拉伸试验

有的材料有屈服点,屈服点就是很重要的机械性能指标了
有的材料没有屈服点,而在工程中有非常需要一个弹性形变的极限点,于是就有了0.2YP,或0.02YP,人为的规定了一个屈服点,称为条件屈服
对于有屈服点的材料来说,0.2YP是没有意义的,比较它们又有什么意义呢
一些连续屈服的材料就没有屈服现象,如黄铜拉伸的时侯。
只有很少的材料在拉伸时有明显的屈服吧,所以没有屈服点是常见的,我们都只测0.2
对于一般钢材按国标制成矩形截面时,截面面积和标距的关系仍为
拉伸试验
拉伸试验
tensile test
  是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。金属拉伸试验的步骤可参见ASTM E-8标准。塑料拉伸试验的方法参见ASTM D-638标准、D-2289标准(高应变率)和D-882标准(薄片材)。ASTM D-2343标准规定了适用于玻璃纤维的拉伸试验方法;ASTM D-897标准中规定了适用于粘结剂的拉伸试验方法;ASTM D-412标准中规定了硬橡胶的拉伸试验方法。拉伸试验又可称拉力试验。
  测定材料在拉伸载荷作用下的一系列特性的试验,又称抗拉试验。它是材料机械性能试验的基本方法之一,主要用于检验材料是否符合规定的标准和研究材料的性能。
  性能指标 拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时,对比分析法当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服产生屈服时的应力,称屈服点或称物理屈服强度,用σS(帕)表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点,通常把材料产生的残余塑性变形为 0.2%时的应力值作为屈服强度,称条件屈服极限或条件屈服强度,用σ0.2 表示。材料在断裂前所达到的最大应力值,称抗拉强度或强度极限,用σb(帕)表示。
贺知章  塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力,常用的塑性指标延伸率断面收缩率。延伸率又叫伸长率,是指材料试样受拉伸载荷折断后,总伸长度同原始长度比值的百分数,用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后,断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数,用ψ表示。
  条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率 δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。
  试验方法 拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的,也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响,并保证一定的光洁度。
  试验时,试验机以规定的速率均匀地拉伸试样,试验机可自动绘制出拉伸曲线图。对于低碳钢等塑性好的材料,在试样拉伸到屈服点时,测力指针有明显的抖动,可分出上、下屈服点(和),在计算时,常取。材料的 δ和ψ可将试验断裂后的试样拼合,测量其伸长和断面缩小而计算出来。
  拉伸曲线图 由试验机绘出的拉伸曲线,实际上是载荷-伸长曲线(见图),如将载荷坐标值和伸长坐标值分别除以试样原截面积和试样标距,就可得到应力-应变曲线图。图中op部分呈直线,此时应力与应变成正比,其比值为弹性模量,Pp是呈正比时的最大载荷,p点应力为比例极限σp。继续加载时,曲线偏离op,直到 e点,这时如卸去载荷,试样仍可恢复到原始状态,若过e点试样便不能恢复原始状态。e点应力为弹性极限σe。工程上由于很难测得真正的σe,常取试样残余伸长达到原始标距的0.01%时的应力为弹性极限,以σ0.01 表示。继续加载荷,试样沿es曲线变形达到s点,此点应力为屈服点σS或残余伸长为 0.2%的条件屈服强度σ0.2。过s点继续增加载荷到拉断前的最大载荷b点,这时的载荷除以原始截面积即为强度极限σb。在 b点以后,试样继续伸长,而横截面积减小,承载能力开始下降,直到 k点断裂。断裂瞬间的载荷与断裂处的截面的比值称断裂强度。
  目前能进行拉伸试验的实验室主要有环境可靠性与电磁兼容试验中心航天环境可靠性试验与检测中心等。
材料机械性能试验
  测定材料在一定环境条件下受力或能量作用时所表现出的特性的试验,又称材料力学性能
试验。试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。材料机械性能的测定与机械产品的设计计算、材料选择、工艺评价和材质的检验等有密切的关系。测出的机械性能数据不仅取决于材料本身,还与试验的条件有关。例如,取样的部位和方向、试样的形状和尺寸,试验时的加力特点,包括加载速度、环境介质的成分和温度等,都会影响试验的结果。为了保证试验结果的相对可比性,通常都制订出统一的标准试验方法,对试验条件一一作出规定,以便试验时遵守。
  机械性能试验可分为静力试验和动力试验两大类。静力试验包括拉伸试验压缩试验弯曲试验剪切试验扭转试验硬度试验蠕变试验高温持久强度试验应力松弛试验、断裂韧性试验(见断裂力学分析)等。动力试验包括冲击试验、疲劳试验(见疲劳强度)等。
  机械性能试验在各种特定的试验机上进行。试验机按传动方式分机械式和油压式两类,可手动操作或自动操纵。有的试验机还带有计算机装置,按编好的程序自动进行试验操作和控制,并可用图像和数字显示出结果,提高试验的精度,使用方便。
  拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、断
裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据,对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 南京医科大学学报
    不同国家的拉伸试验标准对试验机、试样、试验程序和试验结果的处理与修约的规定不尽相同,我们现在选取日本、美国与中国的金属材料拉伸试验标准进行比较
一、引伸计
表1. E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对引伸计的规定
E 8/E 8M-08 E 8/E 8M-08 A 370-07 ISO标准
范围(mm) 分辨力(mm) 范围(mm) 分辨力(mm) 范围(mm) 分辨力(mm)
<0.5 0.002 板材试样宽度 0.13 0.1~0.5 0.001
0.5~2.5 0.002 板材试样宽度 0.025 0.5~2.0 0.005
2.5~5 0.01 矩形试样厚度 2.0~10 0.01
≥5 0.02 圆柱形试样直径 ≥10 0.05
    表2是E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力规定。由表2可见,ASTM标准和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力要求相近;对于板材试样宽度,A 370-07的要求比E 8/E 8M-08低(0.13vs0.02mm)。 除表2的规定外,对于最小尺寸小于0.5mm的试样E 8/E 8M-08规定:如果可能分辨力不大于试样的最小尺寸的1%。
    对于非对称全截面试样,使用称重法时,E 8/E 8M-08规定试样长度大于横截面上最大尺寸的20倍,试样质量测量精度应不小于0.5%。
A 370-07 ISO标准
测量参数及范围 级别与精度
min 测量参数及范围 级别与精度min 测量参数及范围 级别与精度min
Rp、Rt ±0.5%
(B2级) Rp和At ±0.5%
(B2级) Rp、Rt和Ae ±1%
(1级)
Ag或Agt、A或At <5% ±0.5%
(B2级) Ag或Agt、A或At <5% ±0.5%半耕半读
(B2级) Ag或Agt、A或At ±2%
(2级)
面向过程的程序设计5~50  5~50 ±1%
(C级)
≥50 ±2%
(D级) ≥50 ±2%
(D级)
E 8/E 8M-08规定:
    测量非比例延伸强度Rp、规定总延伸强度Rt和屈服点延伸率Ae,引伸计标距应小于等于试样的标距,
    如果选用不带肩的试样,引伸计标距应小于试样夹持在试验机上时夹头间距离的80%。
    测定断后伸长率A或断裂总伸长率At时,引伸计标距应等于试样的标距。
    E 8/E 8M-08规定对于大多数金属材料测量屈服行为时,推荐的标定应变范围为0.2~2.0%。
除了下面所列内容,A 370-07对引伸计精度的规定与E 8/E 8M-08基本一致。
A 370-07规定:
透传    测定规定Rp时,
    当非比例延伸大于等于0.2%时,应选用精度不低于±0.5%的引伸计(B2级及以上)在0.05~1.0%的应变范围进行标定;
    当非比例延伸小于0.2%时,应选用精度不低于±0.25%的引伸计(B1级及以上)在0.05~1.0%的应变范围进行标定或者选用精度不低于±0.5%的引伸计(B2级及以上)并且降低标定应变范围下限(例如降低至0.01%)。
    测定规定总延伸强度Rt时,应选用精度不低于±0.25%的引伸计(B1级及以上)。
ISO系标准规定:
    测量屈服行为时,引伸计标距应不小于试样的标距的1/2,
    测定断后伸长率A或断裂总伸长率At时,引伸计标距应等于试样的标距。
    表1是 E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对引伸计的规定,由表1可见:对于引伸计的要求,ASTM标准的要求普遍较ISO系标准标准严格,并且给出了进行相应测量时引伸计的标定范围。ISO系标准标准给出测量屈服行为时引伸计标距的下限有助于减少测试时的争议。
二、 试样尺寸测量装置
表2. E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力规定
金属材料拉伸实验
对于低碳钢材料,屈服阶段常呈锯齿形.上屈服点受变形速度和试样形式等的影响较大,下屈服点则比较稳定,故工程上均以下屈服点对应的载荷作为材料屈服时的载荷.确定屈服载荷时必须注意观察指针转动情况,一般规定测力主针回摆后所指示的最小载荷,即为屈服载荷.
屈服阶段过后,材料开始强化,在强化阶段可观察冷作硬化现象.即在强化阶段卸载,图形按卸载定律返回,试样留有残余应变,若再加载,此时材料比例极限提高,塑性降低,这种现象叫做冷作硬化.试样拉伸达到最大载荷以前,在标距范围内的变形是均匀的.至最大载荷时产生局部伸长和颈缩,细颈出现后,横截面面积迅速减小,继续拉伸所需载荷也小了,直至拉断为止,由测力付针读出最大载荷.

本文发布于:2024-09-25 05:30:43,感谢您对本站的认可!

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