拉伸试验
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/22/Tensile_testing_on_a_coir_composite.jpg/220px-Tensile_testing_on_a_coir_composite.jpg)
拉伸试验(英语:Tensile testing 或 Tension testing)[1]是材料科学和工程中一种基本物质张力测试。借由拉伸试验测量的性质有:极限抗拉强度、断裂强度、最大伸长量和断面缩率[2]。下列特性也可以被检测:杨氏模数、蒲松比、降伏强度、加工硬化[3]。单轴拉伸试验是常用于获得等向性材料的机械特性。某些材料是使用双轴拉伸试验。
目的
[编辑]使用拉伸试验可能具有各种目的,例如:
- 为了应用而选择特定材料或物品
- 预测材料在使用的正常和极端施力的型态。
- 确认是否符合规范、法规或合同的要求。
- 决定新产品开发是否有望成功:概念证明。
- 证明提出专利的实用性。
- 为其他科学、工程和品质保证提供标准数据。
- 提供基础的技术通信。
- 用于比较几种选择的方法。
- 提供诉讼程序的证据。
拉伸试件
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如何准备试件取决于测试目的、试验方法或规范。试件通常是一个标准化的截面。试片分为肩部及标距(中央部分):肩部较大,以容易使机器夹持;中央部分具有较小横截面,故变形和破坏可在这个区域发生[2][4]。通过使用非常相似的试件,可以找到试验机的可重复性[5]。
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![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b6/Tensile_specimen_shoulders.svg/220px-Tensile_specimen_shoulders.svg.png)
A. 圆型肩部使用螺纹固定
B. 圆型肩部使用圆形夹头以及锯齿垫片固定
C. 圆型肩部使用分离环固定
D. 平肩部使用锯齿夹头
E. 平肩部使用洞-销联接
机器设备
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拉伸试验最常于材料测试实验室进行。ASTM D638是最常见的拉伸试验标准。ASTM D638用于测量塑料的拉伸性质,包括极限抗拉强度,屈服强度,伸长量与泊松比。
最常见的测试机器的使用在拉伸试验是 万能试验机。这种类型的机器有两个十字头:一个是随试件长度调整;另一个是对试件施力。有两种类型:液压和电磁驱动[4]。
机器必须有适合性能以用于测试试件。有四个主要参数:拉伸力、速度、精确度和准确性。拉伸力是指机器必须能够产生足够的力以拉断试。机器必须能够迅速或缓慢的施加负荷,以模仿实际应用。最后,机器必须能够准确地和精确地的测量长度和拉伸力:例如一个大型机器的目的是测量大的伸长率,可能无法用于脆性材料,因其破裂之前将只有短伸长率[6]。
试验过程
[编辑]测试的过程包括将试件放置于试验机和缓慢延伸试件直到破裂。在此过程中,伸长量的将与施力纪录。数据已被设计好,因此将不随几何形状而变。伸长量测是用工程应变ε,并使用以下等式[4]:
其中ΔL 的标距变化的长度,L0 是初始标距的长度,和L是最终的标距长度。力的量测是用工程压力σ,使用以下等式[4]:
其中F为拉力和A为试件的标称横截面。随着施力变化,机器将做这些计算以绘制压力–应变曲线[4]。
标准
[编辑]金属
[编辑]- ASTM E8/E8M-13:“金属材料的标准试验方法”(2013年)
- ISO 6892-1为:“金属材料。 拉伸试验。 常温的试验方法”(2009年)
- ISO 6892-2为:“金属材料。 拉伸试验。高温的试验方法”(2011年)
- JIS Z2241:金属材料的试验方法
复合材料
[编辑]- ASTM D3039/D3039M:“聚合物基复合材料的标准试验方法”
可挠性材料
[编辑]- ASTM D638:塑料拉伸性质的标准试验方法
- ASTM D828:纸张和纸板的标准试验方法-使用恒定延伸率装置
- ASTM D882:塑料薄片拉伸性质的标准试验方法
- ISO 37:橡胶、硬化或热塑性—决定的拉应力–应变性
参考文献
[编辑]- ^ Czichos, Horst. Springer Handbook of Materials Measurement Methods. Berlin: Springer. 2006: 303–304 [2019-03-06]. ISBN 978-3-540-20785-6. (原始内容存档于2019-08-10).
- ^ 2.0 2.1 Davis, Joseph R. Tensile testing 2nd. ASM International. 2004. ISBN 978-0-87170-806-9.
- ^ Davis 2004 .
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Davis 2004,第2页 .
- ^ Davis 2004,第8页 .
- ^ Davis 2004,第9页 .