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拉伸试验

[拼音]:lashen shiyan

[外文]:tensile test

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,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。

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,常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。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 δψ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。

参考书目
  1. G.E.Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill,NewYork,1976.

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文章名称:《拉伸试验》
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