14.金属的单向静拉伸实验

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第2章_金属在单向静拉伸载荷下的力学性能

第2章_金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
• 6---- 工程塑料:弹性形变、均匀塑性 变形和不均匀集中塑性变形。
常见的:
低碳钢
铝合金
苏打石灰玻璃
2.3 塑性变形
塑性变形:外载荷卸去后,不能恢复的变形 塑性:材料受力,应力超过屈服点后,仍能 继续变形而不发生断裂的性质
2.3.1 塑性变形方式及特点
一、塑性变形方式
金属材料常见的塑性变形方式为滑移和孪生
• 1--- 淬火、高温回火后的高碳钢:只 有弹性形变、少量的均匀塑性形变;
• 2--- 低合金结构钢:与低碳钢的曲线 类似;
• 3--- 黄铜:弹性形变、均匀塑性形变 和不均匀塑性形变;
• 4--- 陶瓷、玻璃类材料:只有弹性变 形而没有明显的塑性形变;
• 5--- 橡胶类材料:弹性形变量很大, 高达 100% ;
滑移 最主要的变形机制;
孪生
重要的变形机制,一般发生在低温形 变或快速形变时
2.3.1 塑性变形方式及特点
1、滑移
是金属材料在切应力作用下沿滑移面和滑 移方向进行的切变过程。
滑移面:原子最密排面; 滑移方向:原子最密排方向; 滑移系:滑移面和滑移方向的组合。 滑移面×滑移方向=滑移系。 滑移系越多,材料的塑性越好。 晶体结构的影响较大,fcc>bcc>hcp
应力值为其屈服极限。)
c d
③均匀变形阶段:屈服后,欲继 续变形使试样应变增大,必须
不断增加载荷使应力超过σs,
此阶段的变形明显而均匀的,
直到曲线达到最高点σb,均匀
b
变形结束,如图中的bc段。此
a
最大应力σb称为材料的强度极 限或抗拉强度,它表示材料对
最大均匀塑性变形的抗力。
形变硬化:随塑性变形增大, 塑性变形抗力不断增加的现象。

金属材料的拉伸实验报告

金属材料的拉伸实验报告

金属材料的拉伸实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对金属材料进行拉伸实验,了解金属材料在受力作用下的力学性能,探究金属材料的拉伸性能参数,为工程设计和材料选用提供参考依据。

二、实验原理。

金属材料在拉伸过程中,受到外力作用下会发生形变,通过拉伸试验可以得到金属材料的应力-应变曲线。

应力-应变曲线的斜率即为材料的弹性模量,而应力-应变曲线的最大点即为材料的屈服强度,最大点后的应力下降即为材料的延展性能。

三、实验步骤。

1. 将金属试样固定在拉伸试验机上,对试样施加拉伸力。

2. 记录拉伸试验机上的拉伸力和试样的伸长量。

3. 根据拉伸力和伸长量计算金属材料的应力和应变。

4. 绘制应力-应变曲线,并得到材料的弹性模量、屈服强度和延展性能参数。

四、实验数据和结果分析。

通过实验得到金属材料的应力-应变曲线如下图所示:[插入应力-应变曲线图]根据实验数据计算得到金属材料的弹性模量为XXX,屈服强度为XXX,延展性能为XXX。

五、实验结论。

通过本次拉伸实验,我们得到了金属材料的力学性能参数,这些参数对于工程设计和材料选用具有重要意义。

在实际应用中,我们可以根据金属材料的弹性模量、屈服强度和延展性能来选择合适的材料,以确保工程结构的安全可靠性。

六、实验总结。

本次实验通过拉伸试验,探究了金属材料的力学性能,得到了金属材料的应力-应变曲线和相关参数。

同时,我们也深刻认识到了金属材料在受力作用下的变形规律,对于进一步研究金属材料的力学性能具有重要意义。

七、参考文献。

[1] XXX. 金属材料力学性能测试与分析[M]. 北京,科学出版社,2008.[2] XXX. 金属材料力学性能测试方法与应用[M]. 上海,上海科学技术出版社,2010.以上是本次金属材料的拉伸实验报告,谢谢阅读。

金属拉伸实验报告

金属拉伸实验报告

金属拉伸实验报告导言:金属材料在工业界和科研领域中广泛应用,而了解金属的物理性质对于设计和制造高性能金属构件尤为重要。

本实验旨在通过对金属材料进行拉伸实验,研究其拉伸性能。

实验目的:通过金属拉伸实验,掌握金属的力学性能,包括强度、延伸性以及断裂行为,并分析其与微观组织的关联。

实验方法:本实验选取了常见的工程金属铜作为实验样品,首先将金属样品切割成标准试样。

然后,通过金属材料力学试验机进行实验,即将金属试样夹持在两个夹具之间,然后施加逐渐增加的拉力,在不断测量拉伸过程中的应力和应变的同时,记录下试样断裂之前的长度。

实验过程中,要确保试样质量恒定、环境温度稳定。

实验结果与分析:根据实验数据,我们得到了铜样品在不同拉力下的应力和应变曲线,通过分析这些数据,可以得出以下结论:1. 弹性阶段:在应力小于材料屈服强度时,金属样品表现出弹性变形特性。

应力与应变呈线性关系,即满足胡克定律。

应力-应变曲线为一条直线,斜率等于杨氏模量。

2. 屈服阶段:随着应力的增加,金属样品会在达到一定应力值时开始发生屈服变形。

此时应力-应变曲线出现明显的非线性区域,曲线出现弯曲并逐渐平缓,表示金属样品进入塑性变形阶段。

屈服强度是表征金属材料抵抗塑性变形的能力。

3. 闭口阶段:当金属样品已达到最大应力值时,应力开始急剧下降,直到最终断裂。

这个过程称为闭口阶段。

在这个阶段,金属材料已无法承受更大的应力,进一步拉伸会导致断裂。

通过实验数据的分析,我们可以计算出金属样品的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能参数。

这些数据对于制定合适的金属材料应用方案,比如结构设计和材料选型,有着重要的意义。

结论:通过本次金属拉伸实验,我们对金属材料的力学性能有了深入的了解。

金属的力学性能直接受到其微观组织的影响,因此在设计和制造金属构件时,需考虑各种因素对金属力学性能的影响。

此外,为了获得准确可靠的测试结果,实验过程中要注意控制试样形状和尺寸的一致性,并确保实验环境的稳定性。

单向静拉伸实验

单向静拉伸实验

下面由实验指导教师带领大家进入实来自室开始分组实验实验内容:
• 1)观察拉伸实验过程中拉伸曲线与试样形 状的变化及其对应关系;
• 2)用图解法测定金属材料强度指标和塑性 指标;
• 3)用引伸计测定金属材料的弹性指标。
实验难点:断后伸长率的测定
• 试样拉断后,将其断裂部分在断裂处紧密对接在一 起,尽量使其轴线位于一直线上。如拉断处形成缝 隙,则此缝隙应计人该试样拉断后的标距内。
• 断后标距L1的直测法:
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1/3L0时, 直接测量标距两端点间的距离。
• 断后标距L1的移位法:
• 如拉断处到最邻近标距端点的距离 小于或等于1/3L0时,则按下述方 法测定。
• 在长段上从拉断处O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3 (a))的一半, 得C点,或者取所余格数(奇数,图 3 (b))分别减1与加1的一半,得C 和C1点。
实验一 单向静拉伸实验
实验目的
• 拉伸实验是最重要的应用最广泛的材料力学性能实 验方法;
• 可以测定材料的弹性、塑性、强度、应变硬化和韧 性等重要的力学性能指标;
• E 、 δ、ψ、σ0.2、σb、n、we
• 还能对材料的塑性或脆性进行判别。 e 1
试验原理:
• 用拉伸力将试样拉伸,产生弹性变 形、弹塑性变形、并拉至断裂以便 测定材料受力后各阶段力学性能。
• 移 位 后 的 L1分 别 为 : AB+2BC或 AB+BC+BC1。
分析讨论
• a)所测材料是塑性材料还是脆性材料?
• b)若所测的某种材料是非脆性材料,那么 它是高塑性材料还是低塑性材料?是连续形 变强化型还是非连续形变强化型?为什么。

金属材料静态拉伸试验

金属材料静态拉伸试验

实验报告一姓名 班级学号成绩实验名称金属材料静态拉伸试验实验目的使学生进一步深入了解材料在静拉伸条件下拉伸曲线的测试,表征的主要力学性能指标,力学性能指标的计算方法、物理意义及其在工程应用中的应用。

掌握金属材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率的测试与计算方法,并了解这些指标在工程应用中的实际意义。

实验设备1、电子拉伸材料试验机一台,型号CSS-88100;2、位移传感器一个;3、刻线机一台;4、游标卡尺一把;试样示意图图1 圆柱形试样示意图试样宏观断口示意图1、 2、20#钢(正火态)宏观断口示意图 铝合金宏观断口图纤维区放射区剪切唇与轴线45度方向试验拉伸图图2 铝合金试样静拉伸断裂和断口图(断口为和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口,没有颈缩,应该为为切应力达到极限,发生韧性断裂。

)图3 20#钢(正火态)静态拉伸断裂和断口图(20#钢试样在拉断之后,断口附近明显产生颈缩。

断口处可以看出有三个区域:1.试样中心的纤维区,表面有较大的起伏,有较大的塑性变形;2.放射区,表面较光亮平坦,有较细放射状条纹;3.剪切唇,轴线成45°角左右的倾斜断口。

)原始数据记录1、表1 试样的原始始直径测量数据左 中 右 平均值 铝合金8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.7020#钢 9.90 10.00 10.00 9.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92试样的原始标距 050 L mm2、表2 铝合金拉断后标距测量数据记录(单位:mm )AB BC AB+2BC 平均12.32 23.16 58.64 58.7924.0217.4658.94铝合金拉断后的断面直径平均值 7.96mm3、 20#钢拉断后的平均标距为 uL =69.53 mm断口的直径平均值为ud =6.00 mm 。

数据处理1、20#钢(正火态)试样(有明显屈服平台的材料)20#钢正火材料试样的载荷-位移曲线见图4。

金属材料力学性能第一章 单向静拉伸

金属材料力学性能第一章 单向静拉伸



真应力――载荷除以试件的瞬时截面 积即得真应力,S=F/A 真应变――瞬时伸长量除以瞬时标距 长度即得真应变e,de=dL/L

三、真应力、真应变与工程应力、工程应 变之间的关系:
A A A0 A A0 (1 ) A0 (1 ) A0
F F S A A0 (1 ) 1
1、形变强化指数: n Hollomon方程: S = K en
描述了产生塑性变形后的真应力~应变曲线
材料的 n值与屈服强度近似成反比 如低碳钢和低合金高强度钢:n =70/s
2、形变强化容量: eb 3、形变强化技术意义 变形均匀化 抗偶然过载能力
生产上强化材料的重要手段
四、缩颈现象
1. 概念:缩颈是韧性金属材料在拉伸试验时 变形集中于局部区域的特殊现象,是应变 硬化和截面减小共同作用的结果。 B点:最大力点 局部塑性变形开始点 拉伸失稳点 塑性失稳点。
2 13
B、位错交互作用阻力
Gb
2 15
剧烈冷变形位错密度增加4-5个数 量级 ----形变强化!
C、晶界阻力----Hall—Petch公式:
k s 0 d
2 16
细晶强化
D、固溶强化
溶质原子与位错的:
弹性交互作用 电化学作用 化学作用 几何作用 间隙固溶体的强化效果比置换固溶体的大!
断裂的微观机制 解理断裂
微孔聚合型的延性断裂 纯剪切断裂 引发断裂的缘因 和断裂面的取向 正断 切断
正断是由正应力引起的,断裂面与最大主应 力方向垂直; 切断是由切应力引起的,断裂面在最大切应 力作用面内,而与最大主应力方向呈450。
抗拉强度b:
定义为试件断裂前所能承受的最大工程 应力,以前称为强度极限。取拉伸图上的最大 载荷,即对应于b点的载荷除以试件的原始截 面积,即得抗拉强度之值,记为σb

金属拉伸试验

金属拉伸试验

1)直测法 : 断裂处到最邻近标距端点的距离大
于L0/3
2)移位法 : 断裂处到最邻近标距端点的距离小
于或等于L0/3
2008.11
17
金属拉伸试验
Lμ:AO+OB+2BC
Lμ:AO+OB+BC+BC1
2008.11
18
金属拉伸试验

断面收缩率 Z --试样拉断后,颈缩处横截面的
最大缩减量与原始横截面积的百分比。
12
金属拉伸试验
根据 力一伸长曲线 测定规定非比例延伸强度。
Rp
Fp So
2008.11
13
金属拉伸试验
3、强度性能指标 (抗拉强度Rm)

抗拉强度(Rm) ---试样拉伸过程中最大试验
力所对应的应力。
Rm
2008.11
Fm So
14
金属拉伸试验
4、塑性性能指标
(断后伸长率A、屈服点伸长率Ae、最大力 下的总伸长率Agt、最大力下的非比例伸长 率Ag和断面收缩率Z)。
2008.11
6
金属拉伸试验
FeL Re L So
2008.11 7
金属拉伸试验
ReH
FeH So
ReL
2008.11
FeL So
8
金属拉伸试验
ReH
FeH So FeL So
9
ReL
2008.11
金属拉伸试验
ReH
FeH So FeL So
10
ReL
2008.11
(规定非比例延伸强度RP、规定总延伸强度Rt、
规定残余延伸强度Rr)
2008.11

金属在单向静拉伸载荷下的力学性能

金属在单向静拉伸载荷下的力学性能

⾦属在单向静拉伸载荷下的⼒学性能⾦属在单向静拉伸载荷下的⼒学性能1.1拉伸曲线及应⼒-应变曲线1.1.1 引⾔(introduction)单向静载荷拉伸试验是试验温度、应⼒状态及形变速率不变的⼀种⽅法。

该⽅法具有设备简单、操作⽅便,并且试验精度⾼、重复性好、⽤途⼴,因此在⼯业中获得⼴泛应⽤。

该⽅法可以测出材料的屈服强度(ζs)、抗拉强度(ζb)、塑性(δ,ψ)、⽐例极限(ζp)等基本⼒学性能。

这些性能对于⼯业中的设计、选材、失效分析等都是⾄关重要的,也是学习⾦属材料在其他载荷作⽤下⼒学⾏为的基础。

1.1.2 拉伸曲线种类(kinds of tensile curves)拉伸曲线根据表达⽅式不同可分为三种:(1) 载荷(⼒)-伸长曲线(见图1.1)(F-ΔL)(2) (⼯程)应⼒-应变曲线(见图1.2)常简称为应⼒-应变曲线(ζ-ε)(3) 真应⼒-真应变曲线(见图1.3)(s-e)图 1.1低碳钢载荷(⼒)-伸长曲线图 1.2低碳钢应⼒-应变曲线图 1.3 真应⼒-真应变曲线三种曲线的关联:(1)载荷-伸长曲线与(⼯程)应⼒-应变曲线在形状是很相似的。

这是因为应⼒-应变曲线来源为:ζ=F/A0ε=ΔL/L0(1)式中:A0:拉伸试样原始横截⾯积(m2)L0:拉伸式样原始标距(m)由于A0、L0均为定值,因此应⼒-应变曲线是F-ΔL曲线在相应坐标缩放⼀定倍数。

(2)真应⼒-真应变曲线来源:S=F(t)/A(t) de=dl/l(t) (2)式中:F(t)、A(t)、l(t)分别为t时刻载荷(⼒)、试样横截⾯积及长度。

de、dl分别为试样在t时刻的真应变和伸长量。

(3)真应⼒-真应变与应⼒-应变曲线之间关系在均匀塑变之前,有如下关系:S=F(t)/A(t)=F f/A f= (F f/A0)·(L f/L0)=ζ·(1+ε) (3)(A0 L0=A f L f L f/L0=( L f-L0+ L0)/ L0=1+Δl/L0)e=∫L0Lf de=∫L0Lf dl/l=㏑L f/L0=㏑(1+ε) (4)上两式中L f、A f、F f分别表⽰试样断裂后的长度、横截⾯积和载荷。

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实验19 金属的单向静拉伸实验
一、实验目的
1.了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。

2.掌握金属拉伸性能指标的测定方法
3. 熟悉标准光滑及缺口拉伸试样的规范。

二、拉伸性能指标测定方法概述
本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。

根据国家标准GB228-76《金属拉力试验法》,上述性能指标的测定方法如下:
1、屈服点试样在拉伸过程中,载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点
式中,P S为屈服点的载荷,F为试样标距部分原始截面积。

P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。

(1)指针法;当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。

(2)图示法:在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。

2、屈服强度;
对于无明显物理屈服现象的材料,则应测定其屈服强度σ0.2。

σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2%时的应力。

屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。

3、抗拉强度σb
将试样加载至断裂,自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb,Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。

4、伸长率δ
伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比,即δ=(Lk-L0)/ L0*100%。

Lk和L0分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度(mm)。

由于试样断裂位置对δ有影响,其中以断在正中的试样伸长率最大。

因此,测量断后标距部分长度Lk时。

规定以断在正中试样的Lk为标准,若不是断在正中者,则应换算到相当于正中的Lk。

为此,试样在拉伸前应将标距部分划为10等分,划上标记。

测量时分为两种情况:
(1)如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3,可直接测量断后两端点的距离为Lk。

(2)如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3,要用移位法换算Lk。

5、断面收缩率Ψ
断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。


式中,F0和F k分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2)。

测定F k的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径,然后取其算术平均值。

三、实验设备、仪器和试样
1、设备和仪器(1). 液压式万能材料试验机或机械传动式拉力试验机。

(2). 用X一Y函数记录仪绘制拉伸曲线的仪器;a. 载荷传感器和位移传感器:
b. 动态应变仪;
c. X—Y函数记录仪。

(3). 用引伸计法绘制拉伸曲线的仪器:引伸计。

(4). 游标卡尺、手锤、冲头等。

2、试样
试样尺寸及加工精度在GB228-76中有具体规定,但试样头部形状及尺寸可视试验夹头要求而定。

一般长30~40mm,图中标明为最短长度。

本实验采用圆柱试样,如图所示,为具有不同缺口的试样和光滑试样。

试样的材料及热处理状态为:20钢或45钢调质状态。

光滑拉伸试样图缺口拉伸试样图
四、实验步骤
1、了解拉伸试验机结构、基本原理;学习设备操作规程、安全事项和操作方法;调整好所用设备。

2、将领取的试样打上印记,测量试样尺寸,在试样标距上打冲眼,并用划针或封线机画线,测量标距距离。

对于缺口试样测定试样缺口处直径,计算有效面积,并将各试样的原始数据列表记录。

3、安装试样,按操作规程进行试验,记录相应的值。

4、测量拉断试样的Lk及Fk;处理拉伸曲线,分别求出Ps、P0.2及P b值,列成表格记录下来。

5、计算试验结果。

对于缺口试样,观察试样断口,目测纤维区所占面积的百分数,并画断形貌示意图。

五、实验报告
1、简述试验目的。

2、实验材料
3、实验原理
4、实验步骤
5、计算各试样的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。

(附有拉伸曲线)。

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