《材料力学性能》 实验教学指导书
实验项目：1.
实验总学时：4
准静态拉伸
2. 不同材料的冲击韧性
材料科学与工程学院实验中心
工程材料及机制基础实验室
实验一 准静态拉伸
一、实验目的
1．观察低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）在准静态拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。
2．测定低碳钢的屈服极限σs，强度极限σb，断后延伸率δ和断面收缩率ψ。 3．测定铸铁的强度极限σb。
4．比较低碳钢和铸铁的力学性能的特点及断口形貌。 二、概述
静载拉伸试验是最基本的、应用最广的材料力学性能试验。一方面，由静载拉伸试验测定的力学性能指标，可以作为工程设计、评定材料和优选工艺的依据，具有重要的工程实际意义。另一方面，静载拉伸试验可以揭示材料的基本力学行为规律，也是研究材料力学性能的基本试验方法。
静载拉伸试验，通常是在室温和轴向加载条件下进行的，其特点是试验机加载轴线与试样轴线重合，载荷缓慢施加。
在材料试验机上进行静拉伸试验，试样在负荷平稳增加下发生变形直至断裂，可得出一系列的强度指标（屈服强度?s和抗拉强度?b）和塑性指标（伸长率δ和断面收缩率ψ）。通过试验机自动绘出试样在拉伸过程中的伸长和负荷之间的关系曲线，即P—Δl曲线，习惯上称此曲线为试样的拉伸图。图1即为低碳钢的拉伸图。
试样拉伸过程中，开始试样伸长随载荷成比例地增加，保持直线关系。当载荷增加到一定值时，拉伸图上出现平台或锯齿状。这种在载荷不增加或减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫屈服，屈服阶段的最小载荷是屈服点载荷Ps，Ps除以试样原始横截面面积Ao即得到屈服极限?s：
?s?Ps A0试样屈服后，要使其继续发生变形，则要克服不断增长的抗力，这是由于金属材料在塑性变形过程中不断发生的强化。这种随着塑性变形增大，变形抗力不断增加的现象叫做形变强化或加工硬化。由于形变强化的作用，这一阶段的变形主要是均匀塑性变形和弹性变形。当载荷达到最大值Pb后，试样的某一部位截面积开始急剧缩小，出现“缩颈”现象，此后的变形主要集中在缩颈附近，直至达到
Pb试样拉断。Pb除以试样原始横截面面积A0即得到
强度极限（抗拉强度）?b：
?b?PbA0
拉伸试验还可得到塑性指标，即伸长率δ和断面收缩率ψ
伸长率?——拉断后的试样标距部分所增加的长度与原始标距长度的百分比，即
??l1?l0?100% l0式中 l0—试件原始标距，为100㎜，l1—试件拉断后标距长度。
断面收缩率ψ——为了测定低碳钢的断面收缩率，试件拉断后，在断口处两端沿互相垂直的方向各测一次直径，取平均值d1计算断口处横截面面积，再按下式计算面积收缩率：
??A0?A1?100% A0
式中 A0—试件原始横截面面积 A1—试件拉断后断口处最小面积。
试件开始受力时，由于头部在夹头内滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。分析时应将直线段延长与横坐标相交于0点，作为坐标原点。OA段为弹性阶段载荷与变形成正比，B＇C段为屈服阶段，CD段为强化阶段，DE段为颈缩阶段，至E点试件被拉断。
铸铁的拉伸图如图2所示。铸铁试件在承受拉力变形极小时，就达到最大载荷而突然发生断裂。它没有屈服和颈缩现象，故在拉伸时，一般只能测定其强度极限?b，试件沿横截面断裂。
?b?Fb A0
图1 图2
材料力学性能实验(2个)讲解
