低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验

P0P0P1PnP增量法示意图低碳钢拉伸时弹性模量E的测定实验1实验目的1、在比例极限内验证虎克定律；2、学习使用单向引伸计测定钢材的弹性模量E；3、再次熟悉电子万能试验机的使用；4、学习拟定试验加载方案。2仪器和设备50KN电子万能试验机、单向引伸计、游标卡尺。3实验原理在比例极限内测定弹性常数，应力与应变服从虎克定律，其关系式为：1E上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。则：20000LAPLLLAPE为了验证虎克定律并消除测量中可能产生的误差，一般采用增量法。所谓增量法就是把欲加的最终载荷分成若干等份，逐级加载来测量试件的变形。设试件横截面面积为0A，引伸计的标距为0L，各级载荷增加量相同，并等于P，各级伸长的增加量为L，则式(2)可改写为：300iiLAPLE式中下标i为加载级数ni,2,1；N为每级载荷的增加量。由实验可以发现：在各级载荷增量P相等时，相应地由引伸计测出的伸长增加量L也基本相等，这不仅验证了虎克定律，而且，还有助于我们判断实验过程是否正常。若各次测出的L相差很大，则说明实验过程存在问题，应及时进行检查。4实验操作步骤1、用游标卡尺测量试样的直径和标距，并记录。在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径，在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。取六次测量的平均值做为原始直径0d，并据此计算试件的横截面面积0A。测量标距时，要用游标卡尺测量三次，并取三次测量结果的平均值作为试件的原始长度0l。2、做实验⑴装夹拉伸试样。通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置，再把上钳口松开，夹紧试样的上端；⑵使横梁下降，当试样能够夹在下钳口时，停止；⑶在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零，夹紧下钳口；⑷在“控制面板”上选择“位移控制”，采用0.2mm/min的速度使横梁下降，消除预紧力，使负荷变为零；⑸装夹引伸计，并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上；加载速度选0.5mm/min；⑹单击“新建试样”按钮，输入试件的有关信息，包括直径（或长、宽）、标距，然后点击“新建试样”按钮，再点击“确认”。⑺再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。⑻单击“位移方式”，切换为“取引伸计”模式。在取引伸计模式下，点击“开始”按钮，开始实验。注意观察加载过程中的载荷与位移的关系曲线，是一条斜直线。表明试件处于弹性状态，应力与应变成线性关系。按加载方案在下表中记录各级载荷作用下的应变值。当试件即将进入屈服阶段时，屏幕会弹出对话框提示取下引伸计，此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段，在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线（表明试件处于流塑阶段），应力变化不大，但应变大大增加。如果不取下引伸计，引伸计将被拉坏。接着材料进入强化阶段，可将加载速度调至5mm/min，继续实验直至试样拉断。⑼试样拉断后，立即按“停止”按钮。然后点取“保存数据”按钮，保存试验数据。取下试样，先将两段试件沿断口整齐地对拢，量取并记录拉断后两标距点之间的长度1l，及断口处最小的直径1d，并计算断后面积。⑽数据处理。单击菜单栏中的“试验分析”，并在相应的对话中选择需要计算的项目。然后单击“自动计算”。需要打印时单击“试验报告”按钮，把需要输出的选项移到右侧的空白框内，在曲线类型栏中选择应力---应变曲线，单击“确定”铵钮后打印试验报告。（11）关闭软件和试验机。5试验结果处理（一）碳钢试件尺寸计算长度L=____mm直径d=__截面面积A=______mm2（二）引伸仪测量记录:序号载荷P(KN)左表右表累计增量读数A1(格)读数差ΔA1(格)读数A2(格)读数差ΔA2(格)1325237249251126132平均值（三）数据处理结果平均(ΔA1)=平均(ΔA2)=12()():()2AA左右两表读数差平均值＝平均伸长增量(ΔL)=__________mmMPa()PLELA碳钢弹性模量按表格中计算出的每级载荷作用下的变形增加量，根据式⑶计算每级载荷作用下的弹性常数iE，再把每级载荷作用下得到的iE求平均值：41nEEnii上式中的n为加载级数。根据实验结果，按式(4)计算的弹性模量即为最终实验结果。