一、实验目的
1、了解试验设备――万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用注意事项。
导电碳油
2、测定低碳钢的弹性模量E 、屈服极限s σ、强度极限b σ、断后伸长率δ和断面收缩率ϕ；
3、测定铸铁的割线弹性模量、强度极限b σ；
4、观察拉伸过程中的各种现象（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段、断裂特征等），并绘制两种材料的拉伸图（σ－ε曲线）； 5、比较塑性材料和脆性材料力学性质特点。
二、实验设备
1、RGM －4100 100kN 万能试验机
3、游标卡尺
4、钢直尺
5、标距仪机
三、试件
试件一般制成圆形或矩形截面，圆形截面形状如下图所示，试件中段用于测量拉伸变形，此段的长度o l 称为“标距”。两端较粗部分是头部，为装入试验机夹头内部分，试件头部形状视试验机夹头要求而定，可制成圆柱形（a ）、阶梯形（b ）、螺纹形（c ）。
邬婧婧
试件的尺寸和形状对杆件的强度和变形影响很大，也就影响按其均值表示的材料强度和塑性
指标。为了能正确地比较材料的机械性质，国家对试件尺寸作了标准化规定。
据此，对圆截面试样 标距为：d l 10= 和 d l 5=
对矩形截面试样 标距为：A l 3.11= 和 A l 65.5=
四、实验原理
选择实验所需的标准试件，利用标距在试件的实验段上每隔10mm 做上记号，共标记100mm 的实验段。挡风被
将试件稳固的安装在万能试验机的上下夹头内，按照要求安装好引伸计，开启试验机和控制电脑，打开操作软件，设定相关参数。再次检查所有仪器设备后，准备开始实验。启动万能试验机，当活动平台带动上夹头上升时，试件便受到拉力作用，产生拉伸变形。力和变形的大小以及P-∆L 曲线可以通过试验机的配套电脑操作软件直接显示出来。
低碳钢是典型的塑性材料，试样依次经过弹性、屈服、强化和局部变形（颈缩）四个阶段，其中前三个阶段，试件的形状是均匀变形的。在颈缩阶段，试件的局部将会急剧变细。
用试验机的自动绘图器绘出低碳钢和铸铁的拉伸图（下图 ）。对于低碳钢试件，在比例极限内，力与变形成线性关系，拉伸图上OA 是一段斜直线（实际上试件开始受力时，头部在夹头内有一点点滑动，故拉伸图最初一段是曲线），此阶段称为弹性阶段。拉伸图上BC 呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这一现象称为屈服，此阶段则称为屈服阶段。试件经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程不断发生强化，因而试样中的抗力不断增长（拉伸图上CD 曲线）。此阶段称为强化阶段。试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低（拉伸图上DE 曲线），此时可以看到试样某一段内的横截面面积显著地收缩，这一现象称为“缩颈”现象。在试样继续伸长的过程中，由于“缩颈”部分的横截面面积急剧缩小，因此，荷载读数反而降低，一直到试样被拉断。此阶段称为局部变形阶段。
铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷而突然发生断裂，没有屈服和颈缩现象，是典型的脆性材料。
低碳钢拉伸图 铸铁拉伸图
五、低碳钢拉伸实验步骤
1、试件准备 沿着低碳钢试件做好标距长度记号，并在标距的范围内用游标卡尺在标距记号的
两端及中间各取一个截面，共三个截面。每个截面沿互相垂直的两个方向各测量
一次直径，取平均值。取这三个截面的最小值o d 作为计算横截面o A 的依据。虚拟演播室系统方案
2、安装试件 先将试件安装在上夹头上，调节上夹头使试件移动到合适位置，再把试件下端夹
在下夹头中夹紧。缓慢加载，观察力的变化情况，以检查试件是否已夹紧，如有
打滑则需重新安装。
3、开始实验 开启试验机及配套软件，启动加载按钮使试件缓慢匀速加载，随时观察软件界面
显示拉伸过程中的各个阶段的变形特征。直至试件断裂。（各个阶段所要得到的
数据，电脑会自动保存，实验后可以调用）。
4、断后测量 将断裂后的试件从试验机上取下来，将断裂后的两段试件对齐并拼接到一起。测
量拼接后试件的标距长度以及断裂部位的直径。
保安接线排5、实验结束 仪器设备恢复原状，清理现场，从控制电脑上拷贝实验数据。检查实验记录是否
齐全，并请指导教师检查实验记录。
六、铸铁拉伸实验步骤
实验步骤与低碳钢基本相同，但拉伸图没有明显的四个阶段，只有破坏荷载b F ，而且数值较小，变形也不大。因此加载时速度一定要慢，试件断裂前没有任何预兆，断裂是突然发生的，是典型的脆性材料。最后观察断口形状，其断口形状与低碳钢有何不同，并请教师检查试验记录。光标跟随
七、实验结果处理
1、根据测得的屈服荷载s F 和最大荷载b F ，计算屈服极限s σ和强度极限b σ。
2、对于低碳钢 o s s A F =σ o
b b A F =σ 3、对于铸铁，由于没有屈服阶段，故没有屈服强度。同时，由于铸铁没有弹性阶段，因此其弹性模量为割线弹性模量。在工程计算中，通常取总应变0.1% 时εσ-曲线的割线斜率来确定。 其强度极限o
b b A F =σ
4、根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出试件的断后伸长率δ和断面收缩率ϕ。
即： %1001⨯-=o o l l l δ %1001⨯-=o
o A A A ϕ 式中：o l 和1l 分别为试件断裂前、后的标距， o A 和1A 分别为试件断裂前、后的截面面积。
5、根据实验原始数据，利用电脑软件（如Excel ，Origin 等），分别绘制低碳钢和铸铁拉伸时的应力--应变曲线（σ－ε曲线）。需注意标明实验曲线的横坐标和纵坐标的单位。
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