实验5 材料双向拉伸力学性能测试

罗仁安 编写

目前在工程应用中复合材料发展得很快，例如，玻璃钢（增强塑料）和单向层复合材料（碳纤维／环氧树脂基体）。这类材料强度较高，均具有各向异性。单向层碳纤维／环氧树脂基体复合材料的双向拉伸曲线是非常典型的事例，但是多数工程材料既不象低碳钢单向拉伸过程简单，也不象单向层复合材料（碳纤维／环氧树脂基体）那样复杂。

采用双向拉伸试验来测定材料的各项异性是国内外最新技术。用自动记录的方法精确记录试样的力和变形的关系曲线，并根据指标的定义在曲线上直接测定数据的试验方式。这种方法直观、物理概念清楚、精度高，工程中可广为采用，是目前发展的方向。

一、实验目的

1.用Zwick双向拉伸试验机测定给定材料条件屈服极限。

2.了解Zwick双向拉伸试验机的功能及相关仪器的操作。

二、实验设备

1.Zwick双向拉伸试验机。

2.游标卡尺。

三、基本原理

本试验是在Zwick双向拉伸试验机上进行。测量系统是由信号转换、信号放大和自动记录三部分组成。

信号转换部分：试样的力和变形分别由载荷传感器和变形传感器感受来，并转换成相应的电压信号。本试验所用的变形传感器为单向应变式夹式引伸计。载荷传感器固定在试验机上，试样受力变形时，载荷传感器和夹式引伸计的桥路即有电压输出。输出电压分别与外力和变形量的大小成正比。电信号进一步放大，才能进行测量或记录。Zwick双向拉伸试验机自身配有专用的放大系统，可以完成信号的放大工作和信号记录。

四、实验步骤

按同类材料估算最大试验载荷，设定载荷放大器的量程。

1.测量试样尺寸。在标距范围内取三个截面，每截面按互垂方向测两次。

2.安装试样，并在试样上按规定标距装卡引伸计，引伸计安装一定要上下对中、刀口不得偏斜，松紧程度要适中。

3.按试验操作步骤菜单程序进行操作。

4.卸载、关机、取下引伸计、卸下试件。

五、结果整理

打印各向异性材料试验曲线，单向层复合材料（碳纤维／环氧树脂基体）受拉时，其强度较高，但塑性性能较差，属于脆性材料 。

六、预习和思考

1.大致了解Zwick双向拉伸试验机的工作原理和使用方法。

2.目前在工程应用中有哪些材料发展得很快？它们是各向异性材料吗？

3.比较单向拉伸与双向拉伸试验的异同。