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拉伸試驗

打印文章】 【關閉窗口】 【 瀏覽次數:2038】 【 發布日期:2018-10-17 10:02:11】


測定材料在拉伸載荷作用下的一係列特性的試驗,又稱抗拉試驗。它是材料機械性能試驗的基本方法之一,主要用於檢驗材料是否符合規定的標準和研究材料的性能。

性能指標

      拉伸試驗可測定材料的一係列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時,當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力,稱屈服點或稱物理屈服強度,用σS(帕)表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點,通常把材料產生的殘餘塑性變形為 0.2%時的應力值作為屈服強度,稱條件屈服極限或條件屈服強度,用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值,稱抗拉強度或強度極限,用σb(帕)表示。

      塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力,常用的塑性指標是延伸率和斷麵收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷後,總伸長度同原始長度比值的百分數,用δ表示。斷麵收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷後,斷麵縮小的麵積同原截麵麵積比值的百分數,用ψ表示。
條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率 δ和斷麵收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。

試驗方法

      拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截麵的,也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品一般不需要加工而保持其全截麵進行試驗。試樣製備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響,並保證一定的光潔度。試驗時,試驗機以規定的速率均勻地拉伸試樣,試驗機可自動繪製出拉伸曲線圖。對於低碳鋼等塑性好的材料,在試樣拉伸到屈服點時,測力指針有明顯的抖動,可分出上、下屈服點(和),在計算時,常取。材料的 δ和ψ可將試驗斷裂後的試樣拚合,測量其伸長和斷麵縮小而計算出來。

拉伸曲線圖

      由試驗機繪出的拉伸曲線,實際上是載荷-伸長曲線,如將載荷坐標值和伸長坐標值分別除以試樣原截麵積和試樣標距,就可得到應力-應變曲線圖。此時應力與應變成正比,其比值為彈性模量,Pp是呈正比時的最大載荷,p點應力為比例極限σp。繼續加載時,曲線偏離op,直到 e點,這時如卸去載荷,試樣仍可恢複到原始狀態,若過e點試樣便不能恢複原始狀態。e點應力為彈性極限σe。工程上由於很難測得真正的σe,常取試樣殘餘伸長達到原始標距的0.01%時的應力為彈性極限,以σ0.01 表示。繼續加載荷,試樣沿es曲線變形達到s點,此點應力為屈服點σS或殘餘伸長為 0.2%的條件屈服強度σ0.2。過s點繼續增加載荷到拉斷前的最大載荷b點,這時的載荷除以原始截麵積即為強度極限σb。在 b點以後,試樣繼續伸長,而橫截麵積減小,承載能力開始下降,直到 k點斷裂。斷裂瞬間的載荷與斷裂處的截麵的比值稱斷裂強度。


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