河北理工大学土木工程实验中心材料力学实验指导0W?卸载线0boso图1-2低碳钢拉伸曲线（4）进行实验。开动试验机使之缓慢匀速加载。注意观察测力指针的转动应该是缓慢均匀的。由自动绘图器可观察到试件受力和变形的关系，如图1-2所示。称作p-△/曲线（拉伸图）。p-△/曲线上的B以前的斜直线为弹性阶段，说明p与△I二者成正比（试件开始受力时，头部在夹槽内的滑动很大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线）。当测力指针不动或倒退时，说明材料发生流动（屈服）失去抵抗变形的能力，除去测力指针首次倒退的最小值后测力指针在整个摆动过程中的最小值，即为流动载荷P（屈服点），（因首次下降时，摆锤的下落具有惯性作用（这种由于惯性作用产生的效应称惯性效应或初始瞬时效应），使力值下降较多，测出的屈服载荷P值较低，故除去此值）。图形B’BC为流动阶段。流动阶段结束，试件又恢复了抵抗变形的能力，即试件要继续变形必须增加载荷，但此时力与变形不再成正比关系。当达到拉伸图D点是，载荷达到最大值P，图形由C至D段，称为强化阶段。由从动指针读出P.数值，此时试件开始发生“颈缩”，截面迅速减小，测力指针倒退，直至E点断裂为止。DE段为颈缩阶段。（5）观察冷作硬化现象。在屈服阶段以后，在相应拉伸图上CD间的G点处卸载，如图1-2，这时可以看到卸载过程中力和变形将成直线关系，沿GO线变化回到O点，并留下残余变形（塑性变形）OO，将这个试件重新进行加载，其受力与变形将按曲线O,GDE的规律变化，可以看到，此时材料的强度（以屈服点，衡量）提高了，而其伸长率则减少。这种现象就是冷作硬化现象。（6）停止电动机的转动，取下试件。将断裂试件的两段对齐并尽量靠紧，用游标卡尺测量断裂后标距段的长度1；测量左、右两段断口（颈缩）处的直径d，，应在每一断口处沿两个互相垂直方向各测量d一次，计算其平均值，取其中最小者计算断口处横截面面积A。（7）关于测量1的说明：若断口不在标距长度中部三分之一区段内，需采用断口移中的办法，以计算试件拉断后的标距长度1。试验后将拉断的试件断口对紧，如图1-3。以断口0为起点，在长段上2
河北理工大学土木工程实验中心 材料力学实验指导 2 图 1-2 低碳钢拉伸曲线 （4）进行实验。开动试验机使之缓慢匀速加载。注意观察测力指针的转动应该是缓 慢均匀的。由自动绘图器可观察到试件受力和变形的关系，如图 1-2 所示。称作 p − Δl 曲 线（拉伸图）。 p − Δl 曲线上的 ' Β 以前的斜直线为弹性阶段，说明 p 与Δl 二者成正比（试件开始受 力时，头部在夹槽内的滑动很大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线）。 当测力指针不动或倒退时，说明材料发生流动（屈服）失去抵抗变形的能力，除去测 力指针首次倒退的最小值后测力指针在整个摆动过程中的最小值，即为流动载荷 P（屈服 点），（因首次下降时，摆锤的下落具有惯性作用（这种由于惯性作用产生的效应称惯性效 应或初始瞬时效应），使力值下降较多，测出的屈服载荷 Ps 值较低，故除去此值）。图形 ' B BC 为流动阶段。流动阶段结束，试件又恢复了抵抗变形的能力，即试件要继续变形必 须增加载荷，但此时力与变形不再成正比关系。当达到拉伸图 D 点是，载荷达到最大值 Pb ， 图形由 C 至 D 段，称为强化阶段。由从动指针读出 P0 数值，此时试件开始发生“颈缩”， 截面迅速减小，测力指针倒退，直至 E 点断裂为止。DE 段为颈缩阶段。 （5）观察冷作硬化现象。在屈服阶段以后，在相应拉伸图上 CD 间的 G 点处卸载， 如图 1-2，这时可以看到卸载过程中力和变形将成直线关系，沿GO1线变化回到O1点，并 留下残余变形（塑性变形）OO1，将这个试件重新进行加载，其受力与变形将按曲线O1GDE 的规律变化，可以看到，此时材料的强度（以屈服点σ s 衡量）提高了，而其伸长率则减 少。这种现象就是冷作硬化现象。 （6）停止电动机的转动，取下试件。将断裂试件的两段对齐并尽量靠紧，用游标卡 尺测量断裂后标距段的长度 1 l ；测量左、右两段断口（颈缩）处的直径 1 d ，应在每一断口 处沿两个互相垂直方向各测量 1 d 一次，计算其平均值，取其中最小者计算断口处横截面 面积 A1。 （7）关于测量 1 l 的说明： 若断口不在标距长度中部三分之一区段内，需采用断口移中的办法，以计算试件拉断 后的标距长度 1 l 。试验后将拉断的试件断口对紧，如图 1-3。以断口 O 为起点，在长段上
河北理工大学土木工程实验中心材料力学实验指导取基本等于短段的格数得B点。当长段所余格数为偶数时（图1-3），量取长段所余格数的一半得出C点，将BC段长度移到试件左端，则移位后的1为1=AB+2BC在长段上取基本等于短段格数得B点后，若长段所余格数为奇数时（图1-3（b））可在长段上量取所余格数减一之半得C点，再量取所余格数加一之半得C点，则移位后的1为I=AB+ BC+ BC为什么要将断口移中呢？这是因为断口靠近试件两端时，在断裂试件的较短一段上，必将受到试件头部较粗部分的影响，而降低颈缩部分的局部伸长量，从而使延伸率的数值偏小，用断口移中的办法可在一定程度上弥补上述偏差。Le()原试样oa(b)6,b,(c)图1-3移位测量方法当断口非常靠近试件两端，而其与头部的距离等于或小于直径d.的两倍时，试验结果无效，当须重作。2.铸铁试件（1）实验步骤与低碳钢相同，但不取试件标距长度。（2）加载直至试件断裂，记录最大载荷P.值。（3）停车，取下试件。五、实验记录及结果的整理1.低碳钢（1）强度指标3
河北理工大学土木工程实验中心 材料力学实验指导 3 取基本等于短段的格数得 B 点。当长段所余格数为偶数时（图 1-3），量取长段所余格数 的一半得出 C 点，将 BC 段长度移到试件左端，则移位后的 1 l 为 1 l = AB + 2BC 在长段上取基本等于短段格数得 B 点后，若长段所余格数为奇数时（图 1-3（b））可 在长段上量取所余格数减一之半得 C 点，再量取所余格数加一之半得C1点，则移位后的 1 l 为 1 l = AB + BC + BC1 为什么要将断口移中呢？这是因为断口靠近试件两端时，在断裂试件的较短一段上， 必将受到试件头部较粗部分的影响，而降低颈缩部分的局部伸长量，从而使延伸率δ 的数 值偏小，用断口移中的办法可在一定程度上弥补上述偏差。 图 1-3 移位测量方法 当断口非常靠近试件两端，而其与头部的距离等于或小于直径d0的两倍时，试验结 果无效，当须重作。 2．铸铁试件 （1）实验步骤与低碳钢相同，但不取试件标距长度。 （2）加载直至试件断裂，记录最大载荷 Pb 值。 （3）停车，取下试件。 五、实验记录及结果的整理 1．低碳钢 （1）强度指标
河北理工大学土木工程实验中心材料力学实验指导P屈服极限，AoP,强度极限，Ao（2）塑性指标1-lo×100%延伸率8=lo面积收缩率α=4=4×100%Ao（3）参照自动绘图仪所绘的拉伸曲线，绘出拉伸图，并绘出试件试验前后草图。2.铸铁P（1）铸铁的抗拉强度极限。，=Ao（2）参照自动绘图四所绘的拉伸曲线，绘出拉伸图，并绘出试件试验前后草图。3.记录与计算表格形式试件寸尺表 1-1前实验直径do(mm)标距截面I截面IⅢI最小横截截面IⅡI材料面面积lo平平平Ao(mm)(mm(1)(1)(2)(2)(1)(2)均均均)低碳钢铸铁实验后断口处最小横标距断口处直径dl（mm）材料截面面积1i左段右段Ao(mm)(mm)(1)(2)平均(1)(2)平均低碳钢4
河北理工大学土木工程实验中心 材料力学实验指导 4 屈服极限 A0 Ps σ s = 强度极限 A0 Pb σ b = （2）塑性指标 延伸率 100% 0 1 0 × − = l l l δ 面积收缩率 100% 0 0 1 × − = A A A ϕ （3）参照自动绘图仪所绘的拉伸曲线，绘出拉伸图，并绘出试件试验前后草图。 2．铸铁 （1）铸铁的抗拉强度极限 A0 Pb σ b = （2）参照自动绘图四所绘的拉伸曲线，绘出拉伸图，并绘出试件试验前后草图。 3．记录与计算表格形式 试 件 尺 寸 表 1-1 实 验 前 直 径 d0(mm) 截面Ⅰ 截面Ⅱ 截面Ⅲ 材料 标 距 l 0 （mm ） （1） （2） 平 均 （1） （2） 平 均 （1） （2） 平 均 最小横截 面面积 A0(mm2 ) 低碳钢 铸铁 实 验 后 断口处直径 d1（mm） 左段 右段 材料 标 距 l1 （mm） （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 断口处最小横 截面面积 A0(mm2 ) 低碳钢
河北理工大学土木工程实验中心材料力学实验指导实验与结果表1-2数据材料实验数据实验结果kNN/mm2（MP.)屈服时的最小载荷P,=屈服极限,=拉断时的最大载荷P,=kN强度极限.=N/mm2（MP.)P-△I曲线（拉伸图）低%延伸率8=碳%面积收缩率=钢试件形状：拉伸前拉断后破坏载荷P.=kN强度极限.=N/mm2 (MP.)试件形状：P-△I曲线（拉伸图）拉伸前拉断后铸铁六，讨论题1.试比较低碳钢和铸铁的机械性质。所得数值有何实用价值？2．为什么要用标准试件？3.由自动绘图器所绘出拉伸图，最初一段为什么是曲线？5
河北理工大学土木工程实验中心 材料力学实验指导 5 实 验 数 据 与 结 果 表 1-2 材料 实验数据 实验结果 屈服时的最小载荷 P =s kN 屈服极限σ =s 2 N mm （MPa ） 拉断时的最大载荷 P =b kN 强度极限σ =b 2 N mm （MPa ） 延伸率δ = % 面积收缩率ψ = % 低 碳 钢 Ρ -Δl 曲线（拉伸图） 试件形状： 拉伸前 拉断后 破坏载荷P =b kN 强度极限σ =b 2 N mm （MPa ） 铸 铁 Ρ -Δl 曲线（拉伸图） 试件形状： 拉伸前 拉断后 六，讨论题 1．试比较低碳钢和铸铁的机械性质。所得数值有何实用价值？ 2．为什么要用标准试件？ 3．由自动绘图器所绘出拉伸图，最初一段为什么是曲线？
河北理工大学土木工程实验中心材料力学实验指导附录：试验机的一般介绍在材料力学实验中，最常用的机器是万能材料试验机。它可以做拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验，故习惯上称它为万能材料试验机，简称为全能机。全能机有多种类型。这里仅对常用的两种类型介绍如下：1）WE一一10型液压摆式万能材料试验机C图1-1液压式万能材料试验机外形图WE一10型液压摆式万能材料试验机的外形如图1-4，它的构造原理示意图如图1-2。上横梁回油管活塞工作油缸进油管、传力柱-测力齿杆记录纸活动平台拨杆上夹头装做传动维试件回油阀0下夹头摆锤送油阀蜗轮、蜗杆CoN调位电机Ea油梦测油油泵力泵力力箱电杆油活机寒图1-2液压摆式万能材料试验机原理示意图6
河北理工大学土木工程实验中心 材料力学实验指导 6 附录：试验机的一般介绍 在材料力学实验中，最常用的机器是万能材料试验机。它可以做拉伸、压缩、剪 切、弯曲等试验，故习惯上称它为万能材料试验机，简称为全能机。全能机有多种类型。 这里仅对常用的两种类型介绍如下： 1）WE——10 型液压摆式万能材料试验机 图 1-1 液压式万能材料试验机外形图 WE—10 型液压摆式万能材料试验机的外形如图 1-4，它的构造原理示意图如图 1-2。 图 1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图