低碳钢的弹性模量实验报告.docx
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低碳钢的弹性模量实验报告
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低碳钢的弹性模量实验报告
篇一:
低碳钢拉伸实验报告
低碳钢拉伸实验报告
1实验目的
(1)观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限
?
s,强度极限?
b?
延伸率?
10和断面收缩率?
。
(2)观察低碳钢在轴向拉伸时的各种现象。
(3)观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
(4)学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。
2仪器设备和量具
电子万能试验机,单向引伸计,游标卡尺。
3试件
实验证明,试件尺寸和形状对实验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能,国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准,(gb6397-86),将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下:
本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2-1),实验段直径
d0=10mm,标距l0=100mm。
4实验原理和方法
在拉伸实验前,测定低碳钢试件的直径d0和标距l0。
实验时,首先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。
然后开动实验机,缓慢加载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线(F?
?
l曲线,见图2-3)或应力-应变曲线(?
?
?
曲线,见图2-4),随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:
(1)弹性阶段(ob段)
在拉伸的初始阶段,?
?
?
曲线(oa段)为一直线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段。
线性段的最高点称为材料的比例极限(?
p),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量e。
线性阶段后,?
?
?
曲线不为直线(ab段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(?
?
),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。
(2)屈服阶段(bc段)
超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限(?
s)。
当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成450斜纹。
这是由于试件的450斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。
(3)硬化阶段(ce段)经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能力又增强了,这种现象称为应变硬化。
若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线(如d?
d斜线),其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。
当载荷卸载到零时,变形并未完全消失,应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。
卸载完之后,立即再加载,则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。
因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。
在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限(?
b),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。
(4)颈缩阶段(ef段)
试样拉伸达到强度极限?
b之前,在标距范围内的变形是均匀的。
当应力增
大至强度极限?
b之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩。
颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在
f点断裂。
试样的断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏
的原因不仅有拉应力还有切应力。
5实验步骤
1、准备试件,测量试件的直径d0,打上明显的标记,并量出试件的标记距离l0,并取三次测量结果的平均值。
在试件中间和两端相互垂直的方向各量两次直径,取六次测量平均值来计算截面面积A0。
2、依次打开计算机、试验机,并旋转试验机外罩上的旋钮启动试验机。
3、双击桌面上的图标,进入软件操作系统。
4、点击“编辑试验方案”,编辑好试验方案。
1)力控制,150n/min,终点为27000n;2)力控制,150n/min,终点为8000n;3)力控制,150n/min,终点为29000n;4)力控制,150n/min,终点为8000n;5)位移控制,5mm/min,终点为80mm;
5、装夹拉伸试样。
通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端。
6、使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止。
7、在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移清零,夹紧下钳口,然后按下“保载”按钮。
8、装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上。
9、点击“开始”按钮,开始实验。
当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。
因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。
如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。
在实验过程中,注意观察屈服(流动)、强化,卸载规律、颈缩、断裂等现象。
10、试样拉断后,立即按“停止”按钮。
然后点取“保存数据”按钮,保存试验数据。
取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度l1,及断口处最小的直径d1,并计算断后面积A1。
11、数据处理。
生成实验数据曲线图,使用“遍历”功能记下相关数据。
实验图片
6试验结果处理
记录试件的屈服抗力Fs和最大抗力Fb。
试件断裂后,测量断口处的最小直径d1和标记距离间的距离l1。
依据测得的实验数据,计算低碳钢材料的强度指标和塑性指标。
弹性模量e?
Fl
?
lA0
Fs?
d02
强度指标:
屈服极限?
s?
,其中A0?
A04
强度极限?
b?
Fb
A0
塑性指标:
延伸率?
?
l1?
l0
?
100%l0
断面收缩率?
?
A0?
A1
?
100%A0
试件原始尺寸记录
篇二:
低碳钢拉伸实验报告
低碳钢拉伸实验报告
李慕姚1351626
1实验目的
(1)观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限
?
s,强度极限?
b?
延伸率?
10和断面收缩率?
。
观察低碳钢在轴向拉伸时的各种
现象及弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2仪器设备和量具
电子万能试验机,单向引伸计,游标卡尺。
3实验步骤
1、准备试件,测量试件的直径d0,打上明显的标记,并量出试件的标记距离l0,并取三次测量结果的平均值。
2、装夹拉伸试样。
通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端。
3、使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止。
4、在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移清零,夹紧下钳口,然后按下“保载”按钮。
5、装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上。
6、点击“开始”按钮,开始实验。
当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。
因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。
如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。
在实验过程中,注意观察屈服(流动)、强化,卸载规律、颈缩、断裂等现象。
7、试样拉断后,立即按“停止”按钮。
然后点取“保存数据”按钮,保存试验数据。
取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度l1,及断口处最小的直径d1,并计算断后面积A1。
4试验结果处理
记录试件的屈服抗力Fs和最大
抗力Fb。
试件断裂后,测量断口处的最小直径d1和标记距离间的距离l1。
依据测得的实验数据,计算低碳钢材料的强度指标
和塑性指标。
弹性模量e?
Fl
?
lA0
Fs?
d02
强度指标:
屈服极限?
s?
,其中A0?
A04
强度极限?
b?
Fb
A0
塑性指标:
延伸率?
?
l1?
l0
?
100%l0
断面收缩率?
?
A0?
A1
?
100%A0
试件原始尺寸记录
求解结果
篇三:
低碳钢拉伸时弹性模量e的测定实验
低碳钢拉伸时弹性模量e的测定实验
1实验目的
1、在比例极限内验证虎克定律;
2、学习使用单向引伸计测定钢材的弹性模量e;
3、再次熟悉电子万能试验机的使用;
4、学习拟定试验加载方案。
2仪器和设备
50Kn电子万能试验机、单向引伸计、游标卡尺。
3实验原理
①、实验原理
在比例极限内测定弹性常数,应力与应变服从虎克定律,其关系式为:
?
?
e?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
1?
上式中的比例系数e称为材料的弹性模量。
则:
p
pne?
pL0?
p?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2?
?
L?
A?
LA00L0为了验证虎克定律并消除测量中可能产生的误差,一般采用增量
法。
所谓增量法就是把欲加的最终载荷分成若干等份,逐级加载来测量
试件的变形。
设试件横截面面积为A0,引伸计的标距为L0,各级载荷
增加量相同,并等于?
p,各级伸长的增加量为?
L,则式
(2)可改写为:
p1p0增量法示意图?
pL0ei?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
3?
A0?
Li
式中下标i为加载级数?
i?
1,2,?
?
n?
;?
n为每级载荷的增加量。
由实验可以发现:
在各级载荷增量?
p相等时,相应地由引伸计测出的伸长增加量?
L也基本相等,这不仅验证了虎克定律,而且,还有助于我们判断实验过程是否正常。
若各次测出的?
L相差很大,则说明实验过程存在问题,应及时进行检查。
②、加载方案的拟定
采用增量法拟定加载方案时,通常要考虑以下情况:
(1)最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比例极限,但也不能小于它的一半,一般取屈服载荷的70%~80%,故通常取最大载荷pmax?
0.8ps;
(2)至少有4~6级加载,每级加载后应使引伸计的读数有明显的变化。
4实验操作步骤
①、依次打开计算机、变压器,并按下主机外罩上的“复位”按钮启动试验机。
②、双击桌面上的图标winwdw-pcI,进入软件操作系统。
③、点击“试验操作”,打开实验操作界面,做拉伸试验时,在软件操作系统的“控制面板”上选取“拉向”。
④、用游标卡尺测量试样的直径和标距,并记录。
在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径,在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。
取六次测量的平均值做为原始直径d0,并据此计算试件的横截面面积A0。
测量标距时,要用游标卡尺测量三次,并取三次测量结果的平均值作为试件的原始长度l0。
⑤、做实验
⑴装夹拉伸试样。
通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端;
⑵使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止;
⑶在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零,夹紧下钳口;
⑷在“控制面板”上选择“位移控制”,采用0.2mm/min的速度使横梁下降,消除预紧力,使负荷变为零;
⑸装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上;加载速度选0.5mm/min;
⑹单击“新建试样”按钮,输入试件的有关信息,包括直径(或长、宽)、标距,然后点击“新建试样”按钮,再点击“确认”。
⑺再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。
⑻单击“位移方式”,切换为“取引伸计”模式。
在取引伸计模式下,点击“开始”按钮,开始实验。
注意观察加载过程中的载荷与位移的关系曲线,是一条斜直线。
表明试件处于弹性状态,应力与应变成线性关系。
按加载方案在下表中记录各级载荷作用下的应变值。
当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。
因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。
如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。
接着材料进入强化阶段,可将加载速度调至5mm/min,继续实验直至试样拉断。
⑼试样拉断后,立即按“停止”按钮。
然后点取“保存数据”按钮,保存试验数据。
取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度l1,及断口处最小的直径d1,并计算断后面积。
⑽数据处理。
单击菜单栏中的“试验分析”,并在相应的对话中选择需要计算的项目。
然后单击“自动计算”。
需要打印时单击“试验报告”按钮,把需要输出的选项移到右侧的空白框内,在曲线类型栏中选择应力---应变曲线,单击“确定”铵钮后打印试验报告。
(11)关闭软件和试验机。
5试验结果处理
按表格中计算出的每级载荷作用下的变形增加量,根据式⑶计算每级载荷作用下的弹性常数ei,再把每级载荷作用下得到的ei求平均值:
e?
?
ei?
1ni
n?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
4?
上式中的n为加载级数。
根据实验结果,按式(4)计算的弹性模量即为最终实验结果。
6预习思考题
①.试验前为什么分别在夹紧试件前及开始加载前两次对“负荷、峰值、变形、位移、时间”等项目清零?
②.测定e值时,最大荷载如何确定?
为什么应力不能超过比例极限?
③.计算e值时为什么用?
p而不直接使用每次的加载值?
增量法的作用是什么?
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