一，應(yīng)用萬能材料試驗(yàn)機(jī)做拉伸試驗(yàn)的詳細(xì)講解：
拉伸實(shí)驗(yàn)是材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中最重要的實(shí)驗(yàn)之一。任何一種材料受力后都要產(chǎn)生變形，變形到一定程度就可能發(fā)生斷裂破壞。材料在受力——變形——斷裂的這一破壞過程中，不僅有一定的變形能力，而且對(duì)變形和斷裂有一定的抵抗能力，這些能力稱為材料的力學(xué)機(jī)械性能。通過拉伸實(shí)驗(yàn)，可以確定材料的許多重要而又最基本的力學(xué)機(jī)械性能。例如：彈性模量E、比例極限Rp、上和下屈服強(qiáng)度ReH和ReL、強(qiáng)度極限Rm、延伸率A、收縮率Z。除此而外，通過拉伸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，往往還可以大致判定某種其它機(jī)械性能，如硬度等。
我們以兩種材料——低碳鋼，鑄鐵做拉伸試驗(yàn)，以便對(duì)于塑性材料和脆性材料的力學(xué)機(jī)械性能進(jìn)行比較。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)是研究材料在靜載和常溫條件下的拉斷過程。利用電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)繪出的載荷——變形圖，及試驗(yàn)前后試件的尺寸來確定其機(jī)械性能。
試件的形式和尺寸對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有很大影響，就是同一材料由于試件的計(jì)算長(zhǎng)度不同，其延伸率變動(dòng)的范圍就很大。例如：
對(duì)45#鋼：當(dāng)L0＝10d0時(shí)（L0為試件計(jì)算長(zhǎng)度，d0為直徑），延伸率A10＝24~29%，當(dāng)L0＝5d0時(shí)，A5＝23~25%。
為了能夠準(zhǔn)確的比較材料的性質(zhì)，對(duì)拉伸試件的尺寸有一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。按國(guó)標(biāo)GB/T228-2002、GB/P7314-1987的要求，拉伸試件一般采用下面兩種形式：
1.1，10倍試件；
圓形截面時(shí)，L0＝10d0 矩形截面時(shí)，L0＝11.3
1.2，5倍試件
圓形截面時(shí)，L0＝5d 矩形截面時(shí), L0＝5.65 =
d0——試驗(yàn)前試件計(jì)算部分的直徑；
S0——試驗(yàn)前試件計(jì)算部分?jǐn)嗝婷娣e。
此外，試件的表面要求一定的光潔度。光潔度對(duì)屈服點(diǎn)有影響。因此，試件表面不應(yīng)有刻痕、切口、翹曲及淬火裂紋痕跡等。
1.3拉伸實(shí)驗(yàn)
二，試驗(yàn)?zāi)康模?
2.1，研究低碳鋼、鑄鐵的應(yīng)力——應(yīng)變曲線拉伸圖。
2.2，確定低碳鋼在拉伸時(shí)的機(jī)械性能（比例極限Rp、下屈服強(qiáng)度ReL、強(qiáng)度極限Rm、延伸率A、斷面收縮率Z等等）。
2.3，確定鑄鐵在拉伸時(shí)的力學(xué)機(jī)械性能。
三，萬能材料試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)原理：
拉伸實(shí)驗(yàn)是測(cè)定材料力學(xué)性能最基本的實(shí)驗(yàn)之一。在單向拉伸時(shí)F—ΔL（力——變形）曲線的形式代表了不同材料的力學(xué)性能，利用：可得到σ—ε曲線關(guān)系。
三、實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備、儀器和工具
3.1，Zwick電子萬能材料試驗(yàn)機(jī) 一臺(tái)
3.2，游標(biāo)卡尺 一支
3.3，記號(hào)筆 一支
3.4，低碳鋼、鑄鐵試件 各一個(gè)
四、萬能材料試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)步驟：
4.1，量度試件尺寸：
a:量度直徑d0。對(duì)于圓試件，在計(jì)算長(zhǎng)度的兩端及中部三處用卡尺測(cè)量，每一處都要在兩個(gè)互相垂直的方向上量出直徑，取其直徑最小值，測(cè)量精度到±0.1mm。
b:確定計(jì)算長(zhǎng)度L0。
在試件中間等粗的細(xì)長(zhǎng)部分內(nèi)，量取計(jì)算長(zhǎng)度L0（按10倍或5倍試件確定）。然后用刻線機(jī)（記號(hào)筆等）把計(jì)算長(zhǎng)度L0分成若干等分（通常是以5mm或10mm為一等分）。以便當(dāng)試件斷裂不在中間時(shí)進(jìn)行換算，從而求得比較正確的延伸率。但刻線時(shí)，應(yīng)盡量輕微。
建議使用下列表格表1.3。
表1.3 拉伸試件原始尺寸數(shù)據(jù)記錄
材料 |
標(biāo)距L0 |
直徑d0(mm) |
橫截面 | ||||||||
|
截面I |
截面II |
截面III | |||||||||
|
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 |
1 |
2 |
平均 | |||
|
低碳鋼 |
100 |
10.00 |
10.02 |
10.01 |
9.98 |
10.00 |
9.99 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
78.54 |
|
鑄 鐵 |
60 |
10.02 |
10.00 |
10.01 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.02 |
10.02 |
10.02 |
78.70 |
以拉伸試驗(yàn)為例，電子萬能試驗(yàn)機(jī)的主要操作步驟如下：
五，萬能材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)注意事項(xiàng)：
隨時(shí)注意觀察試件在拉伸過程中的形狀變化和應(yīng)力——應(yīng)變曲線的變化情況。
5.1，當(dāng)試件拉伸過程中，當(dāng)應(yīng)力——應(yīng)變曲線出現(xiàn)平臺(tái)時(shí)載荷即到達(dá)屈服階段，在試件表面可能出現(xiàn)契爾諾夫滑移線。
5.2，過了屈服階段后，觀察冷作硬化現(xiàn)象。
5.3，當(dāng)載荷到達(dá)值（Fm）時(shí)，曲線開始回落下降，密切注意試件形狀的變化，此時(shí)可看到頸縮現(xiàn)象。
5.4，試件拉斷后，立即停機(jī)存盤。打印出所得的拉伸圖，取下試件并量度此時(shí)的斷后標(biāo)距長(zhǎng)度Lu（如果試件是斷在計(jì)算長(zhǎng)度之外的作廢）和頸縮處的最小直徑du。量度時(shí)將試件的兩半接在一起，使其盡量緊貼。
六，試驗(yàn)結(jié)果整理和計(jì)算：
6.1，對(duì)拉伸曲線的修正。
拉伸曲線得到后，往往在開始處形成如圖3.3中所示的不規(guī)則的曲線。這是由于試驗(yàn)開始時(shí)，握緊器、夾具和試件之間尚未緊密相接。并非完全由于試件變形所致。因此對(duì)此曲線要進(jìn)行修正，即將拉伸圖直線部分往下延長(zhǎng)，它與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)即為原點(diǎn)
6.2，根據(jù)拉伸圖的比例，找出相應(yīng)的ReL，Rm。并求出：
下屈服點(diǎn) ReL＝強(qiáng)度極限 Rm＝ F/S
3)計(jì)算延伸率： A＝ （LU-L0 ）/L0
試件拉斷后的殘余變形在整個(gè)長(zhǎng)度的分布是非均勻的。在頸縮部分大，而非頸縮部分殘余變形小一些。
由此看出，斷在中間時(shí)，試件殘余變形，延伸率也。為了對(duì)同一種材料只得出一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，不因斷裂的位置而異，可以將試驗(yàn)所得到的殘余變形換算成相當(dāng)于試件在中間斷裂時(shí)的“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值”此方法叫“斷處移中法”。 其延伸率應(yīng)換算為
A＝ (S0-Su)/
其中：m及n的小格數(shù)目依具體情況而選定。
4) 斷面收縮率：
Z＝ (m+2n-L0)/L0×
Su——頸縮處的最小面積。
5) 拉斷時(shí)頸縮處的實(shí)際應(yīng)力：
R m＝ L0/d0