《工程力学》实验指导书
上海海洋大学
金属材料拉伸实验
一、实验目的
1．测定低碳钢（如Q235钢这种典型塑性材料）的下列力学性能指标：下屈服强度Rec（或称屈服极限、屈服点σs）、抗拉强度Rm（或强度极限σb）、断后伸长率A和断面收缩率z。
2．测定铸铁（典型脆性材料）的抗拉强度Rm（或强度极限σb）。 3．观察塑性与脆性两种材料在拉伸过程中的各种现象。 4．比较并分析低碳钢和铸铁的力学性能特点与断口破坏特征。 二、实验仪器和设备
1．万能材料试验机，拉力试验机，电子式拉力试验机。 2．电子引伸计。 3．游标卡尺。 4．试样划线器。 三、实验试样
大量实验表明，实验时所用试样的形状、尺寸、取样位置和方向、表面粗糙度等因素，对其性能测试结果都有一定影响。为了使金属材料拉伸实验的结果具有符合性与可比性，国家制订有统一标准。本实验按照GB/T228-2002 eqv ISO6892—1998《金属材料 室温拉伸试验方法》第六章试样的要求制备试样。拉伸试样系由夹持、过渡和平行三部分构成。试样两端较粗段为夹持部分，其形状和尺寸可依实验室现有使用试验机夹头情况而定；试样两夹持段之间的均匀部分为实验测试的平行部分；而夹持与平行二部分之间为过渡部分，通常用圆弧进行光滑连接，以减少应力集中。拉伸试验可分为机加工试样和不经机加工的原状全截面试样。通常采用机加工的圆形截面试样如图1（a）所示，亦可采用矩形截面试样如图1（b）所示。图中Lc为试样平行段长度，L0为试样原始标距（或称测量伸长变形的工作长度），d为圆形试样平行部分的原始直径，a为矩形试样平行部分的原始厚度，b为矩形试样平行部分的原始宽度，S0为试样平行部分原始横截面面积，r为过渡弧半径。拉伸试样分为比例和非比例标距两种。比例试样系按公式
L0?KS0计算确定的试样，式中系数K通常为5.65或11.3，前者称为短试样，后者称
为长试样。短试样的标距L0?5.65S0或L0 = 5d，长试样的标距为L0?11.3S0或L0 = 10d，
一般都采用短比例标距试样。对非比例标距试样的原始标距L0与原始横截面面积S0之间无上述公式表达的比例关系，可根据GB-T 2975—1998和ISO 377—1997《钢及钢产品力学性能试验取样位置和试样制备》的要求或金属产品供需双方商订的协议要求来确定。这里摘录国标中有关拉伸比例试样的尺寸参数和加工尺寸允许偏差分别列入表1、表2、表3中，供读者参考。
图1 拉伸试样图
表1 比例试样
试 样 圆形截面 长 短 长 短 原始标距 L0/mm 100 50 11.3s0 任意 5.65s0 表2 圆形截面比例试样尺寸（单位：mm）
一般尺寸 d 20 15 10 6 rmin 5 4 4 3 表3 试样尺寸允许偏差（单位：mm）
圆形截面 试样直径d 5～<10 >10 标距部分内允许偏差 d ±0.1 ±0.2 最大与最小直径 0.02 0.05 矩形试样宽度 b 10～15 20～30 标距部分内允许偏差 b ±0.2 ±0.5 最大与最小宽度 0.1 0.2 5d L0+d 10d L0+d L0 短试样 Lc L0 长试样 Lc A5.65 原始横截面积 S0/mm2 78.54 圆形试样原始直径 d/mm 10 断后伸长率 % A10.3 A5.65 A11.3 矩形截面 或 其 他