1.拉伸实验
材料力学拉伸实验
材料力学拉伸实验材料力学是工程学中的重要基础学科，它研究材料在外力作用下的力学性能。
在工程实践中，对材料的拉伸性能进行测试是非常重要的，因为这可以帮助工程师了解材料的强度、韧性和延展性等重要性能指标。
本文将介绍材料力学拉伸实验的基本原理、实验步骤和数据分析方法，希望能对相关领域的学习和研究提供帮助。
1. 实验原理。
材料在外力作用下会发生形变，其中最常见的一种形变是拉伸形变。
当外力作用在材料上时，材料会发生拉伸变形，这时材料会产生应力和应变。
应力是单位面积上的力，而应变是单位长度上的形变量。
拉伸实验可以通过施加不同的拉伸力来研究材料的应力-应变关系，从而得到材料的力学性能参数。
2. 实验步骤。
（1）准备工作，首先准备好需要进行拉伸实验的材料样品，通常为圆柱形。
然后根据实验要求选择合适的拉伸试验机，并安装好相应的夹具。
（2）样品加工，将材料样品切割成符合实验要求的尺寸，并在样品上标记好长度和直径等必要的信息。
（3）安装样品，将样品夹持在拉伸试验机上，并调整夹具，使样品处于合适的位置。
（4）施加载荷，通过拉伸试验机施加逐渐增加的拉伸力，记录下相应的载荷和伸长值。
（5）数据采集，在拉伸过程中，实时记录载荷和伸长值，并绘制应力-应变曲线。
（6）数据分析，根据实验数据，计算出材料的屈服强度、抗拉强度、断裂强度等力学性能指标。
3. 数据分析方法。
拉伸实验得到的主要数据是载荷和伸长值，通过这些数据可以计算出应力和应变。
应力是载荷与样品初始横截面积的比值，而应变是伸长值与样品初始长度的比值。
绘制应力-应变曲线后，可以得到材料的屈服点、抗拉强度和断裂点等重要参数。
4. 结论。
材料力学拉伸实验是研究材料力学性能的重要手段，通过实验可以得到材料的力学性能参数，为工程设计和材料选型提供重要参考。
在进行拉伸实验时，需要注意样品的加工和安装，以及实验数据的准确记录和分析。
希望本文的介绍能够对相关领域的学习和研究有所帮助。
材料力学实验
试验一、拉伸试验报告1-1、由实验现象和结果比较低碳钢和铸铁拉伸时的力学性能有什么不同?答：低碳钢在拉伸过程有明显的四个阶段，弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
低碳钢具有屈服种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。
低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，其延伸率大表现为塑性。
铸铁在拉伸时延伸率小表现为脆性，没有明显的四个阶段，其断口为横断面。
1-2、由拉伸实验所确定的材料的力学性能数值有什么实用价值？答：1）会对企业的生产选材有直接的影响，这直接关系到企业的成本和产品的质量。
2）对于好多恶劣工作环境的金属工件，都要求要出具检测报告。
3）企业根据不同的力学性能参数，可以安排较为合理的加工工艺。
除以上这些外，出口的产品都要经过这方面的检测的，这也是一个企业质量意识的侧面反映。
1-3、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）。
延伸率的大小与试件尺寸有关，为了便于进行比较，须将试件标准化。
断面收缩率的大小与试件尺寸无关。
试验二、低碳钢弹性模量E的测定报告2-1、测E时为何要加初始载荷并限制最高载荷？使用分级等量加载的目的是什么？答：测E时为何要加初始载荷并最高载荷是为了保证低碳钢处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
分级等量加载的目的是为了保证所求的弹性模量减少误差。
2-2、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么?答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
2-3逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
实验一、用拉伸法测金属丝的杨氏模量
2.4 用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量固体材料的长度发生微小变化时，用一般测量长度的工具不易测准，光杠杆镜尺法是一种测量微小长度变化的简便方法。
本实验采用光杠杆放大原理测量金属丝的微小伸长量，在数据处理中运用两种基本方法—逐差法和作图法。
【实验目的】⑴ 掌握光杠杆镜尺法测量微小长度变化的原理和调节方法。
⑵ 用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量。
⑶ 学习处理数据的一种方法——逐差法。
【实验原理】1. 拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量 设一各向同性的金属丝长为L ，截面积为S ，在受到沿长度方向的拉力F 的作用时伸长 ΔL ，根据虎克定律，在弹性限度内，金属丝的胁强F/S （即单位面积所受的力）与伸长应变ΔL/L （单位长度的伸长量）成正比LLE SF ∆= （1） 式中比例系数E 为杨氏弹性模量，即LS FLE ∆=(2) 在国际单位制中，E 的单位为牛每平方米，记为N/m 2。
实验表明，杨氏弹性模量E 与外力F 、金属丝的长度L 及横截面积S 大小无关，只与金属丝的材料性质有关，因此它是表征固体材料性质的物理量。
（2）式中F 、L 、S 容易测得，ΔL 是不易测量的长度微小变化量。
例如一长度L=90.00cm 、直径d=0.500mm 的钢丝，下端悬挂一质量为0.500kg 砝码，已知钢丝的杨氏弹性模量E=2.00×1011N/m 2, 根据（2）式理论计算可得钢丝长度方向微小伸长量ΔL =1.12×10-4m 。
如此微小伸长量，如何进行非接触式测量，如何提高测量准确度？本实验采用光杠杆法测量。
2. 光杠杆测微小长度将一平面镜M 固定在有三个尖脚的小支架上，构成一个光杠杆，如图1所示。
用光杠杆法测微小长度原理如图2所示。
假设开始时平面镜M 的法线OB 在水平位置，B 点对应的标尺H 上的刻度为n 0，从n 0发出的光通过平面镜M 反射后在望远镜中形成n 0的像，当金属丝受到外力而伸长后，光杠杆的后尖脚随金属丝下降ΔL ，带动平面镜M 转一角度α到M ˊ，平面镜的法线OB 也转同一角度α到OB ˊ，根据光的反射定律，镜面旋转α角，从B 发出光的反射线将旋转2α角，即到达B ′′，由光线的可逆性，从B ′′发出的光经平面镜M 反射后进入望远镜，因此从望远镜将观察到刻度n 1。
材料力学1.拉伸实验
4、描述并分析低碳钢和铸铁试样断口特点；
5、比较这两种材料的力学性能。
四、实验步骤:
1、测定试样原始最小直径 d0 、原始标距 l0 ；
2、装夹试样，启动试验机，进行加载，测定低碳钢拉伸时的 屈服力 F 及最大力 F ；测定铸铁拉伸最大力 Fb ；
s
b
3、测定低碳钢的弹性模量 E ；
拉断
2、铸铁拉伸试件断口特点： 铸铁试样断口呈凹凸不平整颗粒状，整个断面大约于试样
剪短
轴线垂直。没有颈缩现象，是典型的脆性断裂（被拉断） 。
十二、实验报告要求：
1、书写端正、整洁； 2、图表规范、可自行设计； 3、标注正确、全面； 4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示； 5、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图； 6、既要有结论，又要有误差分析；
5、下屈服点测定
s
FS 屈服极限： S A0
显示屈服力FS
用鼠标指向锯齿波最低点，屏幕显示屈服载荷值 FS
6、最大载荷测定
d
显示最大力Fb
用鼠标指向曲线最高点，屏幕显示最大载荷值 Fb
Fb 强度极限： b A0
7、测定弹性模量
1、先点击变形图
3、显示n点、m点 的力值和变形值
计算弹性模量： E
3、铸铁拉伸实验数据：
原始直径 d0 断后直径
d1 原始标距 l0
断后标距
l1 最大力 Fb ( N )
十、实验计算公式：
1、低碳钢材料：
下屈服强度： 抗拉强度： 3、铸铁材料：S FS 0抗拉强度：b
Fb A0
b
Fb A0
断后伸长率： 5
l1 l0 100% l0
材料拉伸实验
标距与直径的比例为: l0 5d0 l0 10d0
对于板的材料拉伸实验，按国家标准做成矩形截面试件。
截面面积和试件标距关系为:
l0 5.65 A0 l0 11.3 A0
四、实验原理 1.夹头形式 圆形和矩形截面试件所用夹板分别如图1—3（a）（b）
夹板表面制成凸纹， 以夹牢试件。
取这三处截面直径的最小值d0作为计算试件横截面面积 A0的依据。
2.试验机的准备：首先了解电子万能试验机的基本 构造原理，学习试验机的操作规程。
(1)旋开钥匙开关，启动试验机。第一步：连接好试 验机电源线及各通讯线缆；第二步：打开空气开关； 第三步：打开钥匙开关。
(2)连接试验机与计算机。打开计算机显示器与主机， 运行实验程序，进入实验主界面，单击主菜单上“联 机”，连接试验机与计算机。
般要求 1h0/d。0 3
四、实验原理
1.低碳钢的压缩曲线
F
压缩过程中产生屈服以前的
基本情况与拉伸时相同，载
B
荷到达B点时，实验力值不变 或下降，材料产生屈服，当 FS
载荷超过B点后，塑性变形逐
渐增加，试件横截面积逐渐 增大，试件最后被压成鼓形 O
而不断裂，只能测出产生屈
服时的载荷 F S，由 S FS/ A0
实验采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载
采用增量法，即每增加等量的载荷△F，测出各点的应
变增量 实，i 分别取各点应变增量的平均值 ， 实 i
依次求出各点的应变增量 实i E实i，将实测应力
值与理论应力值 应力公式。
i
Miy1进/2行F比ai较y，以验证弯曲正
得出材料受压时的屈服极限。
F L
2.铸铁的压缩曲线
实验1 拉伸法测量杨氏模量
实验1 拉伸法测量杨氏模量杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。
其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。
【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理数据。
4.掌握不确定度的评定方法。
【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜【实验原理】1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用后的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力S F 与应变LL δ成正比。
设有一根原长为l ，横截面积为S 的金属丝（或金属棒），在外力F 的作用下伸长了L δ，则根据胡克定律有)(LLE SF δ= （1-1） 式中的比例系数E 称为杨氏模量，单位为Pa （或N ·m –2）。
实验证明，杨氏模量E 与外力F 、金属丝的长度L 、横截面积S 的大小无关，它只与制成金属丝的材料有关。
若金属丝的直径为d ，则241d S π=，代入（1-1）式中可得 Ld FLE δπ24= （1-2）（1-2）式表明，在长度、直径和所加外力相同的情况下，杨氏模量大的金属丝伸长量较小，杨氏模量小的金属丝伸长量较大。
因此，杨氏模量反映了材料抵抗外力引起的拉伸（或压缩）形变的能力。
实验中，测量出L d L F δ、、、值就可以计算出金属丝的杨氏模量E 。
2. 静态拉伸法的测量方法测量金属丝的杨氏模量的方法就是将金属丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对金属丝F ，测出金属丝的伸长量L δ，即可求出E 。
《材料力学实验指导书》.. (2)
课程教案课程名称：任课教师:所属院部：建筑工程与艺术学院教学班级:教学时间：2015—2016 学年第 1 学期湖南工学院实验一 拉伸实验一、本实验主要内容低碳钢和铸铁的拉伸实验.二、实验目的与要求1.测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ.2。
根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（F L -∆曲线）。
3.比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
三、实验重点难点1、拉伸时难以建立均匀的应力状态.2、采集数据时，对数据的读取.四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、启发、演示、辩论等；实验前对学生进行实验的理论指导和提醒学生实验过程的注意事项。
五、作业与习题布置1、低碳钢拉伸图分为几阶段？每一阶段，力与变形有何关系？有什么现象？2、低碳钢和铸铁在拉伸时可测得哪些力学性能指标?用什么方法测得？实验一 拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。
由本实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。
一、实验目的要求1。
测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ.2.根据碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象,绘出外力和变形间的关系曲线（F L -∆曲线）.3。
比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器万能材料试验机、游标卡尺、分规等。
三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。
图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。
为了使实验测得的结果可以互相比较,试件必须按国家标准做成标准试件，即5l d =或10l d =。
对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件.其截面面积和试件标距关系为l =l =，A 为标距段内的截面积.四、实验方法与步骤1、低碳钢的拉伸实验(1)试件的准备：在试件中段取标距10l d =或5l d =在标距两端用分规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d （在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。
国家开放大学电大《机械制造基础》机考网考3套题库及答案一
国家开放大学电大《机械制造基础》机考网考3套题库及答案一国家开放大学电大《机械制造基础》机考网考3套题库及答案盗传必究题库一试卷总分：100 答题时间：60分钟客观题一、判断题（共15题，共30分）1. 强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。
T √ F × 2. 在断裂之前，金属材料的塑性变形愈大，表示它的塑性愈好。
T √ F × 3. 钢正火的硬度、强度比退火低。
T √ F × 4. 通过热处理可以有效地提高灰铸铁的力学性能。
T √ F × 5. 焊件开坡口的目的在于保证焊透，增加接头强度。
T √ F × 6. 基本尺寸就是要求加工时要达到的尺寸。
T √ F × 7. 采用包容要求时，若零件加工后的实际尺寸在最大、最小尺寸之间，同时形状误差小于等于尺寸公差，则该零件一定合格。
T √ F × 8. 图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。
T √ F × 9. 切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。
T √ F × 10. 刀具耐用度为刀具两次刃磨之间的切削时间。
T √ F × 11. 切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈四种作用。
T √ F × 12. 在车削加工中，车刀的纵向或横向移动，属于进给运动。
T √ F × 13. 根据工件的加工要求，不需要限制工件的全部自由度，这种定位称为不完全定位。
T √ F × 14. 固定支承在装配后，需要将其工作表面一次磨平。
T √ F × 15. 零件在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基准统称为工艺基准。
T √ F × 二、单选题（共15题，共45分）1. 材料被拉断前承受最大载荷时的应力值称为（）。
A 抗压强度B 屈服强度C 疲劳强度D 抗拉强度 2. 一般情况下多以（）作为判断金属材料强度高低的判据。
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平面断口
铸 铁
铸铁试样拉断后，断口呈平口状。 铸铁试样拉断后，断口呈平口状。
拉伸实验
四、实验步骤
长度l 1．测量两种试样的原始尺寸：截面最小直径d0，标距长度l0 量两种试样的原始尺寸：截面最小直径d 标距长度
。
2．安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷Fs、最大载荷Fb 。 安装试样，进行加载，测量材料的屈服载荷F 最大载荷F 3．测量试样拉断后的尺寸：断口处直径d1，标距长度l1。 测量试样拉断后的尺寸：断口处直径d 标距长度l 4．观察并描述两种材料拉断后的断口特点。 观察并描述两种材料拉断后的断口特点。
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。
F
Fb 铸铁没有明显直线部分， 铸铁没有明显直线部分，没有屈服 没有明显直线部分 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 和颈缩现象。在较小拉应力下被拉断， 断后伸长率也很小。 断后伸长率也很小。铸铁等脆性材料的 抗拉强度很低， 抗拉强度很低，所以不宜作为抗拉零件 的材料。 的材料。
F
FbBiblioteka Fs∆lδ=l1 − l0 塑性指标） ×100% （塑性指标） l0
A0 − A 1 （塑性指标） ×100% 塑性指标） A0
屈服点
Fs σs = A0
（强度指标） 强度指标）
断后伸长率
Fb 抗拉强度 σ b = A0
（强度指标） 强度指标）
断面收缩率 ψ =
拉伸实验
2、铸铁拉伸时的机械性质： 铸铁拉伸时的机械性质： 铸铁拉伸时的机械性质
F 强度指标） 抗拉强度 σ b = b （强度指标） A0
O 铸铁拉伸曲线
∆l
l1 − l0 塑性指标） 断后伸长率 δ = ×100%（塑性指标） l0
拉伸实验
拉伸实验——观察现象 拉伸实验——观察现象 ——
颈缩现象， 杯口” 颈缩现象，“杯口”
低碳钢
低碳钢试样拉断后，断口呈“杯口” 低碳钢试样拉断后，断口呈“杯口”状。
试样装在试验机上， 试样装在试验机上，受到轴向拉力 作用， F 作用，试样标距产生伸长量 ∆l 。 两者之间的关系如图。 两者之间的关系如图。 低碳钢试样的变形过程，大致可分为 低碳钢试样的变形过程， 试样的变形过程 四个变形阶段——弹性阶段、屈服阶段、 弹性阶段、 四个变形阶段 弹性阶段 屈服阶段、 强化阶段、局部变形阶段。 强化阶段、局部变形阶段。 O 低碳钢拉伸曲线
金属材料的轴向拉伸实验
工程力学第一次实验
拉 伸 实 验
（验证性实验） 验证性实验）
重庆大学力学实验教学中心
拉伸实验
一、实验目的
即力学性质。 1、认识两种典型金属材料在拉伸时的机械性质—即力学性质。 认识两种典型金属材料在拉伸时的机械性质 即力学性质
2、测定低碳钢拉伸时的屈服点σs、抗拉强度σb、断后伸长 测定低碳钢拉伸时的屈服点 低碳钢 断面收缩率ψ 率δ、断面收缩率ψ 。 断后伸长率δ 3、测定铸铁拉伸时的抗拉强度σb，断后伸长率δ。 测定铸铁拉伸时的抗拉强度 铸铁
2
实验报告要求
1．计算两种材料拉伸时的强度指标、塑性指标。 计算两种材料拉伸时的强度指标、塑性指标。 2．描述两种材料拉断后的断口特点。 描述两种材料拉断后的断口特点。 3．通过实验，比较两种材料在拉伸时的机械性能。 通过实验，比较两种材料在拉伸时的机械性能。 并保留3位有效数字， 4．强度指标以MPa为单位（1MPa = 1N / mm ）,并保留3位有效数字， 强度指标以MPa为单位（ MPa为单位 塑性指标保留整数 整数。 塑性指标保留整数。
二、实验设备及仪器
1、电子万能材料试验机。 电子万能材料试验机。 2、0.02mm游标卡尺。 0.02mm游标卡尺。 游标卡尺
拉伸实验
实验试样
拉伸试样 采用标准圆形试样 拉伸试样 — 采用标准圆形试样
长试样 l0=10d0
短试样
l0= 5d0
l0
d0
拉伸实验
三、实验原理
1、低碳钢拉伸时的机械性质： 低碳钢拉伸时的机械性质： 低碳钢拉伸时的机械性质