文档介绍：§1拉伸实验
1、概述
常温、静载作用下（应变速率W10-1）的轴向拉伸实验是测量材料力学性能中最基本、应用最广泛的实验。通过拉伸实验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的中于试件的某一局部区域，该处横截面面积急剧减小，这种现象即是“颈缩”现象，此时拉力随之下降，直至试件被拉断，其断口形状成杯锥状。试件拉断后，弹性变形消失，而塑性变形则保留在拉断的试件上。利用试件标距内的塑性变形及试件断裂时的荷载来计算材料的断裂伸长率、断面收缩率及断裂应力的估算值。
L _ L
断裂伸长率：3= — xlOO%
L。
式中，5-延伸率，原始标距，断后标距。
断面收缩率：(P = ——— X100%
A)
式中，0-延伸率，A。-原始截面面积，A/-断后最小截面面积。
断裂应力估算值：ak =Fk/Ak
式中，b.-断裂应力估算值，儿-断裂荷载，Am断裂处最小截面面积。
由延伸率5的定义可以看出，5为标距长度内延伸的均值，实际上由于试件的颈缩导致试件在标距范围内的变形并不均匀，若事先在试件表面做等长的标记，将试件分成等长的多段小标距，断裂后会发现，小标距离颈缩点越近变形越大，离颈缩点越远变形越小，且呈对称分布，最终趋于变形均匀。这样同样材质、同样直径的试件采用不同的标距进行计算时会有不同的5,为了使材料拉伸实验的结果具有可比性与符合性，国家已制订统一标准(简称国标)GB6397—86《金属拉伸试验试样》、GB228 -87《金属拉伸试验方法》。规定拉伸试件分为比例和定标距两种，表面分为经机加工试祥和不经机加工的全截面试件，通常多采用经机加工的圆形截面试件或矩形截面试件比例试样标距I。按公式 L°=Kg 确定，式中So为试件的截面面积，系数K通常为5. ,前者称为短试件，后者为长试件。对于直径为10mm的试件而言，短、长试件的标距应分等于50mm及100mm,即L° =5d° 或L°=lOdo,对应的延伸率分别定义为旗和如°。通常，延伸率小的材料多采用短标距试件，延伸率大的材料多采用长标距试件。
同样由于低碳钢试件颈缩变形的不均匀性和梯次递减的特性，同样的试件，当断口在中间时和断口在靠近边缘时会有一定的差异，这样不利于数据的相互比较，为减小由于断口位置导致的误差， GB228—87 规定：
若断口距标距端点的距离小于或等于Lo/3时，则需要用“移位法”来计算Lk。其方法是：以断点为中心，利用长段上相对应的变形格的长度加到短段已有的变形格上，使短段的计算变形格数为 N/2或N/2-1个（N为原始有效标距的个数），加上长段的N/2或N/2+1个格数的长度，就为断裂后的计算长度Lk。：金属材料塑性断裂变形示意图
L5'L4'L3'L2' IV LI L2 L3 L4 L5

在上图中，假定断口在试件的中间，则有Ll^Ll，，L2QL2', L3QL3' , L1>L2>L3 。
这样通过移位处理就可以减小由于试件断裂位置不同引起的误差。

从上图可以看出：不进行移位处理时Lk=Lad+Ldb，进行移位处理后Lk=Lad+Lcd，由于试件断裂的不均匀性可知：Lcd>Ldb,因此经移位处理后的Lk大于未移位处理的Lk,且其更接近于断点在试件中间的情形，这样有利于提高实验结果的相符性及可比性。
通过断裂应力估算值引的计算，并将其与名义拉伸强度％相比较，可以明显地看出ak > ab , 由于公式（yk^Fk/Ak中，人欠为断裂后的测量值，且试件颈缩过程中有一定的应力分布不均匀现象, 所以，b*为估算值，但其较接近真值。
这样通过对低碳钢拉伸实验过程中F-AL曲线的分析就可以得到反映低碳钢抵抗拉伸荷载的力学性能指标：屈服强度：％,抗拉强度："延伸率：房/切0,断面收缩率：（P，断裂应力："
同样通过对铸铁试件F-AL曲线的分析就可以得到反映铸铁抵抗拉伸荷载的相应力学性能指标，对于典型的脆性材料铸铁，观察其F-AL曲线可发现在整个拉伸过程中变形很小，无明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在达到最大拉力时，试样断裂。观察实验现象可发现无屈服、颈缩现象，其断口是平齐粗糙的，属脆性破坏但由于铸铁在拉伸实验过程中没有表现出塑性指标，所以，在拉伸实验过程中我们只能测得其抗拉强度：％。
4、实验方案
、测量工具及试件
YDD-1型多功能材料力学试验机（）、150mm游标卡尺、标准低碳钢、铸铁拉伸试件（图1. 1）。
YDD-1型多功能材料力学实验机