实验三(一)拉伸强度测定共21页
实验三(一)拉伸强度测定
(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强 度有着非常重要的影响 。
4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为 应力-应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成5 种类型
▪ (a)的特点是软而弱。拉伸强
度低，弹性模量小，且伸长率 也不大，如溶胀的凝胶等。
t 按式(Ⅱ-3-1)计算：
t
P bd
（Ⅱ-3-1）
式中 t ——抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服
应力或偏置屈服应力，MPa；
P ——最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈 服d ——试样厚度，mm。
各应力值在拉伸应力-应变曲线上的位置见图Ⅱ-36。
▪ 2、断裂伸长率 t
图Ⅱ-3-7 Ⅲ型试样夹具
万能材料试验机
1螺杆；2-调速手轮； 3-开关；4-下夹持器； 5-上夹持器；6-测力盘； 7-记录仪
实验步骤
▪ 1、调节试样状态和实验环境 ▪ 2、记录试样情况；作标志线，记录标志 ▪ 线情况。 ▪ 3、夹持试样 ▪ 4、选定速度进行实验，记录数据
实验记录与处理
▪ 1.拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服
▪ 2、仪器、设备
(1)实验机 任何能满足实验要求的、具有多种移 动速率的实验机均可使用。
实验机示值应在每级表盘满刻度的10%～90％之 间，不得小于实验机最大载荷的4％读取，示值的 误差应在±1％之内。电子拉力实验机按有关规定 执行。
(2)形变测量装置 测量误差应在土1％之内．
(3)夹具 实验夹具移动速度应符合规定要求。测量 Ⅲ型试样时，推荐使用图Ⅱ-3-7所示的专用夹 具．也可以使用能满足实验要求的其他夹具。
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。
拉伸实验报告
拉伸实验报告篇一：拉伸试验报告ABANER拉伸试验报告[键入文档副标题][键入作者姓名][选取日期][在此处键入文档的摘要。
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]拉伸试验报告一、试验目的1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数二、试验要求：按照相关国标标准（GB/T228-XX：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。
三、引言低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。
为了测定不同热处理状态的低碳钢的力学性能，需要进行拉伸试验。
拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。
试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。
它具有简单易行、试样制备方便等特点。
拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能，并根据应力-应变曲线，确定应变硬化指数和系数。
用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能，并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比，从而得到不同热处理对低碳钢的影响。
拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准，制定相关的试验材料和设备，试验的操作步骤等试验条件。
四、试验准备内容具体包括以下几个方面。
1、试验材料与试样（1）试验材料的形状和尺寸的一般要求试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。
通过从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成样品。
但具有恒定横截面的产品，例如型材、棒材、线材等，和铸造试样可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。
原始标距与横截面积有L?kS0关系的试样称为比例试样。
国际上使用的比例系数k的值为5.65。
拉伸性能测试
拉伸性能测试（静态）拉伸性能测试主要确定材料的拉伸强度，为研究、开发、工程设计以及质量控制和标准规范提供数据。
在拉伸测试中，薄的薄膜会遇到一定困难。
拉伸试样的切边必须没有划痕或裂缝，避免薄膜从这些地方开始过早破裂。
对于更薄的薄膜，夹头表面是个问题。
必须避免夹头发滑、夹头处试样破裂。
任何防止夹头处试样发滑和破裂，而且不干扰试样测试部分的技术如在表面上使用薄的橡胶涂层或使用纱布等都可以接受。
从拉伸性能测试中可以得到拉伸模量、断裂伸长率、屈服应力和应变、拉伸强度和拉伸断裂能等材料性能。
ASTM D 638 (通用）[4]和ASTM D 882 [5](薄膜）中给出了塑料的拉伸性能（静态）。
拉伸强度拉伸强度是用最大载荷除以试样的初始截面面积得到的，表示为单位面积上的力（通常用MPa为单位）。
屈服强度屈服强度是屈服点处的载荷除以试样的初始截面面积得到的.用单位面积上的力（单位MPa)表示，通常有三位有效数字。
拉伸弹性模量拉伸弹性模量（简称为弹性模量，E)是刚性指数，而拉伸断裂能（TEB,或韧性）是断裂点处试样单位体积所吸收的总能量。
拉伸弹性模量计算如下：在载荷-拉伸曲线上初始线性部分画一条切线，在切线上任选一点，用拉伸力除以相应的应变即得（单位为MPa)，实验报告通常有三位有效数字。
正割模量（应力-应变间没有初始线性比值时）定义为指定应变处的值。
将应力-应变曲线下单位体积能积分得到TEB，或者将吸收的总能量除以试样原有厚度处的体积积分。
TEB表示为单位体积的能量（单位为MJ/m3)，实验报告通常有两位有效数字。
拉伸断裂强度拉伸断裂强度的计算与拉伸强度一样，但要用断裂载荷，而不是最大载荷。
应该注意的是，在大多数情况中，拉伸强度和拉伸断裂强度值相等。
断裂伸长率断裂伸长率是断裂点的拉伸除以初始长度值。
实验报告通常有两位有效数字。
屈服伸长率屈服伸长率是屈服点处的拉伸除以试样的初始长度值，实验报告通常有两位有效数字。
拉伸试验报告 北京科技大学
拉伸试验预习报告一、试验目的:1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数二、试验要求:按照相关国标标准（GB/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。
三、引言◆拉伸试验是评定金属材料性能的常用测量方法，可以检测强度与塑性性能。
◆拉伸试验测定的拉伸曲线还是观察金属材料塑性变形过程的良好手段。
在均匀塑性变形阶段，Hollommon公式可以较好地描述金属塑性变形规律。
该经验公式中，反映材料性能的两个参数是应变硬化系数k和应变硬化指数n。
◆低碳钢是具有良好塑性的金属，经过不同的热处理获得不同微观组织结构，因而具有不同的强度与塑性。
通过拉伸试验观察淬火、正火和退火三种不同的热处理后，低碳钢的性能与塑性参数n，k的变化。
按我国目前执行的国家GB/T 228—2002标准——《金属材料室温拉伸试验方法》的规定，在室温10℃～35℃的范围内进行试验。
将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图（图2－2所示）。
应当指出，试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形ΔL主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。
由于试样开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。
（a）低碳钢拉伸曲线图（b）铸铁拉伸曲线图图1 由试验机绘图装置绘出的拉伸曲线图低碳钢（典型的塑性材料）当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。
保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P 。
在F P 的上方附近有一点是F c ，若拉力小于F c 而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于F c 后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而F c 是代表材料弹性极限的力值。
拉伸试验
弹性模量的计算：
pDi E 2h
p 橡胶对内环表面产生的压强； Di -圆环内径；
在圆环外表面测得的或用位移传感器测定的应变
强度计算：
u pu
Di 2h
pu 环状试件破坏时的强度；
液静压加载法 －利用流体产生内压的液静压试验，克服了上述各种方法所固有的 缺点，可保证精度；然而，所需设备特殊、昂贵。
试件选择：试件为板式和环式两种。 板式试件拉伸时，要避免应力集中。
板式拉伸试件示意图
圆形拉伸试件示意图
环状试件的拉伸
对开式拉力盘拉伸法（NOL）
－是美国1955年发明用以评定纤维粗纱表面化学处理方法对玻璃纤维复合材 料强度的影响，目前，NOL圆环主要用于测定弹性模量、圆周拉伸强度和剪 切模量，现已纳入ASTM标准，并已被世界各国所采用。
根据试验的目的不同 选择不同形状、尺寸的 试件。 要测定弹性常数该选 哪一种呢？
强度呢？
板样试件的加载
各向异性杆的变形特征 －对于各向异性材料，受轴向拉伸的杆不仅沿加载方向延伸，沿横向收 缩，而且在所有平行于坐标平面的面上受剪。与各向同性材料相反。
－在约束变形条件下，出 拉伸应力外，还产生弯曲 力和剪切力，从而导致变 形不均匀。 －此时，弯曲和剪切的影 响不仅取决于被测试材料 的弹性常数，而且取决于 试样的长宽比。
接头片
改进后的夹具
正交各向异性复合材料的弹性常数的测定
一、方法 －采用两组试样试验测定弹性常数。各向弹性常数的准确测定，对分析解决平 面问 题至关重要。
二、试样的制备
1＋2 90O）切取的两组试样进行简单的 常简化为采用对x轴成 1角和 2角（
加载试验。
三、可直接测得参量
拉伸实验
拉伸试件要求 拉伸试件要求
S0=πd2/4
S0=ab
比例试件要求（国家标准规定使用短比例试件）
圆试样
矩形试样
短比例试件: L0=5d 短比例试件: L0=5.65√S0 长比例试件: L0=10d 长比例试件: L0=11.3√S0
σ
力学性能指标 ReH
Rm
强度指标:
上屈服强度
E
R eH
下屈服强度
某种金属拉伸曲线
高分子材料拉伸曲线和力学特性
高分子材料力学性能特性 高分子材料也叫高聚物，具有大分子链结构和特有的热运动。这决定了它的力学特
性——低强度（几十MPa)、高弹性低刚度(1～5GPa)，粘弹性（变形与时间有关）、重 量轻、绝缘、耐腐蚀。有热塑性材料（受热软化冷却变硬再受热又软化，成型方便）和 热固性材料（一次成形，不再软化）两种。
实验设备
1、材料试验机
3104教室：WDW－100电子万能试验机 3106教室：CSS2210电子万能试验机
2、标距50mm引伸计 3、 0.02mm游标卡尺
试件：
低碳钢φ10圆试件,铝合金φ10圆试件 ，铸铁 φ12圆试件
实验要求及安排
一．每组完成一根金属塑性材料拉伸实验
1、按要求在试件上画标距线，测量试件原始数据 2、完成拉伸实验。实验分两步进行：
=
F eH S0
抗拉强度
R eL
=
F eL S0
塑性指标:
Rm
=
Fm S0
断后伸长率 A = Lu − L0 ×100%
L0
ReL
P
ε
σ
断面收缩率 Z = S0 − Su ×100%
σ
S0
实验拉伸
测量断后标距的量具最小刻度值应不大于0.1mm。 短、长比例试样的断后伸长率分别以符号A5、A10表示。定标距试样的断后 伸长率应附以该标距数值的角注， 例如： L0＝100mm或200mm则分别以符号A100 或A200表示。
参考资料： 1. 张帆，周伟敏 编 材料性能学，上海交通大学出版社，2009年1月出版
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低碳钢退火态的力（F）~伸长（ΔL）曲线（典型的拉伸曲线）
E
F / s 0 F l 0 ( N mm 2 ) l / l 0 l s 0
F p0.2 S0
R p 0 .2
Re eL
( N mm 2 ) ； Re eH
FeH ( N mm 2 ) ； S0
2. GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》
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A
l k l k l 0 100% l0 l0
（1-8）
断后标长Lk，测量详见附录。 根据GB/ 228—2002标准，短试样( l 0 表示，长试样( l 0 6、 断面收缩率Z 试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比，称断面 收缩率Z。 测量原横截面积S0和拉断后缩颈处截面积S1后，可按公式(9)计算Z。
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图1-5 圆形比例试样
拉伸试样二端与试验机连接部分（图1-5中M处）及夹持部分，可加工成光滑 或螺纹形状，其长度由试验机的夹头来确定。 2、 试验设备 ZWICK/Roell Z020-20kN
五、
测验程序
1、 用游标卡尺度量试样工作长度(均匀长度)内二端及中央三处的直径，各处 应在二个相互垂直的方向各测量一次。取其算术平均值，选用三处中的最小平均 直径,记作试样的d0。 2、 用划线器将试样工作长度L0划成N格(每格等同距)。 3、 检查机器各部分是处于正常工作状态。 4、 在计算机中打开相关的测试程序。根据测试要求和试样尺寸，输入相关测 试参数。