸，通常若不特殊指出，一般指 单向拉伸。
标准圆柱试样
40钢(正火)
0.221 1043.5
纯铝(退火)
0.250 157.5
T8钢(调质)
0.209 1018.0
纯铁(退火)
0.237 575.3
T8钢(退火)
0.204 996.4
T12钢(退火)
0.170 1103.3
60钢(淬火
+500℃回火)
0.100 157.0
单向静拉伸-拉伸性能指标
1、弹性模量和泊松比
规定塑性延伸强度规定残余延伸强度规定总延伸强度单向静拉伸拉伸性能指标55规定延伸强度规定延伸强度a规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度rrpp规定非比例伸长应力试样在加载过程中标距部分的非比例伸长达到规定原始标距的某一百分比时的应力称为规定非比例伸长应力常用的例如p001b规定残余延伸强度规定残余延伸强度rrrr规定残余伸长应力试样在卸载后标距部分的残余伸长达到规定原始标距的某一百分比时的应力称为规定残余伸长应力常用的例如r02c规定总延伸强度规定总延伸强度rrtt规定总伸长应力试样在加载过程中标距部分的总伸长达到规定原始标距的某一百分比时的应力称为规定总伸长应力常用的如t05规定伸长应力规定伸长应力单向静拉伸拉伸性能指标55规定延伸强度规定延伸强度用逐步逼近法来确定规定塑性延伸强度重复多次后的交点单向静拉伸拉伸性能指标55规定延伸强度规定延伸强度用滞后环法来确定规定塑性延伸强度滞后环在左侧包络线上单向静拉伸拉伸性能指标55规定延伸强度规定延伸强度各种规定延伸强度与材料强度指标的关系规定延伸率较小的强度值更适合表征材料抵抗弹性变形的能力与材料的弹性极限性质类似

详细描述
根据实验结果，评估材料的耐温性能，为实际 工程应用提供参考，如高温环境下使用的材料 选择。
实验三
总结词
研究加载速率对材料单向静拉伸性能的影响
详细描述
在不同的加载速率下进行单向静拉伸实验，观察并记录材 料在不同加载速率下的拉伸性能变化，如屈服强度、抗拉 强度、延伸率等。
总结词
分析加载速率对材料力学性能的影响机制
弹性变形阶段
应力-应变曲线上升阶段，材料发生弹性变形，卸载后变形恢复。
屈服点
应力-应变曲线上的转折点，表示材料开始进入塑性变形阶段。
极限强度
应力-应变曲线上最高点所对应的应力值，表示材料所能承受的最大 应力。
强度与延伸率
强度
材料在受到外力作用时所能承受的最大应力值，是衡量材料 承载能力的指标。根据测试条件不同，强度可分为抗拉强度 、抗压强度、抗弯强度等。
总结词
研究温度对材料单向静拉伸性能的影响
01
02
详细描述
在不同温度下进行单向静拉伸实验，观察并 记录材料在不同温度下的拉伸性能变化，如 屈服强度、抗拉强度、延伸率等。
总结词
分析温度对材料力学性能的影响机制
03
总结词
评估材料的耐温性能
05
06
04
详细描述
根据实验结果，分析温度对材料力学 性能的影响机制，探讨微观结构的变 化、热激活过程等因素对拉伸性能的 影响。
详细描述
根据实验结果，分析加载速率对材料力学性能的影响机制 ，探讨动态应变时效、应力集中等因素对拉伸性能的影响 。
总结词
评估材料的动态力学性能
详细描述
根据实验结果，评估材料的动态力学性能，为实际工程应 用提供参考，如高速加载或冲击载荷下的材料选择。

3、理论分析
横截面上应力为均匀分布，以
表示。
F
F
F
FN=F
F
根据静力平衡条件： 即
4、 实验验证
材料力学
FN dF Ad A A
FN
A
§3 拉压杆内的应力
正负号规定：拉应力为正，压应力为负。
FN 的适用条件:
A
1、只适用于轴向拉伸与压缩杆件，即杆端处力的合 力作用线与杆件的轴线重合。
100N
33 -160
686
35 143
98 103
§3 拉压杆内的应力
50N 50N
1mm
材料力学
50N 50N
855 -244
33 167 29
99.5 101. 7
§3 拉压杆内的应力
100MPa
材料力学
1mm
厚度为1mm
100MPa
100MPa 100MPa 100MPa
§3 拉压杆内的应力
D
B 3
3
FN 3
F
3
B
X 0
F FN 3 0 FN 3 F
§2 横截面上的内力
1
2
F
2F
3
2F
F
A 1
C
2
D
B 3
2
F
2F
FN 2
X 0
A
C
2
FN 2 2F F 0 FN 2 2F F F
X 0
F 2F FN 2 0 FN 2 2F F F
2
FN 2
2
2F D
F B
义
②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，
即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。

、 是衡量材料塑性的指标。 低碳钢的拉伸曲线大致分为四个阶段——弹性、屈服、强化、颈缩。
数据。 可计算低碳钢的屈服极限 ，强度极限 ，延伸率 和断面收缩率 。
4、观察以上两种材料在拉伸过程中的各种实验现象，并进行比较。 铸铁的强度极限 、延伸率 是由拉伸试验测定的。
2、开启机器，运行测试应用程序。 微机显示万能材料试验机
测量试件的初在始长试度即标样距 ，标并记距录数据段。 的两端和中间三处用游标卡尺 测量试样直径，最小值取作试样的初始直径 3、强化阶段：CD阶段。
可知铸铁不仅不具有 ，而且测定它的 和 也没有实际意义。 5、取下试样，测量断后最小直径d1，断后标距长度 。
d。测量试件的初始长度即标距 l ，并记录 铸铁试件是在非常微小的变形情况下突然断裂的，断裂后几乎测不到残余变形。
三、实验原理与方法
• 铸铁的强度极限 b 、延伸率 是由拉伸试
验测定的。 • 试验采用的圆截面标距 l 与直径d的比例规
定 l 5d ，称为5倍试件。
三、实验原理与方法
• 铸铁这类脆性材料拉伸时的载荷——变形曲线如图。
它不像低碳钢拉伸那样明显可分为
四个阶段，而是一根非常接近直线
F
状的曲线，并且没有下降段。铸铁
试验采用的圆截面标距 与直径d的比例规定为
它不像低碳钢拉伸那样明显可分为四个阶段，而是一根非常接近直线状的曲线，并且没有下降段。
四、实验步骤
4、在电子计算机应用程序界面中执行以下操作： （2）填写试验参数。 （3）首先清零，单击“运行”按钮。试验开始。 （4）注意观察试样的变形情况和“颈缩”现象，
金属材料拉伸试验
一、实验目的
1、了解试验设备——万能材料试验机的构造和
工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事

、 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。
精品课件
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感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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二、试件仪器
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三、低碳钢拉伸曲线
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三、低碳钢拉伸曲线
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6
低碳钢受拉的应力-应变图
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7
(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 tanE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。
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(2)屈服阶段 屈服点 s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这—阶段 应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵 抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现 象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点
所对应的应力 s 称为屈服点(或屈服极限)。在屈服
阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不 允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破