【大学课件】金属材料的拉伸实验

金属材料的拉伸实验拉伸实验是金属材料力学性能测试中最基础的实验之一实验目的材料性能测试方法数据分析了解金属材料在拉伸载荷下的力学性能掌握金属材料拉伸试验的操作步骤和方法学习如何从应力应变曲线中获取材料的力-学性能指标实验原理拉伸试验应力-应变曲线拉伸试验是金属材料力学性能测通过拉伸试验测得的应力应变曲-试中最基本的方法之一，通过对线是材料力学性能的重要表征，试样施加单向拉伸载荷，测定材可以反映材料在拉伸载荷作用下料的应力应变关系，从而获得材的变形特性，包括弹性变形、屈-料的强度、塑性、硬度等力学性服变形和断裂变形等能指标力学性能指标拉伸试验可以测定材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率等力学性能指标，这些指标对于评估材料的强度、塑性和韧性等方面具有重要意义实验仪器拉伸实验常用的仪器包括拉伸试验机•游标卡尺•千分尺•显微镜•试样制备切割1根据标准尺寸，使用切割机或锯子将材料切割成试样打磨2使用砂纸或研磨工具将试样表面打磨平整，去除毛刺和氧化层加工3根据需要，使用车床或铣床等加工设备加工出试样上的标准尺寸的圆形或矩形截面试样尺寸直径长度试样直径通常为毫米，以确保测试结果的可靠性和可重复性试样长度通常为毫米，以提供足够的测试区域和避免过早5-1050-100断裂试验方法试样安装1将试样夹持在拉伸试验机的夹具中加载2以恒定速度加载，直到试样断裂数据记录3记录加载力，伸长量和断裂信息应力应变曲线的特征-应力应变曲线反映了材料在拉伸载荷作用下的力学行为它可以-帮助我们了解材料的强度、塑性、韧性等重要的力学性能典型的应力应变曲线通常包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、-颈缩阶段和断裂阶段弹性模量的测定弹性模量材料抵抗弹性变形的能力E测定方法从应力应变曲线线性段的斜率计-算公式E=σ/ε单位帕斯卡Pa屈服强度的测定

0.2%Rsubp

0.2/sub

0.2%偏移法符号根据标准，从弹性变形阶段的直线部用表示，单位为Rp

0.2MPa分平行移动应变，与应力应变

0.2%-曲线的交点即为屈服强度抗拉强度的测定抗拉强度是指材料在拉伸试验中，试样断裂时的应力值断裂延伸率的测定断裂延伸率试样断裂后长度增加量与原始标距长度之比公式δ=Lf-L0/L0*100%单位%断面收缩率的测定%%断面收缩率公式断裂后试样最小截面积与原始截面积Ψ=A0-Am/A0*100%之比%意义反映材料断裂前塑性变形程度断口形貌观察观察断口形貌可以帮助判断材料的断裂机理，从而分析材料的性能和失效原因通常可以通过观察断口形貌来判断断裂是脆性断裂还是韧性断裂，以及断裂过程中是否有疲劳裂纹的形成等数据分析计算绘图12根据拉伸实验测得的数据，计绘制应力应变曲线，观察材料-算出材料的力学性能指标，如的力学行为，并进行数据分析弹性模量、屈服强度、抗拉强和结论得出度、断裂伸长率和断面收缩率分析3分析材料的力学性能指标，并与材料的微观结构和化学成分等因素进行关联分析结果讨论数据分析断口形貌分析问题探讨通过拉伸实验测得的材料力学性能参数，可通过观察断口形貌，可以判断材料断裂的方讨论实验过程中遇到的问题，并分析其原因以对材料的性能进行评价，并与理论值进行式，并分析其断裂原因，提出改进措施比较，分析其差异性影响因素材料因素试样尺寸试验条件金属材料的成分、组织结构和热处理状态试样的形状和尺寸会影响应力集中程度，试验温度、试验速度、环境湿度等因素都等都会影响其力学性能，例如屈服强度、从而影响其力学性能会对材料的力学性能产生影响抗拉强度、延伸率等实验误差分析测量仪器精度试样尺寸测量误差加载速度控制误差数据处理方法误差实验中常见问题试样断裂数据异常试样断裂位置不符合要求，需要应力应变曲线出现异常，需要检-重新测试查仪器和操作方法结果偏差实验结果与理论值偏差较大，需要分析原因并改进实验方法实验注意事项安全第一操作规范12操作过程中注意安全，戴好防严格按照实验步骤操作，避免护眼镜，避免试样飞溅伤人操作失误造成试样损坏或数据偏差数据准确3认真记录实验数据，确保数据准确可靠实验报告撰写要求实验名称实验目的准确记录实验的名称，例如金属简明扼要地阐述实验的目的，例“材料的拉伸实验如测定金属材料的力学性能指标”“”实验原理实验步骤用简洁明了的语言描述实验所依详细记录实验的具体操作步骤，据的理论基础和原理，包括相关包括仪器设备的使用方法、试样的公式和图表的制备方法、数据采集方法等实验成绩评定标准实验操作实验报告课堂表现操作熟练，规范，独立完成实验，结果准报告内容完整，逻辑清晰，条理分明，格积极参与课堂讨论，主动思考问题，能够确，数据分析合理，结论完整式规范，图表清晰，文字表达准确，无错清晰地表达自己的观点别字实验安全注意事项安全眼镜防护手套进行拉伸实验时，应佩戴安全眼镜，以保护眼睛免受飞溅的碎片或应戴上耐用且合适的防护手套，以防止与试样或设备发生接触而导化学物质的伤害致的皮肤刺激或损伤预习要求预习教材了解实验原理12认真阅读教材中关于金属材料掌握拉伸实验的基本原理和相的拉伸实验的相关内容关概念熟悉实验仪器思考实验步骤34了解实验所需的仪器设备及其提前思考实验的具体步骤和注使用方法意事项复习重点拉伸试验原理试验仪器和方法断口形貌分析应力应变曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉伸试验机、试样制备、试验步骤断裂类型、断口特征、失效分析-拉强度、断裂延伸率、断面收缩率复习思考题拉伸实验的目的是什么？试样的尺寸对实验结果有什么影响？应力-应变曲线上的各个特如何判断材料的塑性性能征点分别代表什么？？参考文献金属材料学材料力学机械设计基础总结通过本实验，我们可以更深入地了解金属材料在拉伸载荷下的力学性能，以及影响这些性能的因素实验结果可以应用于材料选择、结构设计和失效分析等方面。