低碳钢的拉伸实验实验方案

实验一低碳钢的拉伸实验一、实验目的和要求1.了解电子万能试验机的工作原理，熟悉其操作步骤和正确的使用方法，并学会正确使用材料力学参数测试软件。2.观察低碳钢试件在拉伸过程中的各种现象，绘制LF曲线。3.测定低碳钢试件的弹性性能E屈服性能指标屈服点σs上屈服点σsU（ReH）下屈服点σsL（ReL）强度性能指标σb（Rm）断后伸长率A断面收缩率Z二、实验设备和试件CSS-44000万能试验机、电脑、材料参数测试软件、打印机、应变片式引伸计、游标卡尺、试样打点机。本次金属材料拉伸实验所用材料为低碳钢，试件规格形状如图1.1所示。图中工作段长度0l称为标距，试件的拉伸变形量即由该段变形来测定，试件头部较粗，以便装入试验机的夹头内。图1.1低碳钢试件规格三、实验原理及方法1.弹性性能对于低碳钢试件，从图1.2中可以看出，当载荷在符合胡克定律的弹性变形范围之内时，在拉伸图上该段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成线性比例关系，材料处于弹性状态。在弹性范围内，在试件上安装测量轴向伸长的引伸仪，加载即可得到引伸仪在标距范围内的轴向伸长量。弹性模量的计算方法详述如下：取“力—变形”曲线线段上的两个点，对应的力和变形量的值分别为1F，2F；1L，2L。由轴向拉伸作用下的变形公式0011ESLFL，0022ESLFL，软件根据计算式2012012012012)()(4)()(dLLLFFSLLLFFE计算得到弹性模量值。图1.2低碳钢拉伸曲线2．屈服强度指标当载荷增加到上屈服点时，实验力值不变或突然下降到某点，然后在小的范围内摆动，这时变形增加很快，载荷增加很慢，说明材料产生了屈服。与上屈服点相应的应力叫上屈服极限，与下降后的点相应的应力叫下屈服极限，因下屈服极限比较稳定，所以材料的屈服极限一般规定按下屈服极限取值。以下屈服点相对应的载荷值eLF除以试件的原始截面积A，即得到低碳钢的屈服极限eLR，AFReLeL/。3．抗拉强度指标当载荷达到最大值mF时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面收缩，即出现“颈缩”现象。此时记下最大载荷值mF，用mF除以试件的原始截面积A，就得到低碳钢的强度极限mR，AFRmm/。在试件发生颈缩后，由于截面积的减小，载荷迅速下降，然后试件断裂。4．塑性指标断面收缩率Z试样拉断后，其颈缩处横截面面积的最大减缩量(S0-Su)与原始截面积(S0)之比的百分数%10000SSSZu。对于圆形截面，只需测出断口处的最小直径du（一般从相互垂直方向测两次，取平均值）后，即可求出Su。断后伸长率A断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距(L0)的百分比%10000LLLAu。四、实验步骤1.试件打点：取一根低碳钢棒材试件，利用打点机在试样的平直段均匀打出十一个点，每两点间的距离为10mm，则原始标距0L为100mm。3.打开主机控制箱电源后打开电脑，运行材料力学参数测试软件，单击“联机”图标，将软件和万能试验机联机。4.实验参量设置：在软件的试验条件设置向导进行条件设置：数据文件名设为：低碳钢拉伸试验；输入试样的初始标距和初始直径，分别为100mm和初始直径测量值；选择“要计算的项目”为：上屈服力、下屈服力、最大力、上屈服点、下屈服点、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率、弹性模量；实验速度设为7mm/min；数据跟踪方式：力—位移；实时曲线坐标范围设置为默认设置。选择显示的坐标体系中横坐标为“位移（mm）”，纵坐标为“力（kN）”。5.装夹低碳钢试件6.开始实验：实验前要对所有实验显示进行清零，在材料力学参数测试软件中单击“开始实验”。可以看到力在连续加载，“力—位移”曲线也在屏幕上逐渐显示出来。当加载的力达到最大后，可以看到试样变形明显加快，很快试样就被拉断。7．卸载并取下试样。8.断后试样参数确定：利用游标卡尺测得的断后标距uL为mm。缩颈最小处相互垂直的两个方向上直径的测量值为mm和mm。在软件中输入上述测量值，可得到要求计算的物理量的值。9.打印：单击“结果”下拉菜单中的“打印”，可得到试样的拉伸曲线以及要计算的各个物理量。10.单击“脱机”图标，完成实验。