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實驗一 拉伸實驗
拉伸實驗是測定材料力學性能的zui基本zui重要的實驗之一。由本實驗所測得的結果,，可以說明材料在靜拉伸下的一些性能,，諸如材料對載荷的抵抗能力的變化規(guī)律、材料的彈性、塑性,、強度等重要機械性能,，這些性能是工程上合理地選用材料和進行強度計算的重要依據。
一,、實驗目的要求
1        測定低碳鋼的流動極限 ,、強度極限 、延伸率 ,、截面收縮率 和鑄鐵的強度極限 ,。
2        觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過程中表現的現象，繪出外力和變形間的關系曲線（ 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,、實驗設備和儀器
材料試驗機,、游標卡尺、兩腳標規(guī)等
三,、拉伸試件
金屬材料拉伸實驗常用的試件形狀如圖所示,。圖中工作段長度 稱為標距，試件的拉伸變形量一般由這一段的變形來測定,，兩端較粗部分是為了便于裝入試驗機的夾頭內,。

為了使實驗測得的結果可以互相比較，試件必須按國家標準做成標準試件,，即 或 ,。
對于一般板的材料拉伸實驗，也應按國家標準做成矩形截面試件,。其截面面積和試件標距關系為 或 ,， 為標距段內的截面積。
四,、實驗方法與步驟
1,、低碳鋼的拉伸實驗：
1        試件的準備：在試件中段取標距 或 在標距兩端用腳標規(guī)打上沖眼作為標志，用游標卡尺在試件標距范圍內測量中間和兩端三處直徑 （在每處的兩個互相垂直的方向各測一次取其平均值）取zui小值作為計算試件橫截面面積用,。
2        試驗機的準備,；首先了解材料試驗機的基本構造原理和操作方法，學習試驗機的操作規(guī)程,。根據低碳鋼的強度極限 及試件的橫截面積,，初步估計拉伸試件所需zui大載荷，選擇合適的測力度盤,，并配置相應的擺錘,，開動機器，將測力指針調到“零點"，然后調整試驗機下夾頭位置,，將試件夾裝在夾頭內,。
3        進行實驗：試件夾緊后，給試件緩慢均勻加載,，用試驗機上自動繪圖裝置,，繪出外力 和變形 的關系曲線（ 曲線）如圖所示。從圖中可以看出,，當載荷增加到 點時,，拉伸圖上 段是直線，表明此階段內載荷與試件的變形成比例關系,，即符合虎克定律的彈性變形范圍,。當載荷增加到 點時，測力計指針停留不動或突然下降到 點,，然后在小的范圍內擺動,，這時變形增加很快，載荷增加很慢,；這說明材料產生了流動（或者叫屈服）與 點相應的應力叫上流動極限,，與 相應的應力叫下流動極限，因下流動極限比較穩(wěn)定,，所以材料的流動極限一般規(guī)定按下流動極限取值,。以 點相對應的載荷值 除以試件的原始截面積 即得到低碳鋼的流動極限 ， 流動階段后,，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 點至 點這一段為強化階段,。當載荷達到zui大值 （ 點）時，試件的塑性變形集中在某一截面處的小段內,，此段發(fā)生截面收縮,，即出現“頸縮"現象。此時記下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 點試件斷裂,。
關閉機器,，取下拉斷的試件,，將斷裂的試件緊對到一起，用游標卡尺測量出斷裂后試件標距間的長度 ,，按下式可計算出低碳鋼的延伸率
,。
將斷裂的試件的斷口緊對在一起，用游標卡尺量出斷口（*）處的直徑 ,，計算出面積 ,；按下式可計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,，各處的殘余伸長不是均勻分布的,。離斷口愈近變形愈大，離斷口愈遠則變形愈小,，因此測得 的數值與斷口的部位有關,。為了統一 值的計算，規(guī)定以斷口在標距長度中央的 區(qū)段內為準,，來測量 的值,，若斷口不在 區(qū)段內時，需要采用斷口移中的方法進行換算,，其方法如下：
設兩標點 到 之間共刻有 格,，如圖1-4所示,，拉伸前各格之間距離相等,，在斷裂試件較長的右段上從鄰近斷口的一個刻線 起，向右取 格,，標記為 ,，這就相當于把斷口擺在標距中央，再看 點至 點有多少格,，就由 點向左取相同的格數,，標以記號 ，令 表示 到 的長度,，則 的長度中包含的格數等于標距長度內的格數 ,，故 。
當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,，一般認為實驗結果無效，需要重作實驗,。

2,、鑄鐵的拉伸實驗：
1        試件的準備：用游標卡尺在試件標距范圍內測量中間和兩端三處直徑 取zui小值計算試件截面面積，根據鑄鐵的強度極限 ,，估計拉伸試件的zui大載荷,。
2        試驗機的準備；與低碳鋼拉伸實驗相同
3        進行實驗：開動機器，緩慢均勻加載直到斷裂為止,。記錄zui大載荷 ,，觀察自動繪圖裝置上的曲線，如圖1-3所示,。將zui大載荷值 除以試件的原始截面積 ,，就得到鑄鐵的強度極限 。因為鑄鐵為脆性材料在變形很小的情況下就會斷裂,，所以鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小,，很難測出。