【大學(xué)課件】金屬材料的拉伸實驗

金屬材料的拉伸實驗拉伸實驗是金屬材料力學(xué)性能測試中最基礎(chǔ)的實驗之一。實驗?zāi)康牟牧闲阅芰私饨饘俨牧显诶燧d荷下的力學(xué)性能。測試方法掌握金屬材料拉伸試驗的操作步驟和方法。數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)如何從應(yīng)力-應(yīng)變曲線中獲取材料的力學(xué)性能指標。實驗原理拉伸試驗拉伸試驗是金屬材料力學(xué)性能測試中最基本的方法之一，通過對試樣施加單向拉伸載荷，測定材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，從而獲得材料的強度、塑性、硬度等力學(xué)性能指標。應(yīng)力-應(yīng)變曲線通過拉伸試驗測得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是材料力學(xué)性能的重要表征，可以反映材料在拉伸載荷作用下的變形特性，包括彈性變形、屈服變形和斷裂變形等。力學(xué)性能指標拉伸試驗可以測定材料的屈服強度、抗拉強度、延伸率、斷面收縮率等力學(xué)性能指標，這些指標對于評估材料的強度、塑性和韌性等方面具有重要意義。實驗儀器拉伸實驗常用的儀器包括：拉伸試驗機游標卡尺千分尺顯微鏡試樣制備1切割根據(jù)標準尺寸，使用切割機或鋸子將材料切割成試樣。2打磨使用砂紙或研磨工具將試樣表面打磨平整，去除毛刺和氧化層。3加工根據(jù)需要，使用車床或銑床等加工設(shè)備加工出試樣上的標準尺寸的圓形或矩形截面。試樣尺寸直徑試樣直徑通常為5-10毫米，以確保測試結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性。長度試樣長度通常為50-100毫米，以提供足夠的測試區(qū)域和避免過早斷裂。試驗方法1試樣安裝將試樣夾持在拉伸試驗機的夾具中2加載以恒定速度加載，直到試樣斷裂3數(shù)據(jù)記錄記錄加載力，伸長量和斷裂信息應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特征應(yīng)力-應(yīng)變曲線反映了材料在拉伸載荷作用下的力學(xué)行為。它可以幫助我們了解材料的強度、塑性、韌性等重要的力學(xué)性能。典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線通常包括彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段和斷裂階段。彈性模量的測定彈性模量(E)材料抵抗彈性變形的能力測定方法從應(yīng)力-應(yīng)變曲線線性段的斜率計算公式E=σ/ε單位帕斯卡(Pa)屈服強度的測定0.2%0.2%偏移法根據(jù)標準，從彈性變形階段的直線部分平行移動0.2%應(yīng)變，與應(yīng)力-應(yīng)變曲線的交點即為屈服強度。R_p0.2符號用Rp0.2表示，單位為MPa。抗拉強度的測定抗拉強度是指材料在拉伸試驗中，試樣斷裂時的應(yīng)力值。斷裂延伸率的測定斷裂延伸率試樣斷裂后長度增加量與原始標距長度之比公式δ=(Lf-L0)/L0*100%單位%斷面收縮率的測定%斷面收縮率斷裂后試樣最小截面積與原始截面積之比%公式Ψ=(A0-Am)/A0*100%%意義反映材料斷裂前塑性變形程度斷口形貌觀察觀察斷口形貌可以幫助判斷材料的斷裂機理，從而分析材料的性能和失效原因。通?？梢酝ㄟ^觀察斷口形貌來判斷斷裂是脆性斷裂還是韌性斷裂，以及斷裂過程中是否有疲勞裂紋的形成等。數(shù)據(jù)分析1計算根據(jù)拉伸實驗測得的數(shù)據(jù)，計算出材料的力學(xué)性能指標，如彈性模量、屈服強度、抗拉強度、斷裂伸長率和斷面收縮率。2繪圖繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，觀察材料的力學(xué)行為，并進行數(shù)據(jù)分析和結(jié)論得出。3分析分析材料的力學(xué)性能指標，并與材料的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分等因素進行關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果討論數(shù)據(jù)分析通過拉伸實驗測得的材料力學(xué)性能參數(shù)，可以對材料的性能進行評價，并與理論值進行比較，分析其差異性。斷口形貌分析通過觀察斷口形貌，可以判斷材料斷裂的方式，并分析其斷裂原因。問題探討討論實驗過程中遇到的問題，并分析其原因，提出改進措施。影響因素材料因素金屬材料的成分、組織結(jié)構(gòu)和熱處理狀態(tài)等都會影響其力學(xué)性能，例如屈服強度、抗拉強度、延伸率等。試樣尺寸試樣的形狀和尺寸會影響應(yīng)力集中程度，從而影響其力學(xué)性能。試驗條件試驗溫度、試驗速度、環(huán)境濕度等因素都會對材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。實驗誤差分析測量儀器精度試樣尺寸測量誤差加載速度控制誤差數(shù)據(jù)處理方法誤差實驗中常見問題試樣斷裂試樣斷裂位置不符合要求，需要重新測試。數(shù)據(jù)異常應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)異常，需要檢查儀器和操作方法。結(jié)果偏差實驗結(jié)果與理論值偏差較大，需要分析原因并改進實驗方法。實驗注意事項1安全第一操作過程中注意安全，戴好防護眼鏡，避免試樣飛濺傷人。2操作規(guī)范嚴格按照實驗步驟操作，避免操作失誤造成試樣損壞或數(shù)據(jù)偏差。3數(shù)據(jù)準確認真記錄實驗數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準確可靠。實驗報告撰寫要求實驗名稱準確記錄實驗的名稱，例如“金屬材料的拉伸實驗”。實驗?zāi)康暮喢鞫笠仃U述實驗的目的，例如“測定金屬材料的力學(xué)性能指標”。實驗原理用簡潔明了的語言描述實驗所依據(jù)的理論基礎(chǔ)和原理，包括相關(guān)的公式和圖表。實驗步驟詳細記錄實驗的具體操作步驟，包括儀器設(shè)備的使用方法、試樣的制備方法、數(shù)據(jù)采集方法等。實驗成績評定標準實驗操作操作熟練，規(guī)范，獨立完成實驗，結(jié)果準確，數(shù)據(jù)分析合理，結(jié)論完整。實驗報告報告內(nèi)容完整，邏輯清晰，條理分明，格式規(guī)范，圖表清晰，文字表達準確，無錯別字。課堂表現(xiàn)積極參與課堂討論，主動思考問題，能夠清晰地表達自己的觀點。實驗安全注意事項安全眼鏡進行拉伸實驗時，應(yīng)佩戴安全眼鏡，以保護眼睛免受飛濺的碎片或化學(xué)物質(zhì)的傷害。防護手套應(yīng)戴上耐用且合適的防護手套，以防止與試樣或設(shè)備發(fā)生接觸而導(dǎo)致的皮膚刺激或損傷。預(yù)習(xí)要求1預(yù)習(xí)教材認真閱讀教材中關(guān)于金屬材料的拉伸實驗的相關(guān)內(nèi)容。2了解實驗原理掌握拉伸實驗的基本原理和相關(guān)概念。3熟悉實驗儀器了解實驗所需的儀器設(shè)備及其使用方法。4思考實驗步驟提前思考實驗的具體步驟和注意事項。復(fù)習(xí)重點拉伸試驗原理應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、屈服強度、抗拉強度、斷裂延伸率、斷面收縮率試驗儀器和方法拉伸試驗機、試樣制備、試驗步驟斷口形貌分析斷裂類型、斷口特征、失效分析復(fù)習(xí)思考題拉伸實驗的目的是什么？試樣的尺寸對實驗結(jié)果有什么影響？應(yīng)