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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