最新拉伸试验-1

拉伸试验-1拉伸实验拉伸实验是检验材料力学性能的最基本的实验。

一、实验目的1．了解试验设备——微机控制电子万能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项。

2．测定钢筋的屈服极限s σ、强度极限b σ、延伸率δ、断面收缩率ψ。

4．观察钢筋在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图（P 一L ∆曲线）。

二、实验设备和量具1．量具：游标卡尺。

2．设备：WNW-10微机控制电子万能试验机。

图1-1 WNW-10微机控制电子万能试验机下面将WNW-10微机控制电子万能试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下：试验机主要用于金属材料和非金属材料的拉伸、压缩、弯曲等性能试验，除常规试验外，配备相应附件还可以进行蠕变、持久、应力松弛、低周循环试验及在高温或低温环境下拉伸性能试验。

机构与原理及特点WDW系列电子式万能试验机，由主机、全数字测量控制系统、用户软件包、功能附件等部件组成。

主机：主机为门式预应力框架，轴向刚度高，采用圆弧同步带轮减速，滚珠丝杠副传动，传动无间隙，使试验力和变形速度精密控制得到保证；采用了双空间结构，上空间用于拉伸试验，下空间做压缩、弯曲试验。

测量控制系统：采用品牌计算机并配有Windows电子万能试验机专用软件，根据国家标准或用户提供的标准测量材料的性能参数，对试验数据进行统计和处理，输出打印各种要求的试验曲线及试验报告：可选择应力一应变、负荷一应变、负荷一时间、负荷一位移、位移一时间、变形一时间等多种试验曲线的显示、放大、比较及对试验过程的监控、智能、方便。

计算机闭环控制，对试验结果自动存储，试验结果可任意存取，随时模拟再现。

三、实验原理为了检验低碳钢（钢筋）拉伸时的机械性质，应使试件轴向受拉直至断裂，在拉伸过程中以及试件断裂后，测读出必要的特征数据（如；P S、P b、L1、）经过计算，便可得到表示材料力学性能的指标：σs、σb、δ、ψ。

dl四、试验程序1测定试件的截面尺寸——圆试件测定其直径0d 的方法是：在试件标距长度的两端和中间三处予以测量，每处在两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，然后取这三个平均数的最小值作为0d 。

2试件标距长度0l 除了要根据圆试样的直径0d 来确定外，还应将其化到5mm 或10mm 的倍数。

小于1.5mm 的数值舍去之；等于或大于2.5mm 但小于7.5者化整为5mm ；等于或大于7.5mm 者进为10mm 。

在标距长度的两端各打一小标点，此二点的位置，应做到使其联线平行于试样的轴线。

两标点之间用分划器等分10格或20格，并刻出分格线，以便观察变形分布情况，测定延伸率 。

3将准备好的试样一端夹于试验机上钳口中，试样头部被夹持的部分的长度，至少应为楔形夹具长度的3/4。

开动下钳口电动机将下钳口调整于适当高度。

4开动油泵电机，关闭回油阀，使试验机平台上升10—15毫米，调整指针使其对正度盘零点。

关闭送油阀，将试样另一端夹于下钳口中，注意应使试样轴线与夹头移动方向的中心线完全重合。

5缓慢的拧开送油阀，对试样均匀地施加负荷。

注意在拉伸过程中弹性范围内的应力速率在6—60N/mm2.S —1 范围内固定。

表盘指针停止转动或回转时，读其回转时最小力（不计初始效应），即下屈服点负荷；如无回转时，则读停止（恒定）时的力，即屈服强度负荷。

6屈服过后或只需测定抗拉强度时，可以适当加大油门，但平行长度的应变速率不应超过0.008/S 。

将试样拉至断裂，读出表盘上指针指示的最大力，即抗拉强度负荷。

整个拉伸过程中应平稳而无冲击的加荷。

7关闭送油阀，打开回油阀，取下断后试样，关掉油泵电机和电源。

五、结果测量、计算用慢速加载，使试件的变形匀速增长。

国家标准规定的拉伸速度是：屈服前，应力增加速度为10MPa ／s ，屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移动速度不大于0.50l ／min 。

在试件匀速变形的过程中，测力盘上的指针起初也是匀速前进的，但是，当指针停止前进或倒退时就表明试样进入屈服阶段，读出指针来回摆动的最小载荷Ps 。

借助于试验机上自动绘出的载荷——变形曲线可以帮助我们更好的判断屈服阶段的到达。

对于低碳钢来说，屈服时的曲线如图1—4(a)所示，其中P S 上叫做上屈服载荷，与锯齿状曲线段最低点相应的最小载荷P S 下叫下屈服载荷。

由于上屈服载荷随试件过渡部分的不同而有很大差异，而下屈服载荷则基本一致，因此一般规定用下屈服载荷来计算屈服极限00//A P A P s s s 下==σ。

有些材料，屈服时的L P ∆-曲线基本上是一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状，如图1—4(b)所示。

屈服阶段终了以后，要使试件继续变形，就必须加大载荷。

这时载荷—变形曲线将开始上升，材料进入强化阶段，试件的横向尺寸有明显的缩小。

（a ） (b)图1-4 不同钢材的屈服图如果在强化阶段的某一点处进行卸载，则可以在自动绘图仪上得到一条卸载曲线，实验表明，它与曲线的起始直线部分基本平行。

卸载后若重新加载，加载曲线则沿原卸载曲线上升直到该点，此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合，这就是冷作硬化效应。

图1-5 低碳钢拉伸图随着实验的继续进行，当载荷达到最大值P b 之后，测力指针由慢到快地回转，试件出现颈缩现象，最后沿颈缩处试件断裂。

根据测得的P b 可以按0/A P b b =σ 计算出强度极限b σ。

试件断后标距部分长度1l 的测量：将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使其轴线位于一条直线上。

拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试样拉断后的标距部分长度内。

1l 用下述方法之一测定。

直测法：如拉断处到邻近标距端点的距离大于0l ／3时，可直接测量两端点间的长度。

移位法：如拉断处到邻近标距端点的距离小于0l ／3时，则可按下法确定1l ：在长段上从拉断处0取基本等于短段格数，得B 点，接着取等于长段所余格数（偶数，图 l —6a ）之半，得C 点；或者取余格数（奇数，图1一6b ）减 1与加 1之半，分别得C 与C 1点，移位后的11分别为AO ＋OB ＋2BC 或AO ＋OB ＋BC ＋BC 1。

测量了 1l ，按下式计算延伸率，即 %100001⨯-=l l l δ短、长比例试样的伸长率分别用5δ、10δ表示。

拉断后缩颈处截面积1A 的测定：圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直方向上测量其直径，用二者的算术平均值作为断口直径1d ，来计算其1A 。

断面收缩率按下式计算：％100010⨯-=A A A ψ图1-6 断口移位法示意图最后，在进行数据处理时，按有效数字的选取和运算法则确定所需的位数，所需位数后的数字，按四舍六入五单双法处理。

六、数据处理1屈服强度ReL ，抗拉强度Rm 的计算1.1将读取的下屈服强度负荷（屈服强度负荷）Fs 及最大负荷按下式计算出屈服强度和抗拉强度。

0S F R sel = 0S F R m m = （单位：牛顿 /平方毫米）2断后伸长率A 的测量及计算将拉断后的试样在断裂处紧密对接在一起，使其轴线位于一条直线上，用游标卡尺测量标距两端点间的距离Lu 。

2.1 断裂位置到邻近标距端点距离大于1/3Lo 时，可直接测量两标距间的长度。

2.2确定后按下式计算断后伸长率A ： %10000⨯-=L L L A u2.3短比例试样的断后伸长率以A 表示，长比例试样的断后伸长率以A11.3表示，定标距试样的断后伸长率应附以相应的角注。

如Lo=100毫米，则断后伸长率以A100表示。

2.4试样断在邻近标距端点距离小于1/3Lo 时，用移位法测量计算出的值仍未达到有关技术条件规定的最小值时试验结果无效。

2.5断后伸长率测定的结果数值的修约间隔为0.5% 。

2.6断面收缩率Z 的测量及计算2.7试样断后需测Z 指标的应测出最小面积Su ，测定方法如下：圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直的方向上测量直径，用二者的算术平均值计算出Su ；矩形试样用缩颈处的最大宽度bu 乘以最小厚度au 求得。

2.8 断面收缩率按下式计算%10000⨯-=S S S Z u七、异常情况的处理 1试验出现下列情况之一时，试验结果无效。

a 、试样断在标点上或标距外，造成性能不合格。

b 、由于操作有误影响试验数据。

c 、试验记录有误或设备发生故障及突然停电等影响试验结果。

2试验结果无效时，要补做同样数量的试验。

3试验后观察试样若出现两个或两个以上的缩颈以及断口处有分层，气泡，夹渣，缩孔等缺陷，应注明。

八、试验记录及报告1试验中应认真准确填写原始记录。

内容应包括：试验日期、钢号、炉号、规格原始数据，试验数据。

2 根据原始数据和试验数据计算出试验结果，认真检查无误后填入原始记录中。

3及时填写试验报告。

九、安全注意事项1试验机各联结件间应紧固，防止试验中因震动脱落。

2试验时，试验机平台上禁止放任何东西，如试样、工具等。

3试验机的电气设备应工作正常，无漏电现象，行程和限位开关灵敏可靠正常发挥作用。

4做高强度或脆性材料试验时，必须有相应的防护措施。

5 操作者要精神集中，配合协调，注意防止试验中意外事故的发生。

十、思考题1、由拉伸试验所确定的材料机械性能数值有何实用价值？2,、为什么拉伸试验必须采用标准试件或比例试件？材料和直径相同而长短不同的试件，它们的延伸率是否相同？。