实验一金属材料的拉伸实验
金属材料拉伸实验
金属材料拉伸实验金属材料的力学性能是工程材料中非常重要的一部分，而拉伸实验是评价金属材料力学性能的重要手段之一。
本文将对金属材料拉伸实验的原理、方法和实验结果进行详细介绍。
1.原理。
金属材料的拉伸实验是通过施加拉伸力，使试样产生塑性变形，从而研究金属材料的力学性能。
在拉伸实验中，试样会逐渐发生颈缩，最终断裂。
通过实验中得到的应力-应变曲线，可以分析出金属材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。
2.方法。
进行金属材料拉伸实验，首先需要准备好金属试样。
在实验过程中，需要使用拉伸试验机，将试样夹紧在拉伸试验机上。
然后，施加拉伸力，记录下试样的载荷和变形数据。
在实验过程中，需要注意保持试样的表面光洁，避免表面缺陷对实验结果的影响。
3.实验结果。
通过拉伸实验得到的应力-应变曲线可以反映出金属材料的力学性能。
曲线的起始部分为弹性阶段，此时金属材料受到的应力与应变呈线性关系。
当应力超过一定数值时，金属材料进入塑性阶段，此时应力与应变不再呈线性关系，试样开始产生颈缩。
最终，在应力达到最大值时，试样发生断裂。
4.分析与讨论。
通过实验结果，可以计算出金属材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。
这些指标对于工程设计和材料选型具有重要的指导意义。
另外，通过对不同金属材料进行拉伸实验，可以比较它们的力学性能，为工程实践提供参考。
5.结论。
金属材料拉伸实验是研究金属材料力学性能的重要手段，通过实验可以得到金属材料的应力-应变曲线，分析出其力学性能指标。
这些指标对于工程设计和材料选型具有重要的指导意义。
综上所述，金属材料拉伸实验是评价金属材料力学性能的重要手段，通过实验可以得到金属材料的力学性能指标，为工程实践提供重要参考。
工程力学实验报告
工程力学实验报告自动化12级实验班§1-1 金属材料的拉伸实验一、试验目的1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度R eH，下屈服强度R eL和抗拉强度R m 。
2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。
3．测定铸铁的抗拉强度R m。
4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。
5．学习试验机的使用方法。
二、设备和仪器1．试验机（见附录）。
2．电子引伸计。
3．游标卡尺。
三、试样(a)bhl0l(b)图1-1 试样拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。
为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。
我国国标GB/T228－2002 “金属材料 室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。
它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。
夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。
过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。
平行部分中测量伸长用的长度称为标距。
受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。
国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。
四、实验原理低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法）将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL 曲线），如图（1-2）。
观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。
屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。
上屈服力eH F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。
下屈服力eL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。
最大力R m 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。
金属材料的拉伸实验
金属材料的拉伸实验
金属材料的拉伸实验
（7）测量试样最终尺寸。停 机取下试样，将断裂试样的两端对 齐，用游标卡尺测量断裂后标距段 的长度Lu和左、右两断口（缩颈） 处的直径du。
金属材料的拉伸实验
五、 注意事项
（1）测量直径 时，在各截面相互垂 直的两个方向上各进 行一次，取平均值。
（2）铸铁试样 测试时，不刻标记且 只记录最大载荷Fm。
和表1-2中，然后对实 验数据进行整理并绘制拉伸曲线。
（3）实验机调整。根据试样所用材料的抗拉强度理论值和 横截面积S，预估试样的最大载荷。根据预估的最大载荷，按实 验机说明书对实验机进行调整。
（4）安装试样。先将试样装夹在实验机的上夹头内，调整 下夹头至适当位置，夹紧试样下端，调整好自动绘图装置。
（5）加载测试。开动实验机，使之缓慢匀速加载。
金属材料的拉伸实验
金属材料的拉伸实验
一、 实验目的
（1）观察拉伸过程中的各种现象（屈服、强化、缩 颈、断裂）。
（2）测定低碳钢的下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断 后伸长率A和断面收缩率Z。
（3）测定铸铁的抗拉强度Rm。 （4）了解拉伸实验机的主要结构及使用方法。
金属材料的拉伸实验
二、 实验设备
（1）WE-300B型拉伸实验机，如图1-1所示。 （2）游标卡尺。
图1-1 WE-300B型拉伸实验机
金属材料的拉伸实验
三、 试样
根据国家标准GB／T 228.1— 2010《金属材料 拉伸实验 第1部 分：室温实验方法》的相关规定， 选用如图1-2所示的圆形标准试样 （低碳钢和铸铁各一件）。本次实 验试样的直径d=10 mm，标距长 度L0=50 mm。
图1-2 实验用拉伸试样
实验1_金属材料拉伸实验
实验一金属材料拉伸实验拉伸试验是检验金属材料力学性能普遍采用的一种极为重要的基本试验。
金属的力学性能可用强度极限σb、屈服极限σs、延伸率δ、断面收缩率Ψ和冲击韧度αk五个指标来表示。
它是机械设计的主要依据。
在机械制造和建筑工程等许多领域，有许多机械零件或建筑构件是处于受拉状态，为了保证构件能够正常工作，必须使材料具有足够的抗拉强度，这就需要测定材料的性能指标是否符合要求，其测定方法就是对材料进行拉伸试验，因此，金属材料的拉伸试验及测得的性能指标，是研究金属材料在各种使用条件下，确定其工作可靠性的主要工具之一，是发展新金属材料不可缺少的重要手段，所以拉伸试验是测定材料力学性能的一个基本试验。
一、实验目的1、测定低碳钢在拉伸过程中的几个力学性能指标：屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ、断面收缩率Ψ。
铸铁的σb 。
2、观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图(P—ΔL图)由此了解试件变形过程中变形随荷载变化规律，以及有关的一些物理现象。
3、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能，及断口形貌。
二、实验设备仪器及量具万能材料实验机，引伸仪，划线台，游标卡尺；小直尺。
三、试件金属材料拉伸实验常用圆形试件。
为了使实验测得数据可以互相比较，试件形状尺寸必须按国家标准GB228—76的规定制造成标准试件。
如因材料尺寸限制等特殊情况下不能做成标准试件时，应按规定做成比例试件。
图1为圆形截面标准试件和比例试件的国标规定。
对于板材可制成矩形截面。
园形试件标距L。
和直径之比，长试件为L0／d＝10，以δ10表示，短试件为L／d=5以δs表示。
矩形试件截面面积A0和标距L之间关系应为或试件两端为夹持部分，因夹具类形不同，圆形试件端部可做成圆柱形，阶梯形或螺纹形如图1。
四、实验原理1.由材料力学EAFl l =∆ 得到 lAFl E ∆=其中，l 是试样标距，F 是载荷，l ∆是变形量，A 是试样横截面积。
实验1-金属材料的拉伸实验
实验一 金属材料的拉伸实验一、试验目的1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：下屈服强度sL σ（eL R ）和抗拉强度b σ（m R ）。
2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率δ（A ）和断面收缩率ψ（Z ）。
3．测定灰铸铁（HT250）的强度性能指标：抗拉强度b σ（m R ）。
4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。
5. 学习试验机的使用方法。
二、设备和仪器1．WEW-600B 型电液式万能试验机。
2．游标卡尺、钢板尺三、试样国标GB/T228-2002采用直径d 0=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。
四、实验原理1）低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和微机的数据线，启动试验机对试样加载，微机自动绘制出载荷位移曲线。
观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。
屈服阶段反映在F l -∆曲线图上为一水平波动线。
上屈服力su F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。
下屈服力sL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。
最大力b F 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。
相应的强度指标由以下公式计算：图1-1 试样图1-2 低碳钢的拉伸曲线下屈服强度sL σ（eL R ）： sLsL 0F A σ=(1-2 ) 抗拉强度b σ（m R ）： bb 0F A σ=（1-3） 测量断后的标距部分长度u l 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标：断后伸长率δ（A ）：100%u l l l δ-=⨯ （1-4） 式中0l 为试样原始标距长度，l 为试样断后的标距部分长度。
断面收缩率ψ（Z ）：00100%uA A A ψ-=⨯ （1-5） 式中0A 和u A 分别是原始横截面积和断后最小横截面积。
移位法（亦称为补偿法）测定断后的标距部分长度u l 。
材料拉伸实验
实验一：光滑静态拉伸试验金属材料的拉伸试验是人们应用最广泛的测定其力学性能的方法。
试验时取一定的标准试样，在温度、环境介质、加载速度均为确定条件下将载荷施加于试样两端，使试样在轴向拉应力作用下产生弹性变形、塑性变形、直至断裂。
通过测定载荷和试样尺寸变化可以求出材料的力学性能指标。
一、实验数据分析与处理n 0.2721S b290.6534 535.09796e B0.00406 0.17887ψeB-0.00406 -0.178871.1光滑钢1.1.1计算机数据图1—1 钢光滑拉伸试验应力~应变曲线图1—2 钢光滑拉伸试验均匀塑性变形阶段lgS~lge的线性拟合2010-4-5 15:43Linear Regression for A0709032_lgS:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 2.9417 0.00425B 0.2721 0.00386------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99321 0.00788 70 <0.0001经计算得：K=10A=102.9417=874.38MPan=B=0.27211.1.2坐标纸数据图1—3 钢光滑拉伸试验载荷~位移曲线图1—4 钢光滑拉伸试验应力~应变曲线图1—5 钢光滑拉伸试验均匀塑性变形阶段lgS~lge的线性拟合2010-4-6 20:24Linear Regression for Data1_lgs:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 3.19016 0.05524B 0.6578 0.06625------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.95726 0.02645 11 <0.0001经计算得：K=10A=103.19016=1549.39MPan=B=0.65781.2光滑铸铁1.2.1计算机数据图1—6 铸铁光滑拉伸试验应力~应变曲线1.2.2坐标纸数据图1—7 铸铁光滑拉伸试验载荷~位移曲线图1—8 光滑铸铁拉伸试验应力~应变曲线（注：对于光滑铸铁，没有“均匀塑性变形阶段”，所以不能得到K，n值。
金属的拉伸实验(实验报告)
金属的拉伸实验一一、实验目的1、测定低碳钢的屈服强度二S、抗拉强度匚b、断后延伸率「•和断面收缩率'■2、观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（ F —「丄曲线）3、分析低碳钢的力学性能特点与试样破坏特征二、实验设备及测量仪器1、万能材料试验机2、游标卡尺、直尺三、试样的制备试样可制成圆形截面或矩形截面，采用圆形截面试件，试件中段用于测量拉伸变形，其长度I。
称为“标矩”。
两端较粗部分为夹持部分，安装于试验机夹头中，以便夹紧试件。
试验表明，试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大，为了能正确地比较材料力学性能，国家对试件的尺寸和形状都作了标准化规定。
直径d0= 20mm ,标矩I。
=2O0nm（k 1 0或I0 =100mm（l0 =5d0）的圆形截面试件叫做“标准试件”，如因原料尺寸限制或其他原因不能采用标准试件时，可以用“比例试件”。
四、实验原理在拉伸试验时，禾U用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线，见图2-11所示的F—△L曲线。
图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。
分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。
拉伸曲线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。
但同一种材料的拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。
为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（力F）除以试样原始横截面面积并将横坐标（伸长△ L）除以试样的原始标距I。
得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力一应变曲线或R —；曲线，如图2 —12所示。
从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，也同样表征了材料力学性能。
爲一上屈服力：①一下屈服力'厂最尢力；叫一断裂后塑性伸恰业一彈性佃长團2—11低碳钢拉伸曲线拉伸试验过程分为四个阶段，如图2—11和图2-12所示。
【大学】金属材料的拉伸实验
（3）根据试件的材料，用
Fmaxb.A0
估算试件所能承受的最大载荷，考虑试 验机量程是否能够满足要求。
.
(4)装夹试件,进行拉伸，设置试 验条件，设置条件并按所设条 件进行拉伸实验，直至试件被 拉断。试验结束后，万能材料 试验机会将屈服载荷和最大载 荷都通知你。将试件取下，量 取断后标距L，及断口直径，记 录所得数据。
2、观察金属材料在拉伸过程中的各种力 学现象，了解受力与变形的关系；
3、比较低碳钢与铸铁拉伸性能的差别。
.
2、 实验仪器和设备
（1）、CCSS44100电子万能材料实验机（如图1）； （2）、游标卡尺（如图2）；
图1:万能材料实验机 .
图2：游标卡尺
3、试件
实验表明，试件的尺寸和形状对试验结果都有影响。 为了避免这种影响，使各种材料的试验结果具有可比 性，必须将试件尺寸、形状和试验方法都统一规定， 使试验标准化，常用的拉伸试件有圆形和矩形截面两 类，国家标准《金属材料拉伸试验试样》（GB639786）规定的圆形截面比例试样形状如图所示。
A
O
B
C C1 D
BD之间是奇数格：
LA
LB
C
B
LBC1
LLAB LBC LB1C
BD之间是偶数格：
A
O
B
C
D
LA
LB
B
C
.
LLAB2LBC
试件的断口形貌极其性能特征：
低碳钢试件的断口形貌
铸铁试件的断口形貌..6、实验结果处理
屈服极限：
s
Fs A0
延伸率：
LL0 100%
L0
强度极限：
b
Fb A0
截面收缩率：
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实验一金属材料的拉伸
实验
集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
实验一 金属材料的拉伸实验
拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数，如弹性模量、强度、塑性等。
一．实验目的
1.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力s σ和抗拉强度b σ。
2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。
3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。
4.绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形式。
二．实验仪器、设备
1.电子万能试验机(或液压万能材料试验机)。
2.钢尺。
3.数显卡尺。
三、实验试样
按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。
其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。
对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。
夹持 过渡 夹持 过渡 h
试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分（l ）。
标距（l 0）是待测部分的主体，其截面积为A 0。
按标距（l 0）与其截面积（A 0）之间的关系，拉伸试样可分为比例试样和非比例试样。
按国家标准GB6397-86的规定，比例试样的有关尺寸如下表1-1。
四．实验原理
（一）塑性材料弹性模量的测试：
在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。
纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E ，也叫杨氏模量。
因此金属材料拉伸时弹性模量E 地测定是材料力学最主要最基本的一个实验。
测定材料弹性模量E 一般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形关系为：
若已知载荷ΔF 及试件尺寸，只要测得试件伸长ΔL 或纵向应变即可得出弹性模量E 。
本实验采用引伸计在试样予拉后，弹性阶段初夹持在试样的中部，过弹性阶段或屈
服阶段，弹性模量E 测毕取下，其中塑性材料的拉伸实验不间断。
（二）塑性材料的拉伸（低碳钢）：
图1-2所示是典型的低碳钢拉伸图。
当试样开始受力时，因夹持力较小，其夹持部分在夹头内有滑动，故图中开始阶
料的拉伸进入弹性阶段。
E D B ’ σb
σs
1-2b B’对指标；同样，屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。
除此之外的其它最低点中的最小值（B 点）作为屈服强度σs ：
σs =0
A P SL 当屈服阶段结束后（C 点），继续加载，载荷—变形曲线开始上升，材料进入强化阶段。
若在这一阶段的某一点（如D 点）卸载至零，则可以得到一条与比例阶段曲线基本平行的卸载曲线。
此时立即再加载，则加载曲线沿原卸载曲线上升到D 点，以后的曲线基本与未经卸载的曲线重合。
可见经过加载、卸载这一过程后，材料的比例极限和屈服极限提高了，而延伸率降低了，这就是冷作硬化。
随着载荷的继续加大，拉伸曲线上升的幅度逐渐减小，当达到最大值（E 点）Ｒm 后，试样的某一局部开始出现颈缩，而且发展很快，载荷也随之下降，迅速到达F 点后，试样断裂。
材料的强度极限σb 为：
σb =
A P b 当载荷超过弹性极限时，就会产生塑性变形。
金属的塑性变形主要是材料晶面产生了滑移，是剪应力引起的。
描述材料塑性的指标主要有材料断裂后的延伸率δ和截面收缩率ψ来表示。
伸长率 %100001⨯-=l l l δ
截面收缩率 %1000
10⨯-=A A A ψ 式中l 0、l 1和A 0、A 1分别是断裂前后的试样标距的长度和截面积。
l 1可用下述方法测定：
直接法：如断口到最近的标距端点的距离大于l 0/3，则直接测量两标距端点间的长度为l 1；
移位法：如断口到最近的标距端点的距离小于l 0/3，如图1-3所示：在较长段上，从断口处O 起取基本短段的格数，得到B 点，所余格数若为偶数，则取其一半，得到C 点；若为奇数，则分别取其加1和减1的一半，得到C 、C 1点，那么移位后的l 1分别为：l 1=AO+OB+2BC ， l 1=AO+OB+BC+BC 1 A O B C D
（一）塑性材料的拉伸（圆形截面低碳钢）
1、确定标距
根据表1-1的规定，选择适当的标距（这里以10d 作为标距l 0），并测量l 0的实际值。
为了便于测量l 1，将标距均分为若干格，如10格。
2 、试样的测量
用游标卡尺在试样标距的两端和中央的三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直的两个方向各测一次，取其平均值，并用三个平均值中最小者作为计算截面积的直径d ，并计算出A 0值。
3 、仪器设备的准备
根据材料的强度极限Ｒm 和截面积A 0估算最大载荷值P max ，根据P max 选择试验机测试量程，建立试验编号，设置参数，调零。
4、安装试件
试件先安装在试验机的上夹头内，再使用手控盒移动下夹头，使其达到适当的位置，并把试件下端夹紧。
5、按试验开始按钮加载，试验断裂试验结束，卸载。
6、测试样断后尺寸
（二）脆性材料的拉伸（圆形截面铸铁）
铸铁等脆性材料拉伸时的载荷—变形曲线不象低碳钢拉伸那样明显地分为弹性、屈服、颈缩和断裂四个阶段，而是一根接近直线的曲线，且载荷没有下降段。
它是在非常小的变形下突然断裂的，断裂后几乎不到残余变形。
因此，测试它的s σ、δ、ψ就没有实际意义，只要测定它的强度极限σb 就可以了。
实验前测定铸铁试件的横截面积A 0，然后在试验机上缓慢加载，直到试件断裂，记录其最大载荷P b ，求出其强度极限σ
b 。
（三）拉伸试验结果的计算精确度
1．强度性能指标（屈服应力s σ和抗拉强度b σ）的计算精度要求为MPa 5.0，即：凡
＜MPa 25.0的数值舍去，≥MPa 25.0而＜MPa 75.0的数值化为MPa 5.0，≥MPa 75.0的数值者则进为MPa 1。
2．塑性性能指标（伸长率δ和断面收缩率ψ）的计算精度要求为%5.0，即：凡＜%25.0的数值舍去，≥%25.0而＜%75.0的数值化为%5.0，≥%75.0的数值则进为%1。
五. 讨论与思考
1. 当断口到最近的标距端点的距离小于l 0/3时，为什么要采取移位的方法来计算l 1
2. 用同样材料制成的长、短比例试件，其拉伸试验的屈服强度、伸长率、截面收缩率和强度极限都相同吗
3. 观察铸铁和低碳钢在拉伸时的断口位置，为什么铸铁大都断在根部
4. 比较铸铁和低碳钢在拉伸时的力学性能。