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低碳钢和铸铁拉伸试验常温,静载下的轴向拉伸试验是材料力学实验中zui基本,应用zui广泛的实验。通过拉伸试验,可以全面地测定材料地力学性能,如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。弹性模量E是表征材料力学性能中弹性的重要指标之一,它反映了材料抵抗弹性变形的能力。这些性能指标对材料力学地分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
一、实验目的
1、测定低碳钢的下屈服点бSL、抗拉强度б b 、断后伸长率δ、断面
收缩率ψ
2、验证虎克定律,测定低碳钢的弹性模量E
3、测定铸铁的抗拉强度бb
4、观察分析两种材料在拉伸过程中的各种现象
5、学习自动绘制σ-ε曲线及微机控制电子实验机、电子引伸计的
操作
二、检验仪器
1、微机控制电子实验机(10T)
2、游标卡尺
3、低碳钢和铸铁圆形拉伸试样
三、实验原理
1、低碳钢拉伸
低碳钢拉伸实验过程分四个阶段:
(1)、弹性阶段OE,在此阶段中的OP段拉力和伸长成正比关系,表明钢材的
称为应力和应变为线性关系。*遵循虎克定律б=Eε,故点P的应力б
P 材料的比例极限。如图1-1所示,当应力继续增加达到材料的弹性极限б
E 对应的E点时,应力和应变间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*消失,工程上对弹性极限和比例极限不严格的区分它们。
(2)、屈服阶段ES,当应力超过弹性极限到达S点时,应变有明显的增加,而应力先是下降,然后作微小的波动,在σ-ε曲线上出现锯齿形线段。
这种应力基本保持不变,而应变显著增加的现象,称为屈服。在屈服阶段内的zui高应力和zui低应力分别称为上屈服极限和下屈服极限。上屈服极限的数值与试样形状、加载速度等因素有关,一般不稳定。下屈服极限则有比较稳定的数值,能够反应材料的性能。通常把下屈服极限称为屈服极限或屈服点,用бSL来表示。屈服应力是衡量材料强度的一个重要指标。其计算公式为бSL=F SL/A0
(3)、强化阶段SB,过了屈服阶段以后,试样材料因塑性变形其内部晶体组织结构重新得到了调整,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,拉伸曲线继续上升。SB曲线段称为强化阶段。强化阶段中的zui高点B所对应的的应力бb是材料所承受的zui大应力,称为强度极限或抗拉强度。其计算公式为бb=F b/A0,它也是材料强度性能的重要指标。
(4)、颈缩和断裂阶段BK, 当拉力到达F b以后,变形主要集中于试样的某一局部区域,该处横截面积急剧减少,出现“颈缩”现象,此时拉力随之下降,直至试样被拉断,其断口形貌成杯椎状。试样的断后伸长率和断面收缩率的测定为(1)延伸率:试样标距原长L0,拉断后,将两段试样紧密地对接在一起,量出拉断后地标距长为L1,则延伸率δ=(L1-L0)/L0*% ;(2)断面收缩率:试样拉断后,设颈缩处的zui小横截面积为A1,则断面收缩率ψ=(A0-A1)/A0*%