



一,應用萬能材料試驗機做拉伸試驗的詳細講解:
拉伸實驗是材料力學實驗中最重要的實驗之一。任何一種材料受力后都要產生變形,變形到一定程度就可能發生斷裂破壞。材料在受力——變形——斷裂的這一破壞過程中,不僅有一定的變形能力,而且對變形和斷裂有一定的抵抗能力,這些能力稱為材料的力學機械性能。通過拉伸實驗,可以確定材料的許多重要而又最基本的力學機械性能。例如:彈性模量E、比例極限Rp、上和下屈服強度ReH和ReL、強度極限Rm、延伸率A、收縮率Z。除此而外,通過拉伸實驗的結果,往往還可以大致判定某種其它機械性能,如硬度等。
我們以兩種材料——低碳鋼,鑄鐵做拉伸試驗,以便對于塑性材料和脆性材料的力學機械性能進行比較。
這個實驗是研究材料在靜載和常溫條件下的拉斷過程。利用電子萬能材料試驗機自動繪出的載荷——變形圖,及試驗前后試件的尺寸來確定其機械性能。
試件的形式和尺寸對實驗的結果有很大影響,就是同一材料由于試件的計算長度不同,其延伸率變動的范圍就很大。例如:
對45#鋼:當L0=10d0時(L0為試件計算長度,d0為直徑),延伸率A10=24~29%,當L0=5d0時,A5=23~25%。
為了能夠準確的比較材料的性質,對拉伸試件的尺寸有一定的標準規定。按國標GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求,拉伸試件一般采用下面兩種形式:
1.1,10倍試件;
圓形截面時,L0=10d0 矩形截面時,L0=11.3
1.2,5倍試件
圓形截面時,L0=5d 矩形截面時, L0=5.65 =
d0——試驗前試件計算部分的直徑;
S0——試驗前試件計算部分斷面面積。
此外,試件的表面要求一定的光潔度。光潔度對屈服點有影響。因此,試件表面不應有刻痕、切口、翹曲及淬火裂紋痕跡等。
1.3拉伸實驗
二,試驗目的:
2.1,研究低碳鋼、鑄鐵的應力——應變曲線拉伸圖。
2.2,確定低碳鋼在拉伸時的機械性能(比例極限Rp、下屈服強度ReL、強度極限Rm、延伸率A、斷面收縮率Z等等)。
2.3,確定鑄鐵在拉伸時的力學機械性能。
三,萬能材料試驗機實驗原理:
拉伸實驗是測定材料力學性能最基本的實驗之一。在單向拉伸時F—ΔL(力——變形)曲線的形式代表了不同材料的力學性能,利用:可得到σ—ε曲線關系。
三、實驗所用的設備、儀器和工具
3.1,Zwick電子萬能材料試驗機 一臺
3.2,游標卡尺 一支
3.3,記號筆 一支
3.4,低碳鋼、鑄鐵試件 各一個
四、萬能材料試驗機的試驗步驟:
4.1,量度試件尺寸:
a:量度直徑d0。對于圓試件,在計算長度的兩端及中部三處用卡尺測量,每一處都要在兩個互相垂直的方向上量出直徑,取其直徑最小值,測量精度到±0.1mm。
b:確定計算長度L0。
在試件中間等粗的細長部分內,量取計算長度L0(按10倍或5倍試件確定)。然后用刻線機(記號筆等)把計算長度L0分成若干等分(通常是以5mm或10mm為一等分)。以便當試件斷裂不在中間時進行換算,從而求得比較正確的延伸率。但刻線時,應盡量輕微。
建議使用下列表格表1.3。
表1.3 拉伸試件原始尺寸數據記錄
材料 |
標距L0 |
直徑d0(mm) |
橫截面 | ||||||||
|
截面I |
截面II |
截面III | |||||||||
|
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 | |||
|
低碳鋼 |
100 |
10.00 |
10.02 |
10.01 |
9.98 |
10.00 |
9.99 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
78.54 |
|
鑄 鐵 |
60 |
10.02 |
10.00 |
10.01 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.02 |
10.02 |
10.02 |
78.70 |
以拉伸試驗為例,電子萬能試驗機的主要操作步驟如下:
五,萬能材料試驗機試驗注意事項:
隨時注意觀察試件在拉伸過程中的形狀變化和應力——應變曲線的變化情況。
5.1,當試件拉伸過程中,當應力——應變曲線出現平臺時載荷即到達屈服階段,在試件表面可能出現契爾諾夫滑移線。
5.2,過了屈服階段后,觀察冷作硬化現象。
5.3,當載荷到達值(Fm)時,曲線開始回落下降,密切注意試件形狀的變化,此時可看到頸縮現象。
5.4,試件拉斷后,立即停機存盤。打印出所得的拉伸圖,取下試件并量度此時的斷后標距長度Lu(如果試件是斷在計算長度之外的作廢)和頸縮處的最小直徑du。量度時將試件的兩半接在一起,使其盡量緊貼。
六,試驗結果整理和計算:
6.1,對拉伸曲線的修正。
拉伸曲線得到后,往往在開始處形成如圖3.3中所示的不規則的曲線。這是由于試驗開始時,握緊器、夾具和試件之間尚未緊密相接。并非完全由于試件變形所致。因此對此曲線要進行修正,即將拉伸圖直線部分往下延長,它與橫坐標相交,交點即為原點
6.2,根據拉伸圖的比例,找出相應的ReL,Rm。并求出:
下屈服點 ReL=強度極限 Rm= F/S
3)計算延伸率: A= (LU-L0 )/L0
試件拉斷后的殘余變形在整個長度的分布是非均勻的。在頸縮部分大,而非頸縮部分殘余變形小一些。
由此看出,斷在中間時,試件殘余變形,延伸率也。為了對同一種材料只得出一個相對穩定的值,不因斷裂的位置而異,可以將試驗所得到的殘余變形換算成相當于試件在中間斷裂時的“標準數值”此方法叫“斷處移中法”。 其延伸率應換算為
A= (S0-Su)/
其中:m及n的小格數目依具體情況而選定。
4) 斷面收縮率:
Z= (m+2n-L0)/L0×
Su——頸縮處的最小面積。
5) 拉斷時頸縮處的實際應力:
R m= L0/d0