Q235拉伸力学性能研究报告

Q235 钢轴向拉伸试验报告

1.研究目的

观察 Q235 钢在拉伸时的各种现象， 并测定 Q235 钢在拉伸时的屈

服极限 σ，强度极限 σ，伸长率 δ和断面收缩率 ψ，研究 Q235 钢拉伸

s b

时的力学性能。

2.实验原理

试件装在试验机上， 受到缓慢增加的拉力作用， 对应每一个拉力F，试件标距 l 有一个伸长量 。表示 F 和的关系的曲线，称为 F-曲线。F-曲线与试件的尺寸有关。为了消除试件尺寸的影响，把拉力

F 除以试件的横截面积 A，得出正应力 σ；同时，把伸长量 除以标距的原始长度 ,得到应变 ε：

σ=

ε=

以σ为纵坐标， ε为横坐标做出表示 σ与ε的关系曲线，称为 σ-ε曲线 (应

力-应变曲线 )，通过应力 -应变曲线得到 Q235 钢在轴向拉伸下的力学性能。

3.实验方法

为了便于比较不同材料的实验结果，对试件的形状、加工精度、

加载速度、实验环境等， 国家标准都有统一规定。

　按国家标准 GB228

1

—2010 中的有关规定 ,本实验中的拉伸试件采用国家标准中规定的圆截面长试件即：

=10 d (长试件 )

0 0

式中 : 0--试件的初始计算长度 (即试件的标距 );

d0 --试件在标距内的初始直径。

实验前用游标卡尺和圆规测量试件的直径 d 和标距 ，所用游标

0 0

卡尺的量程为 200mm 精度为± 0.02mm。经多次测量求平均值，试件

的直径 d 和标距 尺寸如表 1，使用万能试验机上的传感器测量试件

0 0

受力大小，用引伸计测定试件的变形量。

表 1

试件直径 d0/mm 试件标距 0/mm

测量1 测量2 测量3 平均值 测量1 测量2 测量3 平均值

9.62 9.56 9.72 9.63 100.30 100.70 100.40 100.40

实验采用 YYU-15/50 轴向变形引伸计 , 引伸计的标距为 50mm，

变形为 15mm，相对误差优于一级，用于常规拉伸试验机。引伸计测

量精度一级：标距相对误差± 1.0%，示值误差（相对）± 1.0%，（绝

对）± 3.0 微米。引伸计由传感器、放大器和记录器三部分组成。传

感器直接和被测构件接触。

　构件上被测的两点之间的距离 a1b1 为标距，

构件被拉伸或压缩后被测的两点之间的距离 a2b2，标距的变化 a2b2 与

a1b1 之差即为线变形。把引伸计用橡皮筋固定在试件上，随着构件变

形，引伸计的传感器会随着变形，记录器（或读数器）将自动记录变

形信息。

2

实验采用万能电子试验机（ CSS-1110）（试验机最大使用量程为

100KN，精度等级为 1 级：示值误差（相对）±1.0%，负荷测量范围：

满量程的 2%～100%，位移分辨率：0.01mm。）进行试件的拉伸试验，

试件安装在试验机的夹头中， 并将引申计安装在试件中部， 利用电子

万能试验机加载对试件进行轴向拉伸， 在实验过程中试验机上的力传

感器可以测量试件受力大小， 引伸计可以测定试件的变形量， 并把所

测得的信息随时输入到万能电子拉伸测试软件中。 实验完成后使用万

能电子拉伸测试软件计算试验机和引伸计所测得的数据即可得出试

件的应力 -应变曲线。

4.结果

电子万能试验机测得试件的拉力 -变形量曲线如图 1 所示。

图 1

试件拉断后测量试件的断后直径、 断后标距，测量三次取平均值

如表 2。

3

表 2

断后直径 d0/mm 断后标距 0/mm

测量1 测量2 测量3 平均值 测量1 测量2 测量3 平均值

6.04 6.12 6.08 6.08 121.48 121.14 126.10 121.24

将断后直径与断后标距输入万能电子拉伸测试软件计算， 由实验

测得试件的最大载荷、抗拉强度、上屈服强度、下屈服强度、断后伸

长率、断面收缩率如表

3 所示。

表 3

Fm(kN)

Rm(MPa)

ReL(MPa)

ReH(MPa)

A(%)

Z(%)

31.862

405.7

290.884

345.668

26

72.8

可计算得到各图中拉力变形量成线性部分的斜率，即 Q235 钢的弹性

模量 :

σ

E =

=

=

ε

0

= 0

0

计算得到， E=201GPa。

4

5.讨论分析

图 2.Q235 的应力 -应变曲线

（1）弹性阶段

在拉伸的初始阶段， σ与ε的关系直线 Oa，表示在这一阶段应力 σ 与应变 ε成正比，即满足胡克定理，直线部分的最高点 a 所对应的应

力σ称为材料的比例极限，直线 Oa 的斜率即为材料的弹性模量 E，

p

只有应力低于比例极限时， 应力才与应变成正比， 材料才服从胡可定律。

（2）屈服阶段

当应力超过 b 点增加到某一值时， 应变有非常明显的增大， 而应力先是下降，然后作微小的波动，在应力 -应变曲线上出现接近水平的小锯齿形折线， 这种应力基本保持不变， 而应变显著增加的现象成

为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限 σ。

s

5

（3）强化阶段

经过屈服阶段后， 材料又恢复了抵抗变形的能力， 要使材料继续变形必须增大拉力。

　这种现象称为材料的强化。

　在强化阶段中的最高点 e 所对应的应力 σ 是材料所能承受的最大应力， 称为强度极限或抗

b

拉强度。在强化阶段中，试件的尺寸有明显的缩小。

（4）局部变形阶段

过点 e 后，在试件的某一局部范围内，横向尺寸突然急剧缩小，形成缩颈现象。

　由于在缩颈部分横截面面积迅速减小， 使试件继续伸长所需的拉力也相应减小，应力 σ随之下降，降落在 f 点，试件被拉断。

6.结论

1、Q235钢试件的抗拉强度 为 572.6MPa，屈服极限 为 398.709MPa,

伸长率 δ为 20.7%，断面收缩率 ψ为 60.1%，弹性模量 E 为 201GPa

2、Q235 钢的应力 -应变图像分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与

局部变形阶段四个阶段。

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