这时的载荷在迅速下降，接着试件被拉断，以试件初始横截面积A0去除Pb，得强度极限：

?b?Pb （3－7） A0把图3－3的纵横坐标P和?l分别除以A0和l0，便得出?~?曲线如图3－5所示。 在试件发生颈缩的时候，虽然荷载P在下降，但 试件颈缩处的横截面积以更快的速度在缩小，所以真 正应力?t?P/A仍然在上升，直至试件拉断为止。或 者说，颈缩时横截面积A减少的速度大于应力?t上升 的速度，导致P??t?A下降。

?计算断后伸长率的公式为： 图3－5 应力—应变曲线

O??l1?l0 ?100% （3－8）

l0式中l0是标距原长度，l1是拉断的试件在紧密对接后直接量出的或经断口移中后量出的标距长度。

短、长比例的试件拉断后伸长率分别以?5和?10表示。定标距试样拉断后的伸长率应附以该标距数值的角注，例如：l0?100mm或200mm，则分别以符号?100或?200表示。

由于断口附近的塑性变形大，所以直接量测l1时所得的结果与断口所在的位置有关。如断口发生在标距端点上，或端点以外，或机械刻划标记上，则试验无效，应重做。若1断口距标距的一端的距离≤l0，则采用断口移中法测定l1，见图3－6，做法如下：

3

断后伸长率（%）

807060504030201000123456 78910

（a） A O B C C1

（b） A O B C

图3－6 断口移中法示意

在拉断后的长段试件上，从断口起，取基本等于短段的格数得B点，如长段所余格

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数为偶数，见图3－6（b），取其一半得C点，移位后，

l1?AB+2BC （3－9）

如长段所余格数为奇数，见图3－6（a），则取所余格数减1的一半得C，所余格数加1的一半得C1点，移位后，

l1?AB+BC+BC1 （3－10）

拉伸试验断面的收缩率为：

??A0?A1 ?100% （3－11）

A0式中A1为试件拉断后，断口处的最小横截面积。由于断口不是规则的圆形，应在两个互相垂直的方向上量取最小直径，以其平均值计算A1。

2． 铸铁拉伸试验

铸铁的拉伸图见图3－7（a）。可以看出，铸铁在拉伸过程中没有屈服现象，直线段也不显著。载荷达到最大值时，试件突然断裂，没有颈缩现象。它的延伸率远小于钢筋的延伸率。以上就是钢筋（塑性材料）和铸铁（脆性材料）的一部分不同之处。它们的断口见图3－7（b）。

P

剪切唇

铸铁 钢筋

（a） （b）

图3－7 铸铁拉伸曲线及拉伸试件断口

Ol五、 试验步骤

1． 钢筋拉伸试验

（1） 用钢筋的公称直径do计算面积A0，或用质量法求出A0。标距内分格采用色笔画出，不伤试件。

（2） 调整试验机两夹头间位置。

（3） 安装试件：将试件上端夹紧，下端暂不夹紧，试件荷载为零。

（4） 进行试验机、计算机设置：选择适当加载速度，输入材料、直径等参数，设置力、位移、变形的量程，并将它们初读数置零（清零）。接着，输入试验文件名。

（5） 把试件下端夹紧，点击计算机屏幕上的向下图标，开始拉伸试验。 （6） 观察屈服现象，确定屈服极限荷载（Psu，Psl或Ps）。 （7） 观察强化过程及颈缩现象。

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（8） 试件拉断后，打印试验结果（包括Pb,?b等）及荷载—位移曲线。

（9） 拆卸试件，测量拉断后标距的长度l1（需要时，采用断口移中法）和断口处的最小截面积A1。计算断后伸长率和断面收缩率。

2． 钢筋冷拉试验

由于WD－200B电子万能试验机在卸荷时计算机的数据采集系统会自动结束工作，因此钢筋第1次拉伸时的曲线和卸载后的第2次拉伸曲线不能画在同一个图上。至于试验的步骤，则与钢筋拉伸试验的步骤大致相同。操作如下：

（1） 钢筋拉伸至强化阶段，在颈缩之前，卸去荷载，打印试验曲线。

（2） 更换试验文件名，操作同前面的一样。试验机和计算机的设置与前面的相同，对已冷拉过的钢筋再作拉伸试验，直至颈缩断裂，然后打印试验曲线。

（3） 比较和分析钢筋试验所打印的3张图。显然经过冷拉后，钢筋的弹性极限提高了。

3． 铸铁拉伸试验

（1） 测定试件的直径，标距内用色笔画上分格线。

（2） 调整试验机夹头位置，装夹试件，试件上端夹紧，下端放松，试件不受荷载作用。

（3） 选定加载速度，设置有关试验量程、材料、直径等参数，并将力、位移、变形等参数置零，然后输入试验文件名。

（4） 将试件下端夹紧，点击向下图标，开始试验，直至拉断，打印试验结果（Pb,?b等）以及荷载—位移曲线。

（5） 取下试件，测取拉断后试件标距的长度l1。

（6） 清理现场，结束试验。

六、 试验记录表格

以下给出本次试验的记录表格，供参考。

表3－1 钢筋拉伸试验记录

试验前 原标距l0(mm) 公称直径d0(mm) 公称截面积A0(mm2) 或用质量法求A0? 试验后 拉断后l1(mm) 颈缩最小处平均直径(mm) 颈缩最小处截面积(mm2) m(mm2) ?l

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表3－2 试验过程数据记录

上屈服载荷Psu(kN) 下屈服载荷Psl(kN) 最大载荷Pb(kN) 备注 表3－3 铸铁拉伸试验记录

试验前 原标距l0(mm) 平均直径上 中 下 试验后 拉断后标距l1(mm) 断裂处最小直径1 2 平均 最小值 断裂处截面积A1(mm2) d0(mm) 原始截面积d1(mm) A0(mm) 2七、 实验数据处理

实验测试数据的误差是不可避免的。在对实测数据进行计算时应取到适当的几位有效数字，位数太多没有实际意义，位数太少将损失精确度。根据国家标准GB228－87，有关数据修约如下：

（1） 试件原始横截面积的计算值应修约到3位有效数字。

（2） 比例试件原始标距的计算值，短比例试件应修约到最接近5mm的倍数，长比例试件应修约到最接近10mm倍数。如为中间值，则向较大一方修约。

（3） 试件原始标距应精确到标称标距的?0.5%。 （4） 材料性能数据修约见表3－4。

表3－4 材料性能修约

测试项目 范围 修约到 ?p,?t,?r ≤200MPa ?200~1000MPa ?1000MPa 1MPa 5MPa 10MPa ?s,?su,?sl ?b ? ? ≤10% ?10% ≤25% ?25% 0.5% 1.0% 0.5% 1.0% 八、 讨论问题

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（1） 钢筋和铸铁在承受拉力作用时，力学性能有何不同？ （2） 根据碳钢和铸铁拉伸试件的断口特征，分析其破坏的原因。 （3） 低碳钢材料的?5和?10，哪一个大？为什么？

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