材料在不同加载速率及不同加载路径下的拉伸试验与现实生活中的工程问 题有着紧密的联系，对于工程中经常遇到的问题——不同的加载速率和加载路径 对金属材料的应力应变特性、强度特性、刚度特性、截面的断裂破坏的影响问题 等，仅仅通过简单的静力学知识的理论计算，远远不能得到让我们满意的答案和 精确地结论。所以，我们就必须利用试验手段，通过大量的试验数据来解决对材 料的应力分析问题。因此，在李老师的指导下，我利用力尔试验系统和力尔 LCJ 试验机进行了不同加载速率及不同加载路径对金属材料力学性能影响的试验分 析和研究。此外，我还通过 ANSYS 软件，采用有限元分析的方法对金属材料进 行了数值模拟，进而将数值模拟的结果与试验结果进行比较，使试验结果更加的 真实、可靠。

金属材料通过拉伸试验可以测定出材料的拉伸力学性能指标，包括强度指标 和塑性指标。所以，拉伸试验是研究金属材料力学性能的方法中最基本，也是相 对简单、易操作的试验。而对于材料本身就具有较好的塑性，且强度不是太高的 低碳钢材料，采用拉伸试验能够更清楚、更全面的显示金属材料的力学性能，弹 性变形，塑性变形和材料的破坏、断裂特征等。在材料力学手册中的各类材料力 学性能的确定以及产品加工工艺路线的设计等方面，一般情况下都要首先通过材

料的拉抻试验来掌握、了解材料的力学性能，然后再加以应用、确定具体的生产 加工工艺路线等。新材料的研制开发，各类工程中的设计、分析、计算、材料选 择、鉴定以及科学研究都要依据这些性能指标。金属材料的拉伸试验通常情况下 是指在常温、非腐蚀环境中，将金属试件正确的安装在力尔 LCJ 材料力学教学 试验机上，接着进行缓慢加载。

此次，通过独立设计低碳钢的拉伸试验，研究了加载速率及加载路径对低碳 钢拉伸力学性能的影响。在本次试验过程中，我对金属材料的力学性能有了更清 晰、更深入的认识，同时，在对试验不断了解、掌握的过程中，我的动手能力、 发现问题、分析问题、解决问题的能力也有了很大的进步。当然，在材料拉伸过 程中，由于试验材料本身的差异、力尔 LCJ 材料力学教学试验机的机器误差、 测量时的误差、数据处理误差、试验次数有限等原因，我在综述过程中可能会存 在一些缺陷和不足，敬请各位老师批评、指出。

1 绪论

1。1 研究目的和意义

低碳钢的拉伸试验是材料力学教学中最基本、最基础、也是应用最广泛的试 验。通过对低碳钢的拉伸试验，可以测定低碳钢的弹性模量 E、屈服极限s 、强 度极限b  、延伸率 、断面收缩率、刚度指标、塑性性能指标等，可以比较

在不同的加载速率及加载路径作用下，低碳钢在拉伸过程中的各种现象及其力学

性能的变化，并可以绘制出各种情况下低碳钢的拉伸曲线，从而得出低碳钢在拉 伸时的力学性能特点、变化情况以及低碳钢试件的断口破坏特征等。对于材料本 身塑性较好，且强度不太高的低碳钢，通过对其进行拉伸试验，能够更好、更全 面地显示低碳钢的材料特性，弹性变形，塑性变形和最后断裂及断口形状等。在 实际工程问题中，金属材料拉抻试验的各项指标表征了材料自身的性能，而这些 性能指标是进行材料选择，形状设计、分析计算的主要依据。低碳钢在现实工程 中的使用范围很广，在拉伸试验过程中表现出来的力学性能也是最典型、最具代 表性的。因此，有效的预测低碳钢等塑性材料的应力应变的变化规律，最大限度 地发挥低碳钢等金属材料的机械性能和力学性能，可以对金属试件的失效分析、 合理设计、安全使用以及后续的维护等提供有利的参考，同时也为选材和质量控 制提供一些依据[1]。