Q235拉伸力学性能研究报告

Q235钢轴向拉伸试验报告

1.研究目的

观察Q235钢在拉伸时的各种现象，并测定Q235钢在拉伸时的屈服极限σs，强度极限σb，伸长率δ和断面收缩率ψ，研究Q235钢拉伸时的力学性能。

2.实验原理

试件装在试验机上，受到缓慢增加的拉力作用，对应每一个拉力F，试件标距l有一个伸长量?l。表示F和?l的关系的曲线，称为F-?l曲线。F-?l曲线与试件的尺寸有关。为了消除试件尺寸的影响，把拉力F除以试件的横截面积A，得出正应力σ；同时，把伸长量?l除以标距的原始长度l,得到应变ε：

σ=

F

ε=?l l

以σ为纵坐标，ε为横坐标做出表示σ与ε的关系曲线，称为σ-ε曲线(应力-应变曲线)，通过应力-应变曲线得到Q235钢在轴向拉伸下的力学性能。

3.实验方法

为了便于比较不同材料的实验结果，对试件的形状、加工精度、加载速度、实验环境等，国家标准都有统一规定。按国家标准 GB228

—2010中的有关规定,本实验中的拉伸试件采用国家标准中规定的圆截面长试件即：

l0 =10 d0 (长试件)

式中: l0--试件的初始计算长度(即试件的标距);

d0 --试件在标距内的初始直径。

实验前用游标卡尺和圆规测量试件的直径d0和标距l0，所用游标卡尺的量程为200mm精度为±0.02mm。经多次测量求平均值，试件的直径d0和标距l0尺寸如表1，使用万能试验机上的传感器测量试件受力大小，用引伸计测定试件的变形量。

实验采用YYU-15/50轴向变形引伸计, 引伸计的标距为50mm，变形为15mm，相对误差优于一级，用于常规拉伸试验机。引伸计测量精度一级：标距相对误差±1.0%，示值误差（相对）±1.0%，（绝对）±3.0微米。引伸计由传感器、放大器和记录器三部分组成。传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离a1b1为标距，构件被拉伸或压缩后被测的两点之间的距离a2b2，标距的变化a2b2与a1b1之差即为线变形。把引伸计用橡皮筋固定在试件上，随着构件变形，引伸计的传感器会随着变形，记录器（或读数器）将自动记录变形信息。

实验采用万能电子试验机（CSS-1110）（试验机最大使用量程为100KN，精度等级为1级：示值误差（相对）±1.0%，负荷测量范围：满量程的2%～100%，位移分辨率：0.01mm。）进行试件的拉伸试验，试件安装在试验机的夹头中，并将引申计安装在试件中部，利用电子万能试验机加载对试件进行轴向拉伸，在实验过程中试验机上的力传感器可以测量试件受力大小，引伸计可以测定试件的变形量，并把所测得的信息随时输入到万能电子拉伸测试软件中。实验完成后使用万能电子拉伸测试软件计算试验机和引伸计所测得的数据即可得出试件的应力-应变曲线。

4.结果

电子万能试验机测得试件的拉力-变形量曲线如图1所示。

图1

试件拉断后测量试件的断后直径、断后标距，测量三次取平均值如表2。

将断后直径与断后标距输入万能电子拉伸测试软件计算，由实验测得试件的最大载荷、抗拉强度、上屈服强度、下屈服强度、断后伸长率、断面收缩率如表3所示。

可计算得到各图中拉力变形量成线性部分的斜率，即Q235钢的弹性模量:

E =σ

ε=F

A ?l

0=l 0A F ?l =l

0A tanα 计算得到，E=201GPa 。

5.讨论分析

图2.Q235的应力-应变曲线

（1）弹性阶段

在拉伸的初始阶段，σ与ε的关系直线Oa，表示在这一阶段应力σ与应变ε成正比，即满足胡克定理，直线部分的最高点a所对应的应力σp称为材料的比例极限，直线Oa的斜率即为材料的弹性模量E，只有应力低于比例极限时，应力才与应变成正比，材料才服从胡可定律。

（2）屈服阶段

当应力超过b点增加到某一值时，应变有非常明显的增大，而应力先是下降，然后作微小的波动，在应力-应变曲线上出现接近水平的小锯齿形折线，这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限σs。

（3）强化阶段

经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使材料继续变形必须增大拉力。这种现象称为材料的强化。在强化阶段中的最高点e所对应的应力σb是材料所能承受的最大应力，称为强度极限或抗拉强度。在强化阶段中，试件的尺寸有明显的缩小。

（4）局部变形阶段

过点e后，在试件的某一局部范围内，横向尺寸突然急剧缩小，形成缩颈现象。由于在缩颈部分横截面面积迅速减小，使试件继续伸长所需的拉力也相应减小，应力σ随之下降，降落在f点，试件被拉断。

6.结论

1、Q235钢试件的抗拉强度σb为572.6MPa，屈服极限σs为398.709MPa,伸长率δ为20.7%，断面收缩率ψ为60.1%，弹性模量E为201GPa

2、Q235钢的应力-应变图像分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与局部变形阶段四个阶段。