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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₪✘:114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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