81拉伸实验1、概述常温、静载作用下（应变速率≤10-1）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分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。2、实验目的2.1测定低碳钢的下列性能指标：两个强度指标流动极限α，、强度极限，，两个塑性指标断后伸长率8、断面收缩率β；测定铸铁的强度极限。2.2观察上述两种材料在拉伸过程的各种实验现象，并绘制拉伸实验的F一AI曲线，2.3分析比较低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）的力学性能特点与试样破坏特征。2.4了解实验设备的构造和工作原理，掌握其使用方法。2.5了解名义应力应变曲线与真实应力应变曲线的区别，并估算试件断裂时的应力αk。3、实验原理对一确定形状试件两端施加轴向拉力，使有效部分为单轴拉伸状态，直至试件拉断，在实验过程中通过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则，可以得到反映材料拉伸试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。为便于比较，选用直径为10mm的典型的塑性材料低碳钢Q235及典型的脆性材料灰铸铁HT200标准试件进行对比实验。常用的试件形状如图1.1所示，实验前在试件标距范围内有均匀的十等分线。台斯天图1.1常用拉伸试件形状FIT4LAL图1.2低碳钢拉伸F-△L曲线图1.3铸铁拉伸F-△L曲线F,-极限荷载F-比例伸长荷载：F。弹性伸长荷载：Fs-上屈服荷载F-下屈服荷载：F-极限荷载：F-断裂荷载
§1 拉 伸 实 验 1、概述 常温、静载作用下（应变速率≤10-1）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分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的 作用。 2、实验目的 2.1 测定低碳钢的下列性能指标：两个强度指标流动极限 s 、强度极限 b ，两个塑性指标断后伸长 率 、断面收缩率 ；测定铸铁的强度极限 b 。 2.2 观察上述两种材料在拉伸过程的各种实验现象，并绘制拉伸实验的 F－ 曲线。 2.3 分析比较低碳钢（典型塑性材料）和铸铁（典型脆性材料）的力学性能特点与试样破坏特征。 2.4 了解实验设备的构造和工作原理，掌握其使用方法。 2.5 了解名义应力应变曲线与真实应力应变曲线的区别，并估算试件断裂时的应力 k 。 3、实验原理 对一确定形状试件两端施加轴向拉力，使有效部分为单轴拉伸状态，直至试件拉断，在实验过 程中通过测量试件所受荷载及变形的关系曲线并观察试件的破坏特征，依据一定的计算及判定准则， 可以得到反映材料拉伸试验的力学指标，并以此指标来判定材料的性质。为便于比较，选用直径为 10mm 的典型的塑性材料低碳钢 Q235 及典型的脆性材料灰铸铁 HT200 标准试件进行对比实验。常用的试件 形状如图 1.1 所示，实验前在试件标距范围内有均匀的十等分线。 l 图 1.2 低碳钢拉伸 F − L 曲线 图 1.3 铸铁拉伸 F − L 曲线 Fp-比例伸长荷载；Fe-弹性伸长荷载；Fsu-上屈服荷载； Fb-极限荷载 Fsl-下屈服荷载；Fb-极限荷载；Fk-断裂荷载 图 1.1 常用拉伸试件形状
典型的低碳钢（Q235)的F△L曲线和灰口铸铁（HT200）的F-△L曲线如图1.2、图1.3所示。低碳钢Q235试件的断口形状如图1.4所示，图1.4低碳钢Q235试件拉伸实验断口形式铸铁HT200试件的断口形状如图1.5所示，图1.5铸铁HT200试件拉伸实验断口形式观察低碳钢的F一△L曲线，并结合受力过程中试件的变形，可明显地将其分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。(1)弹性阶段OE在OP阶段中的拉力和伸长成正比关系，表明低碳钢的应力与应变为线性关系，遵循胡克定律。故P点的应力称为材料的比例极限，如图1.2所示。若当应力继续增加达到材料弹性极限E点时，应力和应变间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形恢复。工程上对弹性极限和比例极限并不严格区分，而统称为弹性极限，它是控制材料在弹性变形范围内工作的有效指标，在工程上有实用价值。(2)屈服阶段ES当拉力超过弹性极限到达锯齿状曲线时，拉力不再增加或开始回转并震荡，这时在试样表面上可看到表面晶体滑移的迹线。这种现象表明在试件承受的拉力不继续增加或稍微减少的情况下试件继续伸长，称为材料的屈服，其应力称为屈服强度（流动极限）。拉力首次回转前的最大力（上屈服力F）及不计初始瞬时效应（即不计载荷首次下降的最低点）时的最小力（下屈服力F）所对应的应力为上、下屈服强度。由于上屈服强度受变形速度及试件形式等因素的影响有一定波动，而下屈服强度则比较
典型的低碳钢(Q235)的 F − L 曲线和灰口铸铁（HT200）的 F − L 曲线如图 1.2、图 1.3 所 示。 低碳钢 Q235 试件的断口形状如图 1.4 所示， 铸铁 HT200 试件的断口形状如图 1.5 所示， 观察低碳钢的 F − L 曲线，并结合受力过程中试件的变形，可明显地将其分为四个阶段：弹性 阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。 (1)弹性阶段 OE 在 OP 阶段中的拉力和伸长成正比关系，表明低碳钢的应力与应变为线性关系，遵循胡克定律。 故 P 点的应力称为材料的比例极限，如图 1.2 所示。若当应力继续增加达到材料弹性极限 E 点时，应 力和应变间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形恢复。工程上对弹性极 限和比例极限并不严格区分，而统称为弹性极限，它是控制材料在弹性变形范围内工作的有效指标， 在工程上有实用价值。 (2)屈服阶段 ES 当拉力超过弹性极限到达锯齿状曲线时，拉力不再增加或开始回转并震荡，这时在试样表面上可 看到表面晶体滑移的迹线。这种现象表明在试件承受的拉力不继续增加或稍微减少的情况下试件继续 伸长，称为材料的屈服，其应力称为屈服强度(流动极限)。拉力首次回转前的最大力(上屈服力 Fsu ) 及不计初始瞬时效应(即不计载荷首次下降的最低点)时的最小力 (下屈服力 FsL )所对应的应力为上、 下屈服强度。由于上屈服强度受变形速度及试件形式等因素的影响有一定波动，而下屈服强度则比较 图 1.4 低碳钢 Q235 试件拉伸实验断口形式 图 1.5 铸铁 HT200 试件拉伸实验断口形式
稳定，故工程中一般只测定下届服强度。其计算公式为：αsL=Fs/S。。届服应力是设计材料许用应力的一个重要指标。(3)强化阶段SB过了屈服阶段以后，试件材料因塑性变形其内部晶体组织结构重新得到了调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，拉伸曲线继续上升。SB曲线段称为强化阶段，随着塑性变形量的增大，材料的力学性能发生变化，即材料的变形抗力提高，塑性变差，这个阶段称为强化阶段。当拉力增加，拉伸曲线到达顶点时，曲线开始返回，而曲线项点所指的最大拉力为F，，由此求得的材料的抗拉强度极限为α，=F，/S。，它也是衡量材料强度的一个重要指标。实际上由于试件在整个受力过程中截面面积不断发生变化，按公式α，=F,/S。得到抗拉强度极限为名义值，Ob并非为荷载为最大值时的真实应力，也非整个拉伸过程中的最大应力，从拉伸实验的F一△L曲线可以看出，试件并非在最大荷载时断裂。试件在拉过最大荷载后，仍有确定的承载力，低碳钢拉伸的过程中试件的应变持续增加，而应变是由应力引起的，低碳钢拉伸的过程同样也是一个应力持续增加的过程，试件的最大应力应为试件断裂时的应力。虽然，按公式，=F，/S.得到抗拉强度极限为名义值，但这种计算办法有利于工程设计，有着普遍的工程意义。(4)颈缩和断裂阶段BK对于塑性材料来说，在承受拉力F，以前，试样发生的变形各处基本上是均匀的。但在达到F，以后，变形主要集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。断裂伸长率：5=二×100%Lo式中，S-延伸率，Lo-原始标距，Lk-断后标距。A-Ak×100%断面收缩率：Q=A.式中，?-延伸率，Ao-原始截面面积，Ak-断后最小截面面积。断裂应力估算值：Ok=F/Ak式中，O-断裂应力估算值，F-断裂荷载，Ak-断裂处最小截面面积。由延伸率的定义可以看出，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8，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)GB6397一86《金属拉伸试验试样》、GB228一87《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L，按公式L。=K/S。确定，式中S。为试件的截面面积，系数K通常为5.65或11.3，前者称为短试件，后者
稳定，故工程中一般只测定下屈服强度。其计算公式为： 0 sL = FsL / S 。屈服应力是设计材料许用 应力的一个重要指标。 (3)强化阶段 SB 过了屈服阶段以后，试件材料因塑性变形其内部晶体组织结构重新得到了调整，其抵抗变形的能 力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，拉伸曲线继续上升。SB 曲线段称为强化阶段， 随着塑性变形量的增大，材料的力学性能发生变化，即材料的变形抗力提高，塑性变差，这个阶段称 为强化阶段。当拉力增加，拉伸曲线到达顶点时，曲线开始返回，而曲线顶点所指的最大拉力为 Fb ， 由此求得的材料的抗拉强度极限为 0 b = Fb / S ，它也是衡量材料强度的一个重要指标。实际上由于 试件在整个受力过程中截面面积不断发生变化，按公式 0 b = Fb / S 得到抗拉强度极限为名义值， b 并非为荷载为最大值时的真实应力，也非整个拉伸过程中的最大应力，从拉伸实验的 F − L 曲线可 以看出，试件并非在最大荷载时断裂。试件在拉过最大荷载后，仍有确定的承载力，低碳钢拉伸的过 程中试件的应变持续增加，而应变是由应力引起的，低碳钢拉伸的过程同样也是一个应力持续增加的 过程，试件的最大应力应为试件断裂时的应力。 虽然，按公式 0 b = Fb / S 得到抗拉强度极限为名义值，但这种计算办法有利于工程设计，有着 普遍的工程意义。 (4)颈缩和断裂阶段 BK 对于塑性材料来说，在承受拉力 Fb 以前，试样发生的变形各处基本上是均匀的。但在达到 Fb 以 后，变形主要集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。 断裂伸长率： 100% 0 0 − = L Lk L 式中， -延伸率， L0 -原始标距， LK -断后标距。 断面收缩率 ： 100% 0 0 − = A A Ak 式中， -延伸率， A0 -原始截面面积， AK -断后最小截面面积。 断裂应力估算值 ： k Fk Ak = / 式中， k -断裂应力估算值， Fk -断裂荷载， AK -断裂处最小截面面积。 由延伸率 的定义可以看出， 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 ，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 L0 按公式 L0 = K S0 确定，式中 S0 为试件的截面面积，系数 K 通常为 5.65 或 11.3，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L。应分等于50mm及100mm，即L。=5d。或L。=10d。，对应的延伸率分别定义为S，和S.0。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。其原理如图1.6：金属材料塑性断裂变形示意图L5L4'L3'L2LI'L1L2L3L4L5图1.6金属材料塑性断裂变形示意图在上图中，假定断口在试件的中间，则有L1～L1'，L2～L2，L3～L3”’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。图1.7为金属材料移位处理示意图DC不移位的L移位处理后的L图1.7位法处理示例从上图可以看出：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，的计算，并将其与名义拉伸强度，相比较，可以明显地看出>Gb，由于公式=F/A,中，Ak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，，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-△L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：α，，抗拉强度：0，延伸率：9,/810，断面收缩率：，断裂应力：Oto
为长试件。对于直径为 10mm 的试件而言，短、长试件的标距 L0 应分等于 50mm 及 100mm，即 L0 = 5d0 或 L0 =10d0 ，对应的延伸率分别定义为 5 和 10 。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 L0/3 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。其原理如图 1.6：金属材料塑性断裂变形示意图 图 1.6 金属材料塑性断裂变形示意图 在上图中，假定断口在试件的中间，则有 L1≈L1’，L2≈L2’，L3≈L3’.， 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。图 1.7 为金属材料移位处理示意 图 图 1.7 位法处理示例 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 k 的计算，并将其与名义拉伸强度 b 相比较，可以明显地看出 k ＞ b ，由于公式 k Fk Ak = / 中， AK 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， k 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 − L 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： s ，抗拉强度： b ，延伸率： 5 / 10 ，断面收缩率： ，断裂应力： k
同样通过对铸铁试件F一L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4.1实验设备、测量工具及试件YDD-1型多功能材料力学试验机（图1.8）、150mm游标卡尺、标准低碳钢、铸铁拉伸试件（图1.1)。R图1.8YDD-1型多功能材料力学实验机YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等
同样通过对铸铁试件 F − L 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 − L 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： b 。 4、实验方案 4.1 实验设备、测量工具及试件 YDD-1 型多功能材料力学试验机（图 1.8）、150mm 游标卡尺、标准低碳钢、铸铁拉伸试件（图 1.1）。 YDD-1 型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载 机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。 图 1.8 YDD-1 型多功能材料力学实验机
试件采用标准圆柱体短试件，为方便观测试件的变形及判定延伸率，试验前需用游标卡尺测量出试件的最小直径，并根据试件的最小直径（d。）确定标距的长度（L。，需进行必要的修约），并在标距长度内均匀制作标记，为方便数据处理，通常将标距长度10等份刻痕。常用的标记方式有：机械刻痕、腐蚀刻痕、激光刻痕等。图1.1为已进行刻痕处理的低碳钢拉伸短试件。4.2装夹、加载方案安装好的试件如图1.9所示。实验时，装有夹头的试件通过夹头与试验机的上、下夹头套相联接，上夹头套通过铰拉杆与试验机的上横梁呈铰接状态，实验时，当油缸下行带动下夹头套向下移动并与夹头相接触时，试件便受图1.9拉伸实验试件的装夹到轴向拉力。加载过程中通过控制进油手轮的旋转来控制加载速度。4.3数据测试方案试件所受到的拉力通过安装在油缸底部的拉、压力传感器测量，变形通过安装在油缸活塞杆内的位移传感器测量。4.4数据的分析处理数据采集分析系统，实时记录试件所受的力及变形，并生成力、变形实时曲线及力、变形X-Y曲线，图1.10为实测低碳钢拉伸实验曲线，图1.11为实测铸铁拉伸实验曲线田11114-02转铁拉押1TCH001CH002OOX0X+235P田5222图1.11实测铸铁拉伸实验曲线
试件采用标准圆柱体短试件，为方便观测试件的变形及判定延伸率，试验前需用游标卡尺测量出 试件的最小直径，并根据试件的最小直径（ 0 d ） 确定标距的长度（ L0，需进行必要的修约），并 在标距长度内均匀制作标记，为方便数据处理， 通常将标距长度 10 等份刻痕。常用的标记方式 有：机械刻痕、腐蚀刻痕、激光刻痕等。图 1.1 为已进行刻痕处理的低碳钢拉伸短试件。 4.2 装夹、加载方案 安装好的试件如图 1.9 所示。实验时，装 有夹头的试件通过夹头与试验机的上、下夹头 套相联接，上夹头套通过铰拉杆与试验机的上 横梁呈铰接状态，实验时，当油缸下行带动下 夹头套向下移动并与夹头相接触时，试件便受 到轴向拉力。加载过程中通过控制进油手轮的 旋转来控制加载速度。 4.3 数据测试方案 试件所受到的拉力通过安装在油缸底部的拉、压力传感器测量，变形通过安装在油缸活塞杆内的 位移传感器测量。 4.4 数据的分析处理 数据采集分析系统，实时记录试件所受的力及变形，并生成力、变形实时曲线及力、变形 X-Y 曲 线，图 1.10 为实测低碳钢拉伸实验曲线，图 1.11 为实测铸铁拉伸实验曲线 图 1.9 拉伸实验试件的装夹 图 1.11 实测铸铁拉伸实验曲线
-X[1-3LDI X-YCH002CH001日口区价：福大德M31-0.0021.9320.0通草量内#单花n-图1.10实测低碳钢拉伸实验曲线在图1.10中左窗口，力、变形实时曲线，上部曲线为试件所受的力，下部曲线为试件的变形。右窗口，力、变形的X-Y曲线，从力变形的X-Y曲线可以清晰地区分低碳钢拉伸的四个阶段，弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩断裂阶段。在左窗口中，通过移动光标可以方便地读取我们所需要的数据，屈服荷载F、极限荷载F、断裂荷载F。实验中需要的其它数据，原始标距断裂后的长度Lk、断裂处最小截面面积Ak，依据实验要求由游标卡尺直接或间接测量。在图1.11中，透过移动光标可得到铸铁拉伸的极限荷载F，通过峰值光标或利用统计功能可方便得到极限荷载。得到相关数据后，依据实验原理，就可以得到我们所需要的力学指标。5、完成实验预习报告在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。实验预习报告包括：明确相关概念、预估试件的最大载荷、明确操作步骤等，在完成预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过程等。完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条件。6、实验操作步骤简介61试件原始参数的测量及标距的确定实验采用标准短试件，试件形状见图1.6，用游标卡尺在标距长度的中央和两端的截面处，按两个垂直的方向测量直径，取其算术平均值，选用三处截面中最小值进行计算。依据测得的直径确定标距长度（5.65S。）并修约到最接近的5mm的倍数的长度，并在原始标距长度Lo范围内标记十等分格用于测量试件破坏后的伸长率。6.2装夹试件
在图 1.10 中左窗口，力、变形实时曲线，上部曲线为试件所受的力，下部曲线为试件的变形。 右窗口，力、变形的 X-Y 曲线，从力变形的 X-Y 曲线可以清晰地区分低碳钢拉伸的四个阶段，弹性阶 段、屈服阶段、强化阶段和颈缩断裂阶段。在左窗口中，通过移动光标可以方便地读取我们所需要的 数据，屈服荷载 Fs 、极限荷载 Fb 、断裂荷载 Fk 。 实验中需要的其它数据，原始标距断裂后的长度 LK 、断裂处最小截面面积 AK ，依据实验要求由 游标卡尺直接或间接测量。 在图 1.11 中，透过移动光标可得到铸铁拉伸的极限荷载 Fb ，通过峰值光标或利用统计功能可方 便得到极限荷载。 得到相关数据后，依据实验原理，就可以得到我们所需要的力学指标。 5、完成实验预习报告 在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。实验预习报告包括： 明确相关概念、预估试件的最大载荷、明确操作步骤等，在完成预习报告时，有些条件实验指导书 已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参 考资料。通过预习报告的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。 有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过程等。 完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条件。 6、实验操作步骤简介 6.1 试件原始参数的测量及标距的确定 实验采用标准短试件，试件形状见图 1.6，用游标卡尺在标距长度的中央和两端的截面处，按两 个垂直的方向测量直径，取其算术平均值，选用三处截面中最小值进行计算。依据测得的直径确定 标距长度（ 65 S0 5. ）并修约到最接近的 5mm 的倍数的长度，并在原始标距长度 L0 范围内标记十 等分格用于测量试件破坏后的伸长率。 6.2 装夹试件 图 1.10 实测低碳钢拉伸实验曲线
6.2.1旋转上夹头套使之与上横梁为铰接状态。6.2.2用楔形片将试件的两端安装到夹头内，图1.12为试件装夹示意。图1.12试件装夹示意6.2.3调整试验机下夹头套的位置，操作步骤：关闭“进油手轮”，打开“调压手轮”，选择“油泵启动”，“油缸上行”，打开“进油手轮”，下夹头套上行，此时严禁将手放在上、下夹头套的任何位置，至合适位置后，关闭“进油手轮”。6.2.4将带有夹头的试件安装到上下夹头套内。6.2.5调整下夹头套至拉伸位置。操作步骤：选择“拉伸下行”，打开进油手轮，下夹头套下行控制下夹头套移动速度，下夹头进入下夹头套，当试件夹头和夹头套的间隙在2-3mm时，关闭“进油手轮”，此时试件可以在夹头套内灵活转动。关闭“调压手轮”，试件装夹完毕。6.3连接测试线路按要求联接测试线路，一般第一通道选择测力，第三通道选择测位移。联线时应注意不同类型传感器的测量方式及接线方式。联线方式应与传感器的工作方式相对应。6.4设置数据采集环境6.4.1进入测试环境按要求联接测试线路，确认无误后，打开仪器电源及计算机电源，双击桌面上的快捷图标，提示检测到采集设备→确定→进入如图1.12所示的测试环境。6.4.2设置测试参数测试参数是联系被测物理量与实测电信号的纽带，设置正确合理的测试参数是得到正确数据的前提。测试参数由系统参数、通道参数及窗口参数三部分组成。其中，系统参数包括测试方式、采样频率、报警参数及实时压缩时间等；通道参数反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系，由测量内容、转换因子及满度值等组成：窗口是指为了在实验中显示及实验完成后分析数据而设置的曲线窗口，曲线分为实时曲线及X-Y函数曲线两种。检测到仪器后，系统将自动给出上一次实验的测试环境
6.2.1 旋转上夹头套使之与上横梁为铰接状态。 6.2.2 用楔形片将试件的两端安装到夹头内，图 1.12 为试件装夹示意。 6.2.3 调整试验机下夹头套的位置，操作步骤：关闭“进油手轮”，打开“调压手轮”，选择“油 泵启动”，“油缸上行”，打开“进油手轮”，下夹头套上行，此时严禁将手放在上、下夹头套的任何位 置，至合适位置后，关闭“进油手轮”。 6.2.4 将带有夹头的试件安装到上下夹头套内。 6.2.5 调整下夹头套至拉伸位置。操作步骤：选择“拉伸下行”，打开进油手轮，下夹头套下行， 控制下夹头套移动速度，下夹头进入下夹头套，当试件夹头和夹头套的间隙在 2-3mm 时，关闭“进油 手轮”，此时试件可以在夹头套内灵活转动。关闭“调压手轮”，试件装夹完毕。 6.3 连接测试线路 按要求联接测试线路，一般第一通道选择测力，第三通道选择测位移。联线时应注意不同类型传 感器的测量方式及接线方式。联线方式应与传感器的工作方式相对应。 6.4 设置数据采集环境 6.4.1 进入测试环境 按要求联接测试线路，确认无误后，打开仪器电源及计算机电源，双击桌面上的快捷图标，提示检 测到采集设备→确定→进入如图 1.12 所示的测试环境。 6.4.2 设置测试参数 测试参数是联系被测物理量与实测电信号的纽带，设置正确合理的测试参数是得到正确数据的 前提。测试参数由系统参数、通道参数及窗口参数三部分组成。其中，系统参数包括测试方式、采样 频率、报警参数及实时压缩时间等；通道参数反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系，由测量 内容、转换因子及满度值等组成；窗口是指为了在实验中显示及实验完成后分析数据而设置的曲线窗 口，曲线分为实时曲线及 X-Y 函数曲线两种。 检测到仪器后，系统将自动给出上一次实验的测试环境。 图 1.12 试件装夹示意
燃YDD-1测试分折系统TCH001CH002口6区文件将）设置）控制（视测处理）查看Q）密口）智助D口品eeA四口口品中中品#国eBTLG001 CH002口口区X-YC0002 CH001BOX8茶8丽口宁E日?Xa00.050.1015.0菜内客1CHOO2游开采车内脉冲记装A脉冲记费通道梦数应查应力】警参数就第1024图1.12数据采集分析环境第一项、通道参数通道参数位于采集环境的底部，反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系，由通道号、测量内容、工程单位、转换因子及满度值组成。通道号：与测试分析系统的通道一一对应。一般选择1通道测量试件所受的荷载，3通道测量试件的变形。测量内容：由被测电信号的类型决定，由数据采集内（电压测量）、应力应变、脉冲计数等组成。由于，荷载、位移通道所测信号均为传感器输出的电压信号，故均选择：数据采集内（电压测量）。工程单位：被测物理量的工程单位。荷载-kN，变形-mm。转换因子：转换因子由a、b、c三个系数组成，其与被测物理量（Y）及传感器输出的电压（X，单位mV）有如下的关系：Y = ax + bx + c需要说明的是：由于试验机所采用的传感器类型并不相同，及同一类型的传感器个体之间存在差异，不同试验机的转换因子并不相同。如当通过拉、压力传感器直接测量试件所受的荷载时，只需选择修正比例系数b即可，且拉、压实验具有相同的系数：而当通过测量油缸油压间接测量试件的荷载时，由于油缸活塞杆运行时的摩擦力、及油缸拉压面积的不等，需要选择b、c两个系数，且拉、压时，两个系数各不相同。因此，在输入相关系数时，一定要确保数据的正确性。满度值：即通道的量程，每一通道均有不同的量程，需选择与被测信号相匹配的量程。荷载通道的量程为2.5/10mV，变形通道的量程为5000mV。需要注意的是，满度值通常显示工程单位的满度值
第一项、通道参数 通道参数位于采集环境的底部，反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系，由通道号、测量 内容、工程单位、转换因子及满度值组成。 通道号：与测试分析系统的通道一一对应。一般选择 1 通道测量试件所受的荷载，3 通道测量试 件的变形。 测量内容：由被测电信号的类型决定，由数据采集内（电压测量）、应力应变、脉冲计数等组成。 由于，荷载、位移通道所测信号均为传感器输出的电压信号，故均选择：数据采集内（电压测量）。 工程单位：被测物理量的工程单位。荷载-kN，变形-mm。 转换因子：转换因子由 a、b、c 三个系数组成，其与被测物理量（Y）及传感器输出的电压（X， 单位 mV）有如下的关系： Y = aX2 + bX + c 需要说明的是：由于试验机所采用的传感器类型并不相同，及同一类型的传感器个体之间存在差 异，不同试验机的转换因子并不相同。如当通过拉、压力传感器直接测量试件所受的荷载时，只需选 择修正比例系数 b 即可，且拉、压实验具有相同的系数；而当通过测量油缸油压间接测量试件的荷载 时，由于油缸活塞杆运行时的摩擦力、及油缸拉压面积的不等，需要选择 b、c 两个系数，且拉、压 时，两个系数各不相同。 因此，在输入相关系数时，一定要确保数据的正确性。 满度值：即通道的量程，每一通道均有不同的量程，需选择与被测信号相匹配的量程。荷载通道 的量程为 2.5/10mV，变形通道的量程为 5000mV。需要注意的是，满度值通常显示工程单位的满度值， 图 1.12 数据采集分析环境
即满度值受修正系数的影响。第二项、采样参数采样参数AX“采样参数”存放在菜单栏中的“设置”下拉菜单测试方式中，包括测试方式、采样频率及实时压缩时间等。采样频率100HzV·拉压测试单击“设置”，选择采样参数。其中测试方式包括拉扭转测试压测试和扭转测试两种方式，拉压测试方式采用定时采毛刺间隔1.0s样的方式，采样频率即为其记录数据的频率：扭转测试实时压缩时间：200S是以脉冲触发的方式记录数据，采样频率为其判断脉冲铺认取消有无的频率。拉伸实验时，将采样参数设置成如右图参数：采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”第三项、窗口参数窗口是指为了在实验中显示及实验完成后分析数据而设置的曲线窗口，位于整个数据采集分析环境的中部，曲线分为实时曲线及X-Y函数曲线两种，每个实时曲线窗口可显示四条实时曲线，每个X-Y函数曲线窗口可显示两条X-Y函数曲线。在拉伸实验中主要应用X-Y函数曲线窗口及实时曲线窗口，X-Y函数曲线窗口用以观测试件所受力与变形的关系，即F一△L关系曲线，实时曲线窗口以时间为横坐标，实时显示1024个数据。窗口参数的设置包括窗口的新建、关闭、排列、绘图方式、图例、曲线颜色、文字颜色、统计信息、坐标等，各参数的选择可通过菜单栏或按相应的快捷键进入。拉伸试验可以开设两个数据窗口，左窗口，力、变形实时曲线，右窗口，力、变形的X-Y曲线，并设定好窗口的其它参数如坐标等。设置坐标参数的时，需对被测试件的极限承载力及变形进行预估，这样可以得到较好的图形比例。对于直径为10mm的低碳钢（Q235）试件，计算其极限承载力不超过45KN，变形不超过50mm，故设置其纵横坐标的上限均为50KN（mm），考虑到初始零点并非绝对零值，故将其坐标的下限设置成一较小的负值。实际上在数据采集的过程中我们可以随时在不中断数据采集的前提下进行窗口参数的修改，但在实验前对所采数据进行相应的判断并设置较为合理的窗口，还是很有必要的。对比当前各参数与实际的测试内容是否相符，若相符进入“5.4.3数据预采集”，如不符，则应选择正确的参数或通过引入项目的方式引入所需要的测试环境。具体操作：打开“文件”选择“引入项目”，引入所需要的采集环境。6.4.3数据预采集6.4.3.1采集设备满度值对应检查检查采集设备各通道显示的满度值是否与通道参数的设定值相一致，如不一致，需进行初始化硬件操作，单击菜单栏中的“控制”，选择“初始化硬件”，就可以实现采集设备满度值与通道参数设置满度值相一致。6.4.3.2数据平衡、清零单击菜单栏中的“控制”，选择“平衡”，对各通道的初始值进行硬件平衡，可使所采集到的数据接近于零，然后，单击菜单栏中的“控制”，选择“清除零点”，“清除零点”为软件置零，可将平衡后的残余零点清除。此时若信号有无法平衡提示，说明通道的初始值过大，尤其是试件变形通道
即满度值受修正系数的影响。 第二项、采样参数 “采样参数”存放在菜单栏中的“设置”下拉菜单 中，包括测试方式、采样频率及实时压缩时间等。 单击“设置”，选择采样参数。其中测试方式包括拉 压测试和扭转测试两种方式，拉压测试方式采用定时采 样的方式，采样频率即为其记录数据的频率；扭转测试 是以脉冲触发的方式记录数据，采样频率为其判断脉冲 有无的频率。拉伸实验时，将采样参数设置成如右图参 数：采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”。 第三项、窗口参数 窗口是指为了在实验中显示及实验完成后分析数据而设置的曲线窗口，位于整个数据采集分析 环境的中部，曲线分为实时曲线及 X-Y 函数曲线两种，每个实时曲线窗口可显示四条实时曲线，每个 X-Y 函数曲线窗口可显示两条 X-Y 函数曲线。在拉伸实验中主要应用 X-Y 函数曲线窗口及实时曲线窗 口，X-Y 函数曲线窗口用以观测试件所受力与变形的关系，即 F − L 关系曲线，实时曲线窗口以时间 为横坐标，实时显示 1024 个数据。 窗口参数的设置包括窗口的新建、关闭、排列、绘图方式、图例、曲线颜色、文字颜色、统计信 息、坐标等，各参数的选择可通过菜单栏或按相应的快捷键进入。拉伸试验可以开设两个数据窗口， 左窗口，力、变形实时曲线，右窗口，力、变形的 X-Y 曲线，并设定好窗口的其它参数如坐标等。 设置坐标参数的时，需对被测试件的极限承载力及变形进行预估，这样可以得到较好的图形比 例。对于直径为 10mm 的低碳钢（Q235）试件，计算其极限承载力不超过 45KN，变形不超过 50mm，故 设置其纵横坐标的上限均为 50KN(mm)，考虑到初始零点并非绝对零值，故将其坐标的下限设置成一较 小的负值。实际上在数据采集的过程中我们可以随时在不中断数据采集的前提下进行窗口参数的修改， 但在实验前对所采数据进行相应的判断并设置较为合理的窗口，还是很有必要的。 对比当前各参数与实际的测试内容是否相符，若相符进入“5.4.3 数据预采集”，如不符，则应 选择正确的参数或通过引入项目的方式引入所需要的测试环境。具体操作：打开“文件”选择“引入 项目”，引入所需要的采集环境。 6.4.3 数据预采集 6.4.3.1 采集设备满度值对应检查 检查采集设备各通道显示的满度值是否与通道参数的设定值相一致，如不一致，需进行初始化 硬件操作，单击菜单栏中的“控制”，选择“初始化硬件”，就可以实现采集设备满度值与通道参数 设置满度值相一致。 6.4.3.2 数据平衡、清零 单击菜单栏中的“控制”，选择“平衡”，对各通道的初始值进行硬件平衡，可使所采集到的数 据接近于零，然后，单击菜单栏中的“控制”，选择“清除零点”，“清除零点”为软件置零，可将平 衡后的残余零点清除。此时若信号有无法平衡提示，说明通道的初始值过大，尤其是试件变形通道