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金屬材料拉伸試驗基礎知識

來源↟◕•:技術文章    釋出時間↟◕•:2022-07-04    瀏覽↟◕•:553次

拉伸試驗是金屬力學試驗中基本的試驗₪▩·。透過拉伸試驗獲得的拉伸力學效能是工程材料的基本力學效能││☁▩,拉伸試驗的基本目的就在於此₪▩·。

S1為瞬時橫截面積;L1為瞬時長度₪▩·。將式(1-3)中S1代替式(1-1)中的ST││☁▩,得到↟◕•:…………(1-4);

實際應用中通常採用工程應力₪▩·。按照GB/T10623-2008的定義││☁▩,按原始橫截面積計算的軸嚮應力稱為工程應力(而在施加力方向上的應力分量稱為軸嚮應力)││☁▩,簡稱應力₪▩·。

透過拉伸試驗可以評定金屬材料的彈性效能☁✘、強度效能☁✘、延性效能等方面多種效能引數₪▩·。為金屬材料檢驗☁✘、研製和開發新材料☁✘、改進材料限度地發揮材料潛力☁✘、進行金屬材料製件的失效分析☁✘、確定金屬材料製件的合理設計☁✘、製造☁✘、安全和維護提供依據││☁▩,也為選材和控制提供重要依據₪▩·。

因外力作用而發生變形的試樣││☁▩,同時亦導致其內部各質點間相互作用而產生抵抗這種變形的內力₪▩·。

顯然││☁▩,在計算應力時││☁▩,用試樣實際瞬時橫截面積或受力前的原始橫截面積││☁▩,其結果會不同₪▩·。GB/T10623-2008《金屬材料 力學效能試驗術語》的定義₪▩·。

e為工程應變;式(1-4)為真應力與工程應力的關係₪▩·。在測定金屬拉伸硬化指數n時││☁▩,在計算中用到此關係式₪▩·。

在拉伸試驗中試樣處於均勻延伸狀態下││☁▩,真應力與工程應力有固定關係₪▩·。透過假定試樣變形時體積保持不變││☁▩,可以寫出如下關係↟◕•:;那麼…………(1-3);

與真應力相比較││☁▩,用工程應力表示的內力強度不如真應力的準確₪▩·。但在金屬材料的彈性範圍內││☁▩,或總應變不大的情況下││☁▩,工作應力的誤差不大││☁▩,對於大多數工程實際來說準確度是足夠的₪▩·。

內力在橫截面上均勻分佈₪▩·。為了便於比較幾何相似的試樣的內力強度││☁▩,需要引入一個力學參量││☁▩,作為比較的基礎₪▩·。

力學效能的判據是表徵和判定金屬力學效能所用的指標和依據││☁▩,而其高低表徵材料抵抗外力作用的能力水平││☁▩,是評定金屬材料的重要依據₪▩·。

二☁✘、拉伸試驗力學參量

金屬力學效能正是材料承受外載荷而不發生失效的能力₪▩·。

1.應力↟◕•:一根原始橫截面積為So☁✘、長度為Lo的直杆試樣││☁▩,若在其兩端施加拉力F││☁▩,在力的作用下發生變形││☁▩,軸向延伸和橫向縮短││☁▩,如圖1-1所示₪▩·。

在圖1-1的情況下││☁▩,作用力透過直杆試樣的橫截面中心││☁▩,橫截面上內力的合力與外作用力F大小相等││☁▩,方向相反₪▩·。

按照瞬時橫截面積計算的軸嚮應力稱為真應力││☁▩,用公式(1-1)表示↟◕•:;式中↟◕•:為真應力;F為橫截面上承受的力;ST為實際的瞬時橫截面積₪▩·。

雖然用真應力表示內力強度是準確的方法││☁▩,但在實際中││☁▩,由於隨著外力的變化試樣橫截面積也隨之變化││☁▩,因此││☁▩,式(1-1)表示的真應力不便於工作實際的使用₪▩·。

這個力學參量就是“應力"₪▩·。應力定義為單位面積上的內力₪▩·。一般用符號表示││☁▩,單位用MPa表示₪▩·。

用式(1-2)表示↟◕•:………………(1-2);——為工程應力;F為橫截面上承受的力;So為原始橫截面積₪▩·。

按照上述定義││☁▩,應力與作用力和受力的橫截面積大小相關₪▩·。圖1-1中受外力作用的試樣││☁▩,作用力變化時││☁▩,由於縱向延伸和橫向縮短││☁▩,實際上瞬時橫截面積也隨之變化₪▩·。

金屬材料拉伸試驗的目的和意義││☁▩,金屬材料受外力作用時會表現出各種不同的行為││☁▩,呈現出彈性與非彈性反應相關或涉及應力-應變關係的力學特性₪▩·。

影響金屬材料拉伸力學效能測定的因素很多││☁▩,為了限制和減小因素的影響││☁▩,以便測出可供分析對比和利用的各種效能││☁▩,拉伸試驗必須標準化☁✘、通用化並與國際接軌₪▩·。更好地促進技術的發展和交流₪▩·。

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