1.103 土木工程材料实验 (1-2-3)
J.T. Germaine 博士 麻省理工学院
2004 春季
实验任务 2 拉张应力实验和钢材的应力应变性能
(TENSILE TESTING AND STRESS STRAIN PROPERTIES OF STEEL)
实验目的: 你将在本课程中学到:
(1) 直接张力试验(direct tension testing)的测量技术
(2) 电液侍服试验机(servo hydraulic testing machine)的操作
(3) 普通钢材的张力性能(Tensile properties)
(4) 与测量技术和数据阐释有关的错误
实验安排:
· 会议 A:30分钟小组预习课程
· 会议 B:60分钟小组分组(译者注:或者称之为次小组,下同)试验
· 会议 C:30分钟个人观察
· 数据:次小组会议的时候公布
阅读材料:
· 阅读这个材料(handout),明白在实验室将要做些什么
· 查阅钢材的弹性模量(elastic modulus)、比例极限(proportional limit)、屈
服强度(yield strength)和抗拉强度(tensile strength).
· 阅读 ASTM E8-金属材料抗拉试验标准测试方法 (译者注:此为美国材料
实验协会技术规范).
实验概述:
直接拉力测试(the direct tension test)用来量测许多材料的机械性能(mechanical
properties),如杨氏模量(Young's modulus)、比例极限(proportional limit)、屈服
强度(yield strength)和抗拉强度(tensile strength).如果有适当的夹具(the appropriate
grips)和合适的测量位移设备,很大范围内的材料特性(从橡胶到钢材)都可以测试.
在这个试验任务中,我们将探索钢铁在拉力条件下的行为(the behavior of steel in
tension)、试件几何形状(specimen geometry)(横截面积和长度)对其的影响、估
算误差(measurement errors)和循环加载方式(cyclic loading).
我们将使用被制作成标准螺纹杆状(standard threaded rod)的钢拉力试件.钢
杆的中间部分已经被制作成一个恒定截面(constant cross section).钢杆的恒定截面
长度就是样本标距(the specimen gauge length).正是钢杆的这个部分承担了绝大部
分的拉应力,因此这个部分的形变(the deformation)最大.保持这个截面恒定(constant)
非常重要,只有这样才能保证应力应变尽可能地统一均衡(uniform).
The actual specimen strain is measured by an extensometer that is attached directly
to the gauge section of the specimen. 用恒定的位移变化速率(a constant rate of
displacement)给试件施加拉力,相应的反力(the reaction force)由"力的换能器"(即
测力传感器,load cell )测量.位移将由两种不同技术测量.截面端部位移由安装在
促动器(the actuator)内的"线性电压位移传感器"(LVDT,Linear Voltage Displacement
Transducer)测量.我们必须假定这个位移和试件标距(the specimen gauge length)的
积合应变(the integrated strain)相等.如此计算忽视了加载设施(the load frame)和

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