拉伸实验
一．实验目的
1．学习液压万能实验机的构造原理，并进行操作练习。 2．确定低碳钢的流动极限（屈服极限）缩率。
、强度极限
、延伸率和面积收
3．确定铸铁的强度极限。
4．观察材料在拉伸过程中所表现的各种现象。
二．实验仪器
液压式万能实验机，游标卡尺。
三．实验原理
塑性材料和脆性材料在拉伸时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍) 四．实验步骤 1． 铸铁实验
(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。
(2) 按下油泵\"开\"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵\"停\"，关闭送油阀。
(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。
(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之靠近主指针，并调整好自动绘图装置。
(5) 按下油泵\"开\"，打开送油阀，开始加载。 (6) 在试件断裂以后，记下试件的极限荷载
。
(7) 试件断裂后，立即按下油泵\"停\"，关闭送油阀。
(8) 取下试件，打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。
2． 低碳钢实验
(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。在试件中部用红铅笔作一个5或10长的标距（两端画上圆圈标记）。
(2) 按下油泵\"开\"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵\"停\"，关闭送油阀。
(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。
(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之与主指针对齐，并调整好自动绘图装置。
(5) 按下油泵\"开\"，打开送油阀，开始加载。
(6) 在试件受拉的过程中，注意示力盘指针的移动和自动绘图纸上曲线的轨迹，观察流动现象（主指针来回摆动），记录材料在流动时的荷载（取流动时荷载的下限）。
(7) 在荷载超过流动极限以后，记下试件的极限荷载注意观察试件的颈缩现象。
(8) 试件断裂后，立即按下油泵\"停\"，关闭送油阀。
。在试件断裂以前，
(9) 取下试件，将试件断裂后的两部分重新合拢，量取试件断裂后的标距长度和断口处的最小直径(互相垂直地测量2次)。
(10) 打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。
五．实验记录
低碳钢 试件 实验前 实验后 铸铁 实验前 实验后 (请描述断口) 形 状 直径(第1次) 直径(第2次) 直径(第3次) 计算长度 流动荷载 极限荷载 (请描述断口) 无 无 无
无 六．预习思考题
1) 为什么拉伸试件两端较粗,中间较细？中间和两端采用光滑曲线过渡，而不是直角连接？
这样便于试件的安装，中间和两端采用光滑曲线是为了防止应力集中而导致扭断。
2) 在试件夹紧后，能不能启动控制下夹头的电动机？为什么？
若试件已经夹紧或已经受力，这时，不能再开动电动机，否则就造成下夹头对试件加载，以至损伤机件。
3) 在实验开始时，为什么先将活动平台升起一定高度？
让活塞先升起来，消除油缸内的摩擦力。然后在调零点，试验时可得较准确的实验数据。
4) 分析试件在拉伸状态下各点的主应力大小和方向。
拉伸状态下，各点的主应力方向应沿着轴线方向，其每个垂直于受力方向的截面上的应力和应与外力相等。
5) 什么是屈服点？在拉伸实验中应该如何读取屈服荷载？如果没有明显的屈服点应该怎样处理？
试样在拉伸时，应力超过材料弹性极限后，材料刚要开始发生塑性形变的最小应力叫做屈服点。材料表面出现45°方向的滑移线时的载荷即为屈服载荷。取极限强度的85%作为屈服点。
6) 在低碳钢拉伸实验中，在试件中部作了一个5或10长的标距，这是用来干什么的？如果拉伸试件是矩形截面，其标距的长度是多少？
为了使实验测得的结果可以相互比较，试件必须按国家标准作成标准试件，即L=5d或10d。
如果拉伸试件是矩形截面L=11.3√A或5.65√A,A为截面面积。
7) 如果拉伸试件是屈服失效，请用最大剪应力理论分析一下试件可能的断口形状。
最大剪应力应是与试件断面平行，如果是屈服失效，则端口形状应是平面。 8) 如果拉伸试件是断裂失效，请用最大拉应力理论分析一下试件可能的断口形状。
根据最大拉应力理论，如果试件是断裂失效，则会出现α=45°时，拉应力最大，这时断口形状应是45°斜面。
9) 什么是塑性材料？什么是脆性材料？(如果在你做的其它实验中也有此题，回答一次即可)
伸长率δ＞5%的材料称为塑性材料，伸长率δ＜5%的材料称为脆性材料。
七．分析思考题
1) 拉伸实验中你是怎样测量试件直径的？为什么采用这种方法？你有其它方法测量直径吗？你的依据是什么？
利用游标卡尺，在试件上三个不同位置各垂直测量两次直径，取其平均值的最小值作为试件的直径。这样做的目的是消除偶然性误差，保证试件直径测量的准确性，保证实验结果的有效性。也可以采用螺旋测微器进行同样的测量。 2) 两种拉伸试件的断口形状分别是什么样的？怎样解释这种结果？
低碳钢塑性大，拉伸时经变形——延长——断裂的过程。所以断口变形严重，细长。铸铁件塑性极差，一般不变形，断口呈突然整齐断裂。
3) 通过拉伸实验你觉得低碳钢的塑性性能如何？你的依据是什么？铸铁呢？ 低碳钢属于塑性材料，拉伸过程中有明显的屈服阶段，有明显的颈缩间断（又称断裂阶段）。铸铁属于脆性材料，拉伸过程中没有明显的屈服阶段，没有明显的颈缩间断。
4) 低碳钢的极限荷载是断裂时的荷载吗？在颈缩阶段，试件的应力是增大还是减小？
不是，此时试件已经发生缩颈，其最小截面面积小于初始测量截面面积。所需要的拉力相应减小，其应力也相应减小。
5) 在拉伸、压缩、扭转三个试验中，你已经做了那些实验？请通过这些实验，总结一下低碳钢的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。同样地，请总结一下铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。
拉伸，压缩实验。由实验数据可以得出，对于低碳钢，其抗拉强度小于抗压强度;对于铸铁，其抗拉强度小于抗压强度。
6) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请对比低碳钢和铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。举例说明其使用范围。
低碳钢属于塑性材料，在工程中有着广泛的应用。大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
铸铁属于脆性材料，其抗拉强度低，塑性性能差，但抗压能力强，价格低廉的特点凸显了其作为抗压构建材料的优越性。广泛应用与铸造机床床身、机座、缸体及轴承等受压零部件。
7) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请分析低碳钢的荷载-位移曲线有什么共同点？
低碳钢在拉伸和压缩过程中都经历屈服点，并且在图像上都有一段荷载基本不变（小范围的波动），但其长度有所变化的阶段。并且经过计算可以发现，压缩时的弹性模量和屈服极限δs都与拉伸时大致相同。 8) 对于本次实验，你的体会是什么？你有什么建议吗？
