實(shí)驗(yàn)一 拉伸實(shí)驗(yàn)
拉伸實(shí)驗(yàn)是測(cè)定材料力學(xué)性能的zui基本zui重要的實(shí)驗(yàn)之一,。由本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的結(jié)果,，可以說(shuō)明材料在靜拉伸下的一些性能,，諸如材料對(duì)載荷的抵抗能力的變化規(guī)律、材料的彈性,、塑性,、強(qiáng)度等重要機(jī)械性能，這些性能是工程上合理地選用材料和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的重要依據(jù),。
一,、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?br />1        測(cè)定低碳鋼的流動(dòng)極限 、強(qiáng)度極限 ,、延伸率 ,、截面收縮率 和鑄鐵的強(qiáng)度極限 。
2        觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過(guò)程中表現(xiàn)的現(xiàn)象,，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線（ 曲線）,。
3        比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能和斷口情況。
二,、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
材料試驗(yàn)機(jī),、游標(biāo)卡尺,、兩腳標(biāo)規(guī)等
三,、拉伸試件
金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)常用的試件形狀如圖所示,。圖中工作段長(zhǎng)度 稱為標(biāo)距,，試件的拉伸變形量一般由這一段的變形來(lái)測(cè)定，兩端較粗部分是為了便于裝入試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi),。

為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果可以互相比較,，試件必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做成標(biāo)準(zhǔn)試件,，即 或 。
對(duì)于一般板的材料拉伸實(shí)驗(yàn),，也應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做成矩形截面試件,。其截面面積和試件標(biāo)距關(guān)系為 或 ， 為標(biāo)距段內(nèi)的截面積,。
四,、實(shí)驗(yàn)方法與步驟
1、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)：
1        試件的準(zhǔn)備：在試件中段取標(biāo)距 或 在標(biāo)距兩端用腳標(biāo)規(guī)打上沖眼作為標(biāo)志,，用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量中間和兩端三處直徑 （在每處的兩個(gè)互相垂直的方向各測(cè)一次取其平均值）取zui小值作為計(jì)算試件橫截面面積用,。
2        試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備；首先了解材料試驗(yàn)機(jī)的基本構(gòu)造原理和操作方法,，學(xué)習(xí)試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程,。根據(jù)低碳鋼的強(qiáng)度極限 及試件的橫截面積，初步估計(jì)拉伸試件所需zui大載荷,，選擇合適的測(cè)力度盤,，并配置相應(yīng)的擺錘,，開(kāi)動(dòng)機(jī)器,，將測(cè)力指針調(diào)到“零點(diǎn)”，然后調(diào)整試驗(yàn)機(jī)下夾頭位置,，將試件夾裝在夾頭內(nèi),。
3        進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：試件夾緊后，給試件緩慢均勻加載,，用試驗(yàn)機(jī)上自動(dòng)繪圖裝置,，繪出外力 和變形 的關(guān)系曲線（ 曲線）如圖所示。從圖中可以看出,，當(dāng)載荷增加到 點(diǎn)時(shí),，拉伸圖上 段是直線，表明此階段內(nèi)載荷與試件的變形成比例關(guān)系,，即符合虎克定律的彈性變形范圍,。當(dāng)載荷增加到 點(diǎn)時(shí)，測(cè)力計(jì)指針停留不動(dòng)或突然下降到 點(diǎn),，然后在小的范圍內(nèi)擺動(dòng),，這時(shí)變形增加很快，載荷增加很慢,；這說(shuō)明材料產(chǎn)生了流動(dòng)（或者叫屈服）與 點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)力叫上流動(dòng)極限,，與 相應(yīng)的應(yīng)力叫下流動(dòng)極限，因下流動(dòng)極限比較穩(wěn)定,，所以材料的流動(dòng)極限一般規(guī)定按下流動(dòng)極限取值,。以 點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的載荷值 除以試件的原始截面積 即得到低碳鋼的流動(dòng)極限 ,， 流動(dòng)階段后，試件要承受更大的外力,，才能繼續(xù)發(fā)生變形若要使塑性變形加大,，必須增加載荷，如圖形中 點(diǎn)至 點(diǎn)這一段為強(qiáng)化階段,。當(dāng)載荷達(dá)到zui大值 （ 點(diǎn)）時(shí),，試件的塑性變形集中在某一截面處的小段內(nèi)，此段發(fā)生截面收縮,，即出現(xiàn)“頸縮”現(xiàn)象,。此時(shí)記下zui大載荷值 ，用 除以試件的原始截面積 ,，就得到低碳鋼的強(qiáng)度極限 ,。在試件發(fā)生“頸縮”后，由于截面積的減小,，載荷迅速下降,，到 點(diǎn)試件斷裂。
關(guān)閉機(jī)器,，取下拉斷的試件,，將斷裂的試件緊對(duì)到一起，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出斷裂后試件標(biāo)距間的長(zhǎng)度 ,，按下式可計(jì)算出低碳鋼的延伸率
,。
將斷裂的試件的斷口緊對(duì)在一起，用游標(biāo)卡尺量出斷口（*）處的直徑 ,，計(jì)算出面積 ,；按下式可計(jì)算出低碳鋼的截面收縮率 ，


圖1-2                                                圖1-3
從破壞后的低碳鋼試件上可以看到,，各處的殘余伸長(zhǎng)不是均勻分布的,。離斷口愈近變形愈大，離斷口愈遠(yuǎn)則變形愈小,，因此測(cè)得 的數(shù)值與斷口的部位有關(guān),。為了統(tǒng)一 值的計(jì)算，規(guī)定以斷口在標(biāo)距長(zhǎng)度中央的 區(qū)段內(nèi)為準(zhǔn),，來(lái)測(cè)量 的值,，若斷口不在 區(qū)段內(nèi)時(shí)，需要采用斷口移中的方法進(jìn)行換算,，其方法如下：
設(shè)兩標(biāo)點(diǎn) 到 之間共刻有 格,，如圖1-4所示，拉伸前各格之間距離相等,，在斷裂試件較長(zhǎng)的右段上從鄰近斷口的一個(gè)刻線 起,，向右取 格,，標(biāo)記為 ，這就相當(dāng)于把斷口擺在標(biāo)距中央,，再看 點(diǎn)至 點(diǎn)有多少格,，就由 點(diǎn)向左取相同的格數(shù)，標(biāo)以記號(hào) ,，令 表示 到 的長(zhǎng)度,，則 的長(zhǎng)度中包含的格數(shù)等于標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)的格數(shù) ，故 ,。
當(dāng)斷口非常接近試件兩端,，而與其頭部之距離等于或小于直徑的兩倍時(shí)，一般認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)效,，需要重作實(shí)驗(yàn),。

2、鑄鐵的拉伸實(shí)驗(yàn)：
1        試件的準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量中間和兩端三處直徑 取zui小值計(jì)算試件截面面積,，根據(jù)鑄鐵的強(qiáng)度極限 ,，估計(jì)拉伸試件的zui大載荷。
2        試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備,；與低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)相同
3        進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：開(kāi)動(dòng)機(jī)器,，緩慢均勻加載直到斷裂為止。記錄zui大載荷 ,，觀察自動(dòng)繪圖裝置上的曲線,，如圖1-3所示,。將zui大載荷值 除以試件的原始截面積 ,，就得到鑄鐵的強(qiáng)度極限 。因?yàn)殍T鐵為脆性材料在變形很小的情況下就會(huì)斷裂,，所以鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小,，很難測(cè)出。