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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ReH，下屈服强度ReL和抗拉强度Rm 。

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Rm。

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)

b h l0 l (b)

图1-1 试样

1

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l0，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FeH是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力FeL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Rm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：

上屈服强度ReH ：ReH?FeH （1-1） S0下屈服强度ReL：ReL?FeL (1-2 ) S0Fm （1-3） S0抗拉强度Rm： Rm?在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。

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在Fm以前，变形是均匀的。从Fm开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。

测量断后的标距部分长度Lu和颈缩处最小直径du，按以下两式计算其主要塑性指标： 断后伸长率A ：

A?Lu?L0?100% L0 （1-4）

式中L0为试样原始标距长度（名义尺寸50mm）。

由于试样的塑性变形集中在缩颈处并向两边逐渐减小，因此断口位置不同，标距部分的塑性伸长也不同。若断口在试样中部，发生严重塑性变形的缩颈段全部在标距长度内，标距长度就有较大的塑性伸长量；若断口距标距端很近，则发生严重塑性变形的缩颈段只有一部分在标距长度内，另一部分在标距长度外，因此，标距长度的塑性伸长量就小。这说明断口位置对测得的伸长率有影响，为此应用所谓移位法测定断后标距长度l1。

试验前将试样标距分成十等分。若断口到邻近标距端距离大于l03，则可直接测量标距两端点间的距离。若断口到邻近标距端距离小于或等于l03，则应用所谓移位法（亦称为补偿法）测定：在长段上从断口O点起取长度基本上等于短段格数的一段得B点，再由B点起取等于长段所余格数（偶数）之半得C点（见图1-8（a））；或取所余格数（奇数）减1与加1之半得C与C1点（见图1-8（b））；移位后的L1分别为：AO+OB+2BC或者AO+OB+BC+BC1 。

测量时，两段在断口处应紧密对接，尽量使两段轴线在一直线上。若断口处形成缝隙，

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