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材料力学实验讲义

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§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

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

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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。 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：

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