北京科技大学材料力学性能试验1低碳钢拉伸试验Word文件下载.docx
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划线器，标记准确到±
1%
引伸计，标距50mm
万能材料试验机WDW-200D。
主要性能指标如下：
◆最大载荷200KNI
◆试验力精度优于示值得0.5%
◆力值测量范围：
最大试验力的0.4%-100%
◆变形测量准确度：
在引伸计满量程的2%-100%范围内优于示值的1%
◆横梁位移测量：
分辨率为0.001mm
◆横梁速度范围：
0.005mm/min-500mm/min，无级，任意设定
◆夹具形式：
标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具
◆载荷传感器：
0.5级
3.试验步骤
a）给三个试样编号。
b）用游标卡尺测量试样的原始直径d0II，并检测是否满足R4标准试样公差要求III。
c）用划线器标识试样的原始标距L0。
d）装卡引伸计并安装试样。
e）调试程序并开始测试IV。
I低碳钢回火后的抗拉强度在600MPa左右，R4标准试样的直径为10mm，估计最大试验力F=600×
10−6×
π（10×
10−3）2=47kN<
200kN，故200KN满足实验需要。
14II原始直径d0测量方法为：
用游标卡尺在等直段上选取试样的两端和中央的三个截面，每一个截面沿互相垂直的两个方向测出直径，取最小直径计算截面积S0。
III按照国标GB/T228-2002规定，R4标准试样的尺寸公差为±
0.07mm，形状公差为0.04mm。
IV按照国标GB/T228-2002规定，材料弹性模量≥150000N/mm2时，应力速度最小为6（N/mm2）s-1，最大为20（N/mm2）s-1
f）
g）
h）
i）
j）
当载荷达到最大时取下引伸计V。
继续加载直至试样断裂，取下试样。
用游标卡尺测量断后最小直径du和断后标距长度LuVI。
对其他试样重复上述步骤。
处理实验数据VII
三、实验数据
1.试样原始直径测量：
试样编号
110.04
210.00
39.98表1试样原始直径测量数据试样原始直径d0/mm试样原始截面积S0/mm210.0210.0410.0210.0210.0078.5410.0010.0010.0010.0010.0078.549.9810.0010.0010.009.9878.23
1其中试样截面积S0=4πd02
由于每个试样的最大与最小直径差不超过0.04mm，故全部试样均满足R4标准试样的
公差要求。
2.试样断后直径测量：
表2试样的断后直径测量数据
试样编号试样断后直径du/mmdu平均值/mm最小截面积Su/mm2
15.705.705.765.725.725.705.7225.67
26.086.066.066.026.006.066.0528.72
35.505.525.545.585.505.5324.00
计算三个试样的断后直径测量误差：
1号试样：
∆du
（5.70−5.72）2+（5.70−5.72）2+（5.76−5.72）2+（5.72−5.72）2+（5.72−5.72）2+（5.70−5.72）2=√6−1
=0.02mm
考虑到游标卡尺的测量精度为0.02mm：
∆du==0.03mm
∆du0.03==0.5%<
1%du5.72
故测量结果满足国标GB/T228-2002中的要求。
V取下引伸计的目的是防止引伸计超出量程而损坏，取下引伸计后应变数据由位移传感器提供。
VIdu与lu测量方法为：
将试样仔细拼接在一起，使其轴线处于同一直线上测量Lu，在颈缩最小的截面上取
相互垂直的方向测量du。
VII按照国标GB/T228-2002规定，Rel，Rm在200N/mm2-1000N/mm2范围内时，修约间隔为5N/mm2，A
的修约间隔为0.5%，Z的修约间隔为0.5%。
2号试样：
∆du
（6.08−6.05）2+（6.06−6.05）2+（6.06−6.05）2+（6.02−6.05）2+（6.00−6.05）2+（6.06−6.05）2=√6−1=0.03mm
∆du=√0.03+0.02=0.04mm
∆du0.04
==0.7%<
1%du5.53故测量结果满足国标GB/T228-2002中的要求。
3号试样：
（5.50−5.53）2+（5.52−5.53）2+（5.54−5.53）2+（5.58−5.53）2+（5.50−5.53）2√=
5−1=0.03mm
∆du=√0.03+0.02=0.04m
∆du0.03
==0.5%<
1%du5.72故测量结果满足国标GB/T228-2002中的要求。
3.试样断后标距测量：
表3试样的断后标距测量数据
试样编号试样断后标距Lu/mm
169.2469.3469.2
268.2467.8668.1268.1668.123VIII-----以2号试样计算断后标距测量误差:
∆Lu
68.24-
Lu平均值/mm
69.2668.12-
（68.24−68.12）2+（67.86−68.12）2+（68.12−68.12）2+（68.16−68.12）2+（68.12−68.12）2+（68.24−68.12）2=√6−1=0.14mm<
0.25mm
4.由试验机直接得到的数据：
表4由试验机直接得到的测量数据
123
VIIIIX
下屈服强度Rel/Mpa测量数据修约数据284.8285279.2280353.3355IX抗拉强度Rm/Mpa
测量数据修约数据437.4435446.9445568.0570
3号试样为低碳钢淬火试样，在拉伸过程在试样等直段头部断裂，故无法获得断后标距数据。
3号试样位低碳钢淬火试样，无明显屈服平台，故采用Rρ0.2位屈服强度
四、数据处理
1.屈服强度与抗拉强度
屈服强度（下屈服强度）与抗拉强度由试验机直接读出三个试样的屈服强度与抗拉强度数据已经列于表4中。
2.断后伸长率
Lu−L0A=L0
试样1：
L0=50.0mm，Lu=69.26mm
A=
试样2：
L0=50.0mm，Lu=68.12mm
A=68.12−50.0=36.2%修约后，A=36.0%50.069.26−50.0=38.5%修约后，A=38.5%50.0
试样3：
无法获得断后标距，故无法计算断后伸长率。
3.断面收缩率
Z=
S0=78.54mm2，Su=25.67mm2
Z=78.54−25.67=67.3%修约后，Z=67.5%78.54S0−SuS0
S0=78.54mm2，Su=28.72mm2
Z=78.54−28.72=63.4%修约后，Z=63.5%78.54
S0=78.23mm2，Su=24.00mm2
Z=78.23−24.00=69.3%修约后，Z=69.5%78.23
4.应变硬化指数与应变硬化系数
真应力：
S=σ（1+ε）
真应变：
e=∫
均匀塑性变形服从Hollomon公式：
S=Ken
lnS=lnK+nlne
从应力-应变曲线的均匀塑性变形阶段选取部分数据点，求得lnS和lne，lnS-lne曲线的斜率就是应变硬化指数n，截距是lnK，由lnK即可求得应力应变系数K。
dl（1+ε）=lnll0l
根据载荷-变形数据X，计算应力应变数据，做出应力应变曲线（图1），选取应变在4.4%～13.4%之间的1360组数据（此阶段对应均匀塑性变形阶段），计算对应的真应力、真应变，做出lnS-lne曲线，使用origin进行线性拟合，结果如图2所示。
图1试样1拉伸过程的应力应变曲线
图2试样1的lnS-lne拟合直线图
拟合直线方程为：
lnS=0.263lne+6.738，线性相关系数R2=0.9971，由线性拟合结果可知，应变硬化指数n=0.263，应变硬化系数K=e6.738=857MPaX数据来源为WDW-200D万能力学试验机所得载荷-变形数据，取下引伸计前变形数据由引伸计提供，取下引伸计后由位移传感器提供。
根据载荷-变形数据，计算应力应变数据，做出应力应变曲线（图3），选取应变在4.0%～12.0%之间的1288组数据（此阶段对应均匀塑性变形阶段），计算对应的真应力、真应变，做出lnS-lne曲线，使用origin进行线性拟合，结果如图4所示。
图3试样2拉伸过程的应力应变曲线
图4试样2的lnS-lne拟合直线图
lnS=0.268lne+6.7709，线性相关系数R2=0.9972，由线性拟合结果可知，应变硬化指数n=0.268，lnK=6.7709，应变硬化系数K=e6.709=872MPa
根据载荷-变形数据，计算应力应变数据，做出应力应变曲线（图5），选取应变在0.14%～
1.35%之间的508组数据（此阶段对应均匀塑性变形阶段），计算对应的真应力、真应变，做出lnS-lne曲线，使用origin进行线性拟合，结果如图6所示。
图5试样3拉伸过程的应力应变曲线
图6试样3的lnS-lne拟合直线图
lnS=0.205lne+7.043，线性相关系数R2=0.9994，由线性拟合结果可知，应变硬化指数n=0.205，lnK=7.042，应变硬化系数K=e7.043=1145MPa
五、误差分析
1.屈服强度
ReL=
有：
∆ReL∆P∆S0∆P∆d0=+=+2∙ReLPS0Pd0
试验机的试验力准确度优于0.5%，故
∆P≤0.5%P
游标卡尺的最小分辨率：
∆d0=0.02mm
所以：
∆ReL≤ReL∙（0.5%+2∙
d0=10.00mm，ReL=284.8MPa
∆ReL≤284.8MPa×
（0.
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