材料学,通过试验来研究材料的力学性能。试验的结果取决于试件的形状、尺寸、装夹方式以及测试方法。因此需要统一试验流程和标准。拉伸试验,作为测试材料强度的基础试验,被广泛接受。
常用的是单轴拉伸试验(沿中心轴线施加载荷),以规定的速率均匀地拉伸试样,记录拉力和伸长量。推导出应力-应变曲线、屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等材料参数。此外,还有双轴拉伸试验。
拉伸试验步骤
准备试件。对相同大小规格形状的普碳钢和铝合金试样分别进行拉伸试验。用刻度机在原始标距范围内刻划圆周线。将标距内分为等长的10格。测量得到其原始直径为10mm,原始标距长度为100mm。
装夹试件。先将试件装夹在上夹头内,再将下夹头移动到合适的夹持位置,后夹紧试件下端。(铝合金材料无显著屈服现象需转载电子引伸计);
检查与试车。检查以上步骤完成情况。开动试验机,预加少量载荷(载荷对应的应力不能超过材料的比例极限),然后卸载到零,以检查试验机工作是否正常。
进行试验。开动试验机,缓慢而均匀地加载,仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出图的情况。注意捕捉屈服荷载值,将其记录下来用以计算屈服点应力值。屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段,加载速度可以快些。将要达到大值时,注意观察“缩颈”现象。试件断后立即停车,记录大荷载值。(铝合金试样无明显屈服现象)
取下试件和记录纸。
用游标卡尺测量断后标距。
用游标卡尺测量缩颈处小直径
金属材料拉伸过程中的四个阶段
弹性阶段: 随着荷载的增加,应变随应力成正比增加。如卸去荷载,试件将恢复原状,表现为弹性变形,此阶段内可以测定材料的弹性模量E;
屈服阶段:普碳钢:超过弹性阶段后,载荷几乎不变,只是在某一小范围内上下波动,试样的伸长量急剧地增加,这种现象称为屈服。如果略去这种荷载读数的微小波动不计,这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。塑性变形是突然开始且载荷数会突然下降,如果全部卸除荷载试样将不会恢复原长表现为形变。而对于铝合金来说,弹性区域的结束点并非伴随着载荷的突然下降或其他明显的变化从弹性阶段到塑性阶段是一条平滑渐变的曲线。
钢丝绳 实际破断拉力测定方法:未使用过得钢丝绳试样从外观检验没有任何损伤的钢丝绳上截取;已使用过的钢丝绳试样应从相关方确认的钢丝绳上截取;钢丝绳试样应平直,不得有弯曲;截取试验前两端应用低碳钢丝牢固捆扎。