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前言：小班课又开始了！ 在本期中，我们将讨论常见的拉伸测试。 拉伸试验是指测定材料在轴向拉伸载荷作用下性能的试验方法。 拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、断面收缩率、抗拉强度、屈服点、屈服强度等抗拉性能指标。

视频：拉伸测试过程的详细说明

一、金属拉伸性能的有关指标

金属在室温下的拉伸性能通常包括四个指标：抗拉强度、屈服强度，也称为屈服点或规定屈服强度、伸长率和断面收缩率。 前两者称为强度指标，后两者称为塑性指标。

所谓强度是指金属在试样承受轴向拉伸载荷过程中，在任一时刻抵抗变形或断裂的能力，一般用作用在原单位横截面积上的力来表示。 塑性是指试样被拉伸至断裂后，标距的伸长率与断裂处原始横截面积的减少率的百分比。

2、拉伸试验步骤

1）准备试件。 对相同尺寸、规格、形状的普通碳钢和铝合金试样进行拉伸试验。 用刻度机在原标距范围内标出圆线。 将标距分成 10 个等长的等分。 测得的原始直径为10mm，原始标距为100mm。

2）调整试验机。 手动控制上卡盘到合适的夹紧位置。 选择合适的仪表刻度盘。 启动试验机，将工作台升高约10mm，以消除工作台系统自重的影响。 调整主动指针到零点，将驱动指针移近主动指针，调整自动绘图装置。

3) 夹紧试样。 先将试样夹在上卡盘中，然后将下卡盘移动到合适的夹紧位置，最后夹住试样的下端。 （铝合金材料无明显屈服现象拉伸试验机引伸计，需用电子引伸计复现）

4) 检查试车。 检查以上步骤是否完成。 启动试验机，预加载少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载至零，检查试验机是否正常工作。

5）实验。 启动试验机，缓慢均匀地加载，仔细观察测力指针的转动和绘图装置绘制的图形。 注意捕获屈服载荷值并记录下来以计算屈服点应力值。 屈服阶段注意观察滑移现象。 在屈服阶段之后，加载速度可以更快。 当即将达到最大值时，注意“颈缩”。 试样断裂后立即停止，记录最大载荷值。 （铝合金样品无明显屈服现象）

6) 取出试片和记录纸。

7) 用游标卡尺测量折断后的标距。

8) 用游标卡尺测量缩颈的最小直径

3、金属材料拉伸过程中的四个阶段

试验最终得到的拉伸曲线实际上是一条载荷-伸长曲线，这条曲线分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。

1）弹性阶段：随着载荷的增加，应变与应力成正比增加。 如果去除载荷，试件将恢复到原来的形状，呈现弹性变形，此时可以测量材料的弹性模量E。

2）屈服阶段：普碳钢：超过弹性阶段后，载荷几乎不变，但在小范围内上下波动，试样伸长率急剧增加。 这种现象称为屈服。 如果忽略载荷读数的微小波动拉伸试验机引伸计，这个阶段可以用拉伸图上的水平线段表示。 塑性变形突然开始，负载数量会突然下降。 如果移除所有负载，样品将不会恢复到其原始长度并显示永久变形。 对于铝合金来说，弹性区的终点并不伴随着载荷的突然下降或其他明显的变化，而是从弹性阶段到塑性阶段的平滑渐变曲线。

3）强化阶段：样品经过屈服阶段后，曲线呈现上升趋势。 由于材料在塑性变形过程中不断强化，材料的变形抗力增强。 这种现象称为应变硬化。 如果在这个阶段卸荷为零时变形没有完全消失，则应力减为零时的残余应变称为塑性应变或残余应变。

4）在颈缩阶段和断裂阶段，试样被拉长到一定程度后，载荷读数反而逐渐减小。

4.相关计算

对于有明显屈服现象的材料：

上屈服强度ReH=FeH/S0（S0代表原始截面积，FeH代表上屈服点对应的轴向力）

下屈服强度ReL = FeL/S0（S0代表原始横截面积，FeL代表下屈服点对应的轴向力）

抗拉强度Rm=Fmax/ S0（Fmax指最大轴向力）

对于没有明显屈服现象的材料，规定产生0.2%残余变形的应力值作为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。 大于此限制的外力将导致部件永久失效且无法恢复。

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