拉伸实验报告.docx

拉伸实验报告一、实验目的1、掌握如何正确进行拉伸实验的测量；2、通过对拉伸实验的实际操作，测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限6 s、 强度极限6 b、延伸率0 、截面收缩率甲；3、观察在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图（P-曲线）；4、通过适当转变，绘制真应力-真应变曲线S-e，测定应变硬化指数n，并 了解其实际意义。二、实验器材与设备1、电子万能材料试验机（载荷、变形、位移）其设备如下:睛-44200七2、变形传感器（引申仪）型 号：YJ Y-11标距 L : 50 mm量程 AL： 25mm3、拉伸试件为了使试验结果具有可比性，按GB228-2002规定加工成标准试件。其标准规格为：L0=5d0, d0=10mm。试件的标准图样如下：L工作部分标准试件图样三、实验原理与方法1、低碳钢拉伸随着拉伸实验的进行，试件在连续变载荷作用下经历了弹性变形阶段、 屈服阶段、强化阶段以及局部变形阶段这四个阶段。其拉伸力伸长曲线如下：弹性阶段屈服阶段强化阶段局部变形阶段低碳钢的拉伸力伸长曲线2、低碳钢弹性模量E的测定在已经获得的拉伸力一伸长曲线上取伸长长度约为标距的1%8%的相互 距离适当的两点（本实验选取了伸长为4%和8%的两点），读出其力和伸长带入 相关的计算公式计算出弹性模量E。&L 二P-LFIP-L. AP - LE =Gpa3、应变硬化指数n的测定在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈 服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行。这表明金属材料 有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化性能。塑性应变是硬化的原因， 而硬化则是塑性应变的结果。应变硬化是位错增值，运动受阻所致。准确全面描述材料的应变硬化行为，要使用真实应力应变曲线。因为 工程应力应变曲线上的应力和应变是用试样标距部分原始截面积和原始标 距长度来度量的，并不代表实际瞬时的应力和应变。当载荷超过曲线上最大值后， 继续变形，应力下降，此与材料的实际硬化行为不符。在拉伸真实应力应变曲线上，在均匀塑性变形阶段，应力与应变之间 符合Hollomon关系式S=Ke n式中，S为真实应力；K为硬化系数，亦称强度系数，是真实应变等于1.0时的 真实应力；e为真实应变；n为应变硬化指数。应变硬化指数n反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材 料应变硬化行为的性能指标。根据GB5028-85，应变硬化指数n的计算过程如下：首先，要绘制出真实的应力应变曲线，然后根据在塑性变形阶段下： 真应力S=F/A真应变e=AL/Le = j ' " = ln( 1 + e )/ o 丁F = SAdF = AdS + SdA = 0dSdA _才S根据塑性变形时体积不变的条件：dV =0V=ALAdLv LdA= 0dA dL 】d-二=de-A L1+s由联立求解得：S = dS q (1 + s)de此式为颈缩判据。在颈缩点S =Ke n dS /de =Kne n-1b Bb B B故：KeBn=KneBn-1即： n = eB故可求出应变硬化指数n的值。4、实验数据修约(GB228-87)测定的机械性能的数值修约，按照GB1.1-81执行。测试项目范围修约到口+J屈服点口 s W 强度极限口IMPa>200-1000MPa5 MPa>1000MPalOMPa+J延伸率40.5%>10%1%+J断面收缩率 若应力在2001000MPa月0.5%>25%5围，1%应力计算的尾数2.5，则舍去；计算的尾数N2.5或7.5，则取5；计算的尾数N7.5，则取10四、实验结果与分析1、实验所得数值结果标距直径断面收 缩率屈服强 度下屈服力最大 力抗拉强 度弹性模量断后伸 长率应变硬化指数L0dZReFelFmRmEAnmmmm%N/mmA2kNkNN/mmA210A5N/mm%100.51066.36293.323.0434.89444.22.0431.900.282、实验所得力位移曲线3、力变形曲线变形L/mm修约处理后数据整理：屈服极限6 s = 295 MPa强度极限6 b = 445 MPa延伸率 6 =66%截面收缩率 W =32%应变硬化指数n =0.28五、实验步骤1、根据GB228-2002选取标准试件；2、将试件放入电子万能材料试验机CSS-44200中（放入过程应缓慢，以免 损坏试件）并连接；3、将变形传感器接入试件中心部位并连接；4、通过微机处理系统对实验进行设定；5、开始实验，并对实验进行实时监测；6、当变形量达到5mm时，暂停加载，并将变形传感器卸下，之后继续加载;7、在接入塑性变形阶段后，可提高加载速率，试件断裂时，实验结束，对 数据进行处理。六、实验总结与心得体会通过本次实验，觉得自己更深地掌握了相关知识。对于材料性能测试中的拉 伸实验也有了进一步的了解。实验中，在仪器不断施加变载荷的情况下，试件也经历了不同的阶段。在弹 性变形阶段中，如果将所施加的力卸载，由于弹性变形是可恢复变形，所以卸载 之后的试件恢复到原样。当试件继续加载到屈服阶段时，就会产生屈服效应，我 们会发现在这一阶段当力在不断增加时，试件的变形却很小。过了屈服阶段之后， 试件就进入了均匀塑性变形阶段，在这一阶段中，随着力的不断增加，试件的变 化量也快速增加；随后发生缩颈。在实际操作过程中，我们也可以观察到明显的 缩颈现象。缩颈现象过后，试件就进入了不均匀塑性变形阶段，然后随着力的不 断增加，试件最终被拉断。在测量过程中，我们可以发现计算机所绘制的“工程应力应变曲线”与 “真实应力应变曲线”存在一定的差异。“工程应力应变曲线”中试件 在发生缩颈现象之后，在不均匀塑性变形阶段，其应力随着应变的增加而不断减 小，最后发生断裂；而在“真实应力应变曲线”中试件在发生缩颈之后，在 不均匀塑性变形阶段，其应力随着应变的增加而不断增加，最后发生断裂。这说 明，理论与实际存在着一定的差距，为了使材料具有更安全的应用范围，我们必 须经过无数次的实验来测量它的力学性能、物理性能、化学性能以及加工性能等。在实验介绍过程中，老师谈论到一些有关传感器的内容。老师说到，之所以 要使用变形传感器（引伸仪），是因为试件与设备的螺纹连接处存在公差配合， 从而使得在拉伸试件的时候存在误差，导致最后算得的数据不准确，所以为了消 除这一部分的机械误差，我们就使用变形传感器来精确测量试件的变形量。这告 诉了我们，在进行实验的时候，我们要尽可能的考虑所有的影响因素，并且想一 些方法来减小这些因素导致的测量误差，使得最后的实验结果更加精确。这样才 能更安全，更广泛的使用材料。实验过程中，我们也测得了应变硬化指数n。我们也了解到，应变硬化指数 n具有十分明显的工程意义。如金属材料的n值较大，则加工成的机件在服役的 时承受偶然过载的能力也就越大，可以阻止机件某些薄弱部位继续塑性变形，从 而保证机件安全服役。n对板材冷变形工艺也有重要影响，n大的材料，冲压性 能好，因为应变硬化效应高，变形均匀，减少变薄和增大极限变形程度，不易产 生裂纹。n值还对应变硬化效果有重要意义，n值大者，应变硬化效果更突出。 不能进行热处理强化的金属材料都可以用应变硬化的方法进行强化。在工件表面 进行局部应变硬化，如喷丸、表面滚压等，处理后可有效地提高强度和疲劳强度。 因此，在进行拉伸试验时，测量应变硬化指数n也是非常重要的。通过本次试验，我们能更好地掌握材料拉伸实验的操作流程，同时，也对材 料的部分力学性能有了进一步的了解。