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目 录
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验 实验二 低碳钢和铸铁的压缩实验 实验三 纯弯曲梁正应力分布电测
附录A 液压式万能试验机简介 附录B 球铰式引伸仪
附录C 电阻应变测量技术及DH3818静态应变测量仪简介
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验
一、 实验目的
（1） 测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和
断面收缩率Ψ。
（2） 测定铸铁的强度极限σb。
（3） 观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 （4）熟悉材料实验机和其它仪器的使用。
二、 实验设备
（1） WE-30型万能材料试验机。 （2） 游标卡尺。 （3） 球铰式引伸仪。
三、 试件介绍
由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响，为便于互相比较，应按统一规定加工成标准试件。按国家有关标准的规定，拉伸试件分为比例试件和非比例试件两种。在试件中部，用来测量试件伸长的长度，称为原始标距（简称标距）。比例试件的标距l0与原始横截面面积A0的关系规定为
l0?kA （1.1）
0
式中系数k的取值为5.65时为短试件，取11.3时为长试件。对直径为d0的圆截面试件，短试件和长试件的标距l0分别为5 d0和10 d0。非比例试件的l0和A0不受上述关系限制。本实验采用圆截面的长试件，即l0=5 d0.
四、实验原理及方法
常温下的拉伸实验可以测定材料的弹性模量E、屈服极限?s、强度极限?b、延伸率?和断面收缩率?等力学性能指标，这些参数都是工程设计的重要依据。 （1）低碳钢弹性模量E的测定
由材料力学可知，弹性模量是材料在弹性变形范围内应力与应变的比值，即
E??? （1.2）
因为??PA,???LL0,所以弹性模量E又可以表示为
E?PL0A?L (1.3)
式中：
E—材料的弹性模量，??应力，?－应变，
P—实验时所施加的荷载，A－以试件直径的平均值计算的横截面面积， L0——引伸仪标距，?L?试件在载荷P作用下，标距L0段的伸长量。
可见，在弹性变形范围内，对试件作用拉力P，并量出拉力P引起的标距内伸长?L，即可求得弹性模量E，实验时，拉力P值由试验机读数盘示出，标距L0＝50㎜（不同的引伸仪标距不同），试件横截面面积A可算出，只要测出标距段的伸长量?L，就可得到弹性模量E。
在弹性变形阶段内试件的变形很小，标距段的变形（伸长量?L）需用放大倍数为200倍的球铰式引伸仪来测量。为检验荷载与变形之间的关系是否符合胡克定律，并减少测量误差，实验时一般用等增量法加载，即把载荷分成若干个等级，每次增加相同的载荷?P,逐级加载。为保证应力不超过弹性范围，以屈服载荷的70％～80%作为测定弹性模量的最高载荷Pn。此外，为使试验机夹紧试件，消除试验机机构的间隙等因素的影响，对试件应施加一个初始载荷P0（本实验中P0＝2.0kN）。
实验时，从P0到Pn逐级加载，载荷的每级增量均为?P。对应每级载荷Pi，记录相应的伸长?Li，?Li?1与?Li之差即为变形增量???L?i，它是?P引起的变形（伸长）增量。在逐级加载中，如果得到的???L?i基本相等，则表明?L与P为线性关系，符合胡克定理。完成一次加载过程，将得到Pi与?Li的一组数据，按平均法计算弹性模量，即
E?200??P?L0A????L?? (1.4)
其中，???L??数。
?1nn????L?，为变形增量的平均值；200为测量变形时的放大系
ii?1（2）屈服极限?s、强度极限?b的测定
测定弹性模量后继续加载使材料达到屈服阶段，进入屈服阶段时，载荷常2有上下波动，其中较大的载荷称上屈服点，较小的称下屈服点。一般用第一个波峰的下屈服点表示材料的屈服载荷Ps,它所对应的应力即为屈服极限?s。
屈服阶段过后，材料进入强化阶段，试件又恢复了承载能力。载荷达到最大
值Pb时,试件某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象。这时示力盘的从动针停留在Pb位置，主动针迅速倒退，表明荷载迅速下降，试件即将被拉断。这时从动针所示的载荷即为破坏载荷Pb，所对应的应力叫强度极限?b。 （3）延伸率?和断面收缩率?的测定
试件的原始标距为l0（本实验取50㎜），拉断后将两段试件紧密对接在一起，量出拉断后的标距长l1，延伸率应为
??l1?l0l0?100% （1.5）
式中
l0—试件原始标距，为50㎜，l1—试件拉断后标距长度。
对于塑性材料，断裂前变形集中在紧缩处，该部分变形最大，距离断口位置越远，变形越小，即断裂位置对延伸率是有影响的。为了便于比较，规定断口在标距中央三分之一范围内测出的延伸率为测量标准。如断口不在此范围内，则需进行折算，也称断口移中。具体方法如下：以断口O为起点，在长度上取基本等于短段格数得到B点，当长段所剩格数为偶数时（见图1.1a），则由所剩格数的一半得到C点，取BC段长度将其移至短段边，则得断口移中得标距长，其计算式为
??l1?AB?2BC
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