材料力学拉伸实验报告
【篇一：材料力学拉伸试验】
1－1 轴向拉伸实验 一、实验目的
1、 测定低碳钢的屈服强度rel（?s）、抗拉强度rm（?b）、断后伸长率a11.3（?10）和断面收缩率z（?）。 2、 测定铸铁的抗拉强度rm（?b）。
3、 比较低碳钢?5（塑性材料）和铸铁?5（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。 注：括号内为gb/t228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。 二、设备及试样
1、 电液伺服万能试验机（自行改造）。 2、 0.02mm游标卡尺。
3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。把原始标距段l0十等分，并刻画出圆周等分线。
4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注：gb/t228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。比例试样的原始标距l0与原始横截面积s0的关系满足l0?ks0。比例系数k取5.65时称为短比例试样，k取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k取5.65。非比例试样l0与s0无关。 三、实验原理及方法
低碳钢是指含碳量在0.3％以下的碳素钢。这类钢材在工程中使用较广，在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。 (工程应变)
（2）屈服阶段ab：在超过弹性阶段后出现明显的屈服过程，即曲线沿一水平段上下波动，即应力增加很少，变形快速增加。这表明材料在此载荷作用下，宏观上表现为暂时丧失抵抗继续变形的能力，微观上表现为材料内部结构发生急剧变化。从微观结构解释这一现象，是由于构成金属晶体材料结构晶格间的位错，在外力作用下发生有规律的移动造成的。如果试样表面足够光滑、材料杂质含量少，可以清楚地看出试样表面有450方向的滑移线。
根据gb/t228－2002标准规定，试样发生屈服而力首次下降前的最大应力称为上屈服强度，记为“reh
”；在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力称为下屈服强度，记为“rel”，若试样发生屈服而力首次下降的最小应力是屈服期间的最小应力时，该最小应力称为初始瞬时效应，不作为下屈服强度。 （4）颈缩阶段cd：应力到达强度极限后，开始在试样最薄弱处出现局部变形，从而导致试样局部截面急剧颈缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直至断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在断裂的试样上。
塑性材料和脆性材料的拉伸曲线存在很大差异。低碳钢和铸铁是工程材料中最具典型意义的两种材料，前者为塑性材料，后者为脆性材料。观察它们在拉伸过程中的变形和破坏特征有助于正确、合理地认识和选用材料。
（1）原始横截面面积（s0）的测定：圆形横截面试样，应分别在标距内两端及中部测 量直径。测量某处的直径时，应在该处测量两个互垂方向的直径，取其算术平均值。原始横截面面积s0取三处测得的最小直径计算，并至少保留4位有效数字。
根据拉断后低碳钢试样的断口直径及标距段长度确定a11.3 和z （1）原始标距l0的标记：低碳钢拉伸试样的标距段原始长度为100mm，分十等分，用划线机划细的圆周线作为标记。
（2）低碳钢断面收缩率z的测定：断裂后试样横截面的最大缩减量s0－su与原始横截面面积s0之比的百分率为断面收缩率。
测量时将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。测量圆形横截面缩颈处的最小直径计算缩颈后的试样最小横截面面积su。
（3）低碳钢断后伸长率a11.3的测定：断后标距的残余伸长lu－l0与原始标距l0之比的百分率为断后伸长率。对于比例试样，若原始标距不为5.s0，则符号a应附下标注明所使用的比例系数，例如a11.3表示原始标距l0为11.3s0的试样断后伸长率。
测量时将试样断裂部分仔细地配接在一起，应使试样二段的轴线处于同一直线上，并且断裂部分适当接触。当断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一时，标距段长度lu按要求配接后直接测量，否则应按下述移位方法测量lu。
试验前将原始标距l0细分为n等分，把每一等分的细圆周线称为标距等分标记
试验后，以符号x表示断裂后试样短的一段距离试样夹持部最近的标距等分标记，以符号y表示断裂试样长的一段的标距等分标记，
要求y与断裂处的距离最接近x与断裂处的距离，x与y之间的标距等分格数为n。
若n－n为偶数，以符号z表示断裂试样长的一段的标距等分标记，要求z与y的标距等分格数为n?n。分别测量x与y之间的距离记为xy、y与z之间的距离记为yz，2
则试样断后的标距段长度lu＝xy＋2yz，如下图（a）所示。
若n－n为奇数，以符号z’ 和z’’表示断裂试样长的一段的标距等分标记，要求z’与y的标距等分格数为n?n－1’，z与z’’的标距等分格数为1。分别测量x与y之间的距离记2
为xy、y与z’之间的距离记为y z’、z’与z’’之间的距离记为z’ z’’，则试样断后的标距段长度lu＝xy＋2y z’ ＋z’ z’’，如下图（b）所示。 xyz (a)
xyzz” (b)
四、实验步骤
1、 按要求测量试样的原始横截面面积s0。低碳钢标距段原始长度不用测量，为100mm。
铸铁不定标距，不用测量。
2、 按要求装夹试样（先选其中一根），并保持上下对中。
3、 按指导老师要求选择“试验方案” →“新建实验” → “金属圆棒拉伸实验”进行试
验，详细操作要求见电液伺服万能试验机使用说明。
4、 试样拉断后拆下试样，重新调整试验机活动台的合理高度（一般为10mm），按要求装夹
另一根试样，选择“继续实验” 进行第二根试样的拉伸试验。 6、 测量低碳钢拉断后的断口最小横截面面积su。
7、 根据低碳钢断口的位置选择直接测量或移位方法测量标距段长度lu。
8、 比较低碳钢和铸铁的断口特征。 9、 试验机复原。
五、实验数据及处理要求
1、试样直径的测量与测量工具的精度保持一致。 2、横截面面积的计算值取4位有效数字。 3
1、为什么在实验前需要测试件原始尺寸，包括哪些数据，如何测？
2、如果试件直径为10mm ,按标准短比例试件要求，标距应定为多少？
3、哪种材料需要在试件拉断后测量试件尺寸？
4、铸铁拉伸变形为什么没有屈服、强化及缩颈等阶段？
5、 测定材料屈服强度的意义？哪些材料需要测定屈服强度？
6、 应变强化是哪类材料的特点，发生在拉伸过程的哪个阶段，有何作用和意义？
【篇二：材料力学拉伸试验指导书及报告书】
材料力学试验指导书及报告书 专业： 年级： 组别： 姓名：
试验一：拉伸试验 一、内容和目的
1、测定低碳钢的屈服极限?s、强度极限?b、延伸率?和截面收缩率?；测定铸铁的强度极限?b。
2、观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图（p-△l图），由此了解试件变形过程中变形随荷载的变化规律，以及有关的破坏现象。
3、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能。 二、试验设备和量具
1、试验设备万能试验机、游标卡尺、小直尺、低碳钢和铸铁标准试件 2、标准试件尺寸：
1）圆形截面试件长度l0与截面积a0的关系：
长试件：l0/d0=10，以?10表示； 短试件：l0/d0=5，以?5表示； 2）矩形截面试件长度l0与截面积a0的关系： l0?11.3a0或
l0?5.65a0 其中， l0—初始长度， d0—初始直径， a0—初始截面面积。 试件形状如图5： 三、实验原理
材料的机械性能指标?s、?b、?、?是由拉伸破坏实验来确定的，实验时万能材料试验机自动给出载荷与变形关系的拉伸图（p-△l图）如图2所示，观察试样和拉伸图可以看到下列变形过程。
1、弹性阶段—oa 2、屈服分阶段—bc3、强化阶段—cd 4、颈缩阶段—de
图2 载荷与变形关系的拉伸图（p-△l图）