一,应用万能材料试验机做拉伸试验的详细讲解:
拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形,变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中,不仅有一定的变形能力,而且对变形和断裂有一定的抵抗能力,这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验,可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如:弹性模量E、比例极限Rp、上和下屈服强度ReH和ReL、强度极限Rm、延伸率A、收缩率Z。除此而外,通过拉伸实验的结果,往往还可以大致判定某种其它机械性能,如硬度等。
我们以两种材料——低碳钢,铸铁做拉伸试验,以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。
这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图,及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。
试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响,就是同一材料由于试件的计算长度不同,其延伸率变动的范围就很大。例如:
对45#钢:当L0=10d0时(L0为试件计算长度,d0为直径),延伸率A10=24~29%,当L0=5d0时,A5=23~25%。
为了能够准确的比较材料的性质,对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求,拉伸试件一般采用下面两种形式:
1.1,10倍试件;
圆形截面时,L0=10d0 矩形截面时,L0=11.3
1.2,5倍试件
圆形截面时,L0=5d 矩形截面时, L0=5.65 =
d0——试验前试件计算部分的直径;
S0——试验前试件计算部分断面面积。
此外,试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此,试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。
1.3拉伸实验
二,试验目的:
2.1,研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。
2.2,确定低碳钢在拉伸时的机械性能(比例极限Rp、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延伸率A、断面收缩率Z等等)。
2.3,确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。
三,万能材料试验机实验原理:
拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时F—ΔL(力——变形)曲线的形式代表了不同材料的力学性能,利用:可得到σ—ε曲线关系。
三、实验所用的设备、仪器和工具
3.1,Zwick电子万能材料试验机 一台
3.2,游标卡尺 一支
3.3,记号笔 一支
3.4,低碳钢、铸铁试件 各一个
四、万能材料试验机的试验步骤:
4.1,量度试件尺寸:
a:量度直径d0。对于圆试件,在计算长度的两端及中部三处用卡尺测量,每一处都要在两个互相垂直的方向上量出直径,取其直径最小值,测量精度到±0.1mm。
b:确定计算长度L0。
在试件中间等粗的细长部分内,量取计算长度L0(按10倍或5倍试件确定)。然后用刻线机(记号笔等)把计算长度L0分成若干等分(通常是以5mm或10mm为一等分)。以便当试件断裂不在中间时进行换算,从而求得比较正确的延伸率。但刻线时,应尽量轻微。
建议使用下列表格表1.3。
表1.3 拉伸试件原始尺寸数据记录
材料 |
标距L0 |
直径d0(mm) |
横截面 | ||||||||
截面I |
截面II |
截面III | |||||||||
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 | |||
低碳钢 |
100 |
10.00 |
10.02 |
10.01 |
9.98 |
10.00 |
9.99 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
78.54 |
铸 铁 |
60 |
10.02 |
10.00 |
10.01 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.02 |
10.02 |
10.02 |
78.70 |
以拉伸试验为例,电子万能试验机的主要操作步骤如下:
五,万能材料试验机试验注意事项:
随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力——应变曲线的变化情况。
5.1,当试件拉伸过程中,当应力——应变曲线出现平台时载荷即到达屈服阶段,在试件表面可能出现契尔诺夫滑移线。
5.2,过了屈服阶段后,观察冷作硬化现象。
5.3,当载荷到达值(Fm)时,曲线开始回落下降,密切注意试件形状的变化,此时可看到颈缩现象。
5.4,试件拉断后,立即停机存盘。打印出所得的拉伸图,取下试件并量度此时的断后标距长度Lu(如果试件是断在计算长度之外的作废)和颈缩处的最小直径du。量度时将试件的两半接在一起,使其尽量紧贴。
六,试验结果整理和计算:
6.1,对拉伸曲线的修正。
拉伸曲线得到后,往往在开始处形成如图3.3中所示的不规则的曲线。这是由于试验开始时,握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。并非完全由于试件变形所致。因此对此曲线要进行修正,即将拉伸图直线部分往下延长,它与横坐标相交,交点即为原点
6.2,根据拉伸图的比例,找出相应的ReL,Rm。并求出:
下屈服点 ReL=强度极限 Rm= F/S
3)计算延伸率: A= (LU-L0 )/L0
试件拉断后的残余变形在整个长度的分布是非均匀的。在颈缩部分大,而非颈缩部分残余变形小一些。
由此看出,断在中间时,试件残余变形,延伸率也。为了对同一种材料只得出一个相对稳定的值,不因断裂的位置而异,可以将试验所得到的残余变形换算成相当于试件在中间断裂时的“标准数值”此方法叫“断处移中法”。 其延伸率应换算为
A= (S0-Su)/
其中:m及n的小格数目依具体情况而选定。
4) 断面收缩率:
Z= (m+2n-L0)/L0×
Su——颈缩处的最小面积。
5) 拉断时颈缩处的实际应力:
R m= L0/d0