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拉伸试验的必要性及影响因素有哪些?

更新时间:2024-04-25点击次数:271

随着汽车、轨道交通、航空航天和电子电器等各类领域的技术创新和应用创新,金属、塑料等各类材料的应用越来越广泛,这也对材料的性能提出了更高的要求,其中就包括材料的力学性能。


材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。材料力学性能的评定离不开相应测试。


拉伸试验作为材料力学性能试验的基本方法之一,主要用于测定材料在拉伸载荷作用下的一系列特性。


拉伸测试作为一项常规性能测试,是在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下,对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷。当牵伸作用力大于键合力或分子间的作用力时,会使分子链断裂或相互滑移,宏观表现为样条的塑性变形、断裂,在这一过程中测试试样承受的负荷及其伸长。通常的测试项目为拉伸应力、拉伸强度、拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量等。


材料不同,其拉伸曲线也有所不同,但总的来说:从初始拉伸至最后断裂过程可基本划分为四个特征阶段:


1、弹性阶段


随着荷载的增加,应变(应变指在外力和非均匀温度场等因素作用下物体局部的相对变形)随应力(物体由于外因而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,单位面积上的内力称为应力)成正比增加。如卸去荷载,试件将恢复原状,表现为弹性变形。


2、屈服阶段


应力与应变不成比例,开始产生塑性变形,应变增加的速度大于应力增长速度,钢材抵抗外力的能力发生“屈服"了。


3、强化阶段


抵抗塑性变形的能力又重新提高,变形发展速度比较快,随着应力的提高而增强。


4、颈缩阶段


材料变形迅速增大,而应力反而下降。试件薄弱处截面显著缩小,产生“颈缩现象",直至断裂。


影响因素


因材料不同,影响拉伸试验的因素同样也会发生变化,但主要可以归纳为以下四种:


1、取样部位和方法


材料中因成分、组织、结构、缺陷、加工变形等分布不均,使得同一批产品或同一产品不同部位可能出现力学性能的差异,因此在切取样品时,应严格按照相关国标的规定执行。


2、试验设备


试验设备直接影响结果数据的准确性和真实性,因此实验时必须要保证试验机在检定的有效期内。各类的万能试验机及配套引伸计需定期进行校验、维护。


3、试验环境的影响


试验环境主要包括环境温度、实验地点周围有无振动的影响等。


4、试验方法的选择


试验方法主要包括夹持方法、拉伸速率,拉伸横截面积以及式样尺寸的测量方法,在选择测量样品的尺寸时,宜选用外径千分尺、游标卡尺。


此外,由于主观因素和操作技巧的不同,也会对测量结果带来误差。因此,检验人员应通过严格的培训并按照相应国标的方法进行试验。


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