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1、第三章 金属材料拉伸试验,2023/8/1,2,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,目录,第一节.拉伸过程中的物理现象及有关术语 第二节.金属拉伸试样 第三节.试验设备 第四节.强度和塑性指标的测定 第五节.弹性模量及泊松比的测定 第六节.应变硬化指数n值及平面塑性应变比r值的测定第七节.高、低温拉伸试验 第八节.试验结果的处理及数值修约 第九节.影响拉伸试验结果的主要因素 第十节.拉伸的弹、塑性变形及断裂特征的应用,2023/8/1,3,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,拉伸试验目的和意义,最基本，最重要，应用最广泛的力学性能
2、试验评定材料的弹性性能，强度性能，塑性性能材料研制，生产，验收的主要测试项目选材，失效分析，安全评估重要手段拉伸试验指标与其他力学性能指标的经验关系Rm=3.33HB-1=0.40.5Rm,2023/8/1,4,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,有关拉伸试验的现行标准,GB/T 228-2002“金属材料 室温拉伸试验方法”MOD ISO 6892:1998 Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature 代替 GB/T 228-1987“金属拉伸试验方法”，GB/T 3079-1982“金属
3、薄板（带）拉伸试验方法”，GB/T 6397-1986“金属拉伸试验试样”ISO/FDIS 6892-1 Metallic materials-Tensile testing-Part 1:Method of test at room temperature GB/T 228.1-“金属材料 拉伸试验 第1部分：室温拉伸试验方法”已完成修订稿,2023/8/1,5,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,有关拉伸试验的现行标准,GB/T 2651-2008“焊接接头拉伸试验方法”IDT ISO 4136:2001Destructive tests on welds
4、in metallic materials-Transverse tensile test代替GB/T26511989并整合GB/T26491989“焊接接头机械性能试验取样方法”有关内容,2023/8/1,6,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,有关拉伸试验的现行标准,GB/T 2652-2008“焊缝及熔敷金属拉伸试验方法”IDT ISO5178:2001 Destructive tests on welds in metallic materials-Longitudinal tensile test on weld metal in fusion wel
5、ded joints 代替GB/T 2652-1989并整合GB/T26491989“焊接接头机械性能试验取样方法”有关内容,2023/8/1,7,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,第一节.拉伸过程中的物理现象及有关术语,应力及应变拉伸时的物理现象术语,2023/8/1,8,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应力：材料受外加载荷作用时单位截面上的内力。工程应力：用试样的原始横截面积计算的应力。真应力：轴向拉伸试验中，根据瞬时真实横截面积计算的轴向应力。,2023/8/1,9,Prof.Wang Bin,Testing C
6、enter,SRIM,应变,工程应变：瞬间长度与原始长度之差与原始长度之比真应变：在轴向拉伸试验中瞬时标距与原始标距之比的自然对数,2023/8/1,10,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力=P/F0应变=(l-l0)/l0,2023/8/1,11,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力应变曲线,弹性变形阶段 试样弹性变形，试样的伸长与外力成正比例线形关系，变形完全可逆,2023/8/1,12,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力应变曲线,屈服阶段 塑性屈服变形不连续，试样表面出现划移带
7、。突然塑性伸长率超过试验机横梁移动速率，因而时力下降,2023/8/1,13,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力应变曲线,均匀塑性变形阶段 随着变形量增加，产生变形强化，而使微小缩颈扩散，将变形推移到其他部位，不能形成局部化缩颈，变形和强化交替进行，产生了试样宏观上均匀的塑性变形,2023/8/1,14,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力应变曲线,局部塑性变形阶段 拉伸达到最高时，形变强化能力跟不上变形，试样最薄弱横截面中心处产生微小裂纹并很快扩散，导致其软化，使该截面不断缩小，应力也在此处生高，使变形集中缩颈处，而力
8、很快下降，直至断裂为止,2023/8/1,15,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,术语,与标距有关的术语 与应力有关的术语与伸长或延伸有关的术语其他术语,2023/8/1,16,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,与标距有关的术语,试样长度Lt平行长度Lc：标距原始标距L0引伸计标距Le断后标距Lu,2023/8/1,17,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,与应力相关术语,屈服强度上屈服强度ReH下屈服强度ReL 规定延伸强度规定非比例延伸强度Rp规定总延伸强度Rt规定残余延伸强度Rr抗拉强度R
9、m,2023/8/1,18,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应变,ReH,Rm,ReL,不连续屈服,2023/8/1,19,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应变,0.5%,0.2%,Rp,Rm,连续屈服,2023/8/1,20,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,与伸长或延伸有关的术语,伸长率（只与试样原始标距L0有关）断后伸长率A：断裂总伸长率At：最大力下的非比例伸长率Ag：最大力下的总伸长率Agt：,2023/8/1,21,Prof.Wang Bin,Testing Cen
10、ter,SRIM,与伸长或延伸有关的术语,延伸非比例延伸率p残余延伸率r总延伸率t屈服点延伸率e,2023/8/1,22,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,其他术语,断面收缩率Z原始横截面积S0断后最小横截面积Su弹性模量E：轴向拉伸应力与轴向拉伸应变成线性比例关系阶段中，拉伸应力与拉伸应变之比。泊松比：轴向拉应力与轴向拉应变成线性比例关系范围内，横向应变与轴向应变之比的绝对值。应变硬化指数n：在单轴拉伸力作用下，真实应力与真实应变数学方程式中的真实应变指数。塑性应变比r：金属薄板试样沿轴向拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内宽度方向的真实应变与厚度方向的真实
11、应变之比。,2023/8/1,23,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,第二节.金属拉伸试样,拉伸试样的分类试样的形状及尺寸加工要求,2023/8/1,24,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,一.拉伸试样分类,按产品形状分类：,2023/8/1,25,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,按产品标准要求：机加工试样、全尺寸试样。按L0S0关系分类：比例试样A、A11.3非比例试样A50mm、A80mm、A100mm、A200mm,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Cent
12、er,SRIM,26,比例试样的由来,断后伸长=均匀伸长+缩颈处集中伸长均匀伸长与原标距成正比集中伸长与原横截面积的开方成正比Barba公式：对短比例试样k5.65对长比例试样k11.3,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,27,圆形试样的特例,对圆形试样，S0 1/4d2当k5.65时：当k11.3时：,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,28,试样的形状及尺寸圆截面试样,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,29,试样的形状及尺寸薄板试样,20
13、23/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,30,试样的形状及尺寸板材试样,2023/8/1,31,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,板材、棒材试样,2023/8/1,32,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,管材试样,全壁厚纵向弧形试样管段试样全壁厚横向试样圆棒试样,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,33,纵向弧形试样,配塞头的管段试样,夹持头部压扁的试样,2023/8/1,34,Prof.Wang Bin,Testing Center,
14、SRIM,拉伸试样加工要求,防止冷变形或受热而影响其力学性能。通常以切削加工为宜，进刀深度要适当，并充分冷却。特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大，以免影响性能。对于矩形横截面试样，并防止损伤。试样上的毛刺要清除，尖锐棱边应倒圆，但半径不宜过大。试样允许较直，但应防止矫正力对力学性能产生显著影响。对于不测定断后伸长率的试样可不经矫正直接进行试验。平行段应光滑，无加工硬化，不得有缺口、刀痕、毛刺等缺陷。矩形横截面试样一般要保留原表面层，并应修棱。脆性材料夹持部分与平行段应有较大半径的圆弧过渡。不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必须加以清除。,2023/8/1,35,Prof.W
15、ang Bin,Testing Center,SRIM,第三节 试验设备,拉力试验机引伸计高低温试验辅助装置,2023/8/1,36,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,一.拉力试验机,分类：机械式、液压式、电子万能以及电液式组成：加载机构、夹样机构、记录机构、测力机构要求：达到1级或以上精度有加载调速装置有数据记录或显示装置由计量部门定期进行检定,2023/8/1,37,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试验机分级,2023/8/1,38,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,拉力试验机,液压式,
16、电子式,2023/8/1,39,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,夹持装置,作用：使不同形状、尺寸和材质的试样能顺利进行试验分类：手工夹头，气动夹头，液压夹头楔形夹头，螺纹夹头，台阶夹头，薄板夹头，线材夹头,2023/8/1,40,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,夹具,气动夹具,液压夹具,楔型夹具,平板夹具,2023/8/1,41,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,2023/8/1,42,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,全尺寸管段试样夹头,2023/8/1
17、,43,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试验的同轴度,定义：最大弯曲应变与轴向应变的百分比引起不同轴度因素：试验机的不同轴试样夹偏试样不平直同轴度对试验的影响：影响弹性段的线形影响屈服特性，使明显屈服变成不明显屈服,2023/8/1,44,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,二.引伸计,定义：测定微小塑性变形的长度测量仪组成：变形部分（与试样表面接触，感受试样的微量变形）；传递和放大部分（将接受到的变形放大）；指示部分（记录或显示变形量）。分类：机械式、电感式、电容式、电阻式，光学式,2023/8/1,45,Prof.Wang
18、 Bin,Testing Center,SRIM,引伸计分级,2023/8/1,46,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,引伸计选用,2023/8/1,47,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,引伸计,光学式,电阻式,2023/8/1,48,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,引伸计,引伸计应定期检定。日常试验要经常标定,2023/8/1,49,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,高温控温装置,温度均匀带大于试样标距的2倍温度偏差满足以下要求:,2023/8/1,50
19、,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,低温控温装置,温度偏差满足以下要求:,2023/8/1,51,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,高低温控温装置,环境箱,电炉,2023/8/1,52,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,高温测量装置,分辨力应不大于1，误差不超过2或0.004（取大值）热电偶应不低于2级;温度测量系统检验：在试验温度范围内检验；周期不超过三个月；自动标定的、或过去的连续检验证明符合的，周期可延长但不得超过12个月。,2023/8/1,53,Prof.Wang Bin,Testi
20、ng Center,SRIM,低温测量装置,分辨力应不大于1，误差10-40不超过2，-40-196不超过3；选用热电偶对温度测量得准确性十分重要;温度测量系统检验：在试验温度范围内检验；周期不超过三个月；过去的连续检验证明符合的，周期可延长但不得超过12个月。,2023/8/1,54,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,热电偶类型,2023/8/1,55,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,第四节 强度和塑性指标的测定,试样横截面积测量试样原始标距的标记试验速率拉伸性能的测定,2023/8/1,56,Prof.Wang Bin,
21、Testing Center,SRIM,1.试样横截面积测量,量具的选择测量部位和方法横截面积计算,2023/8/1,57,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,量具的选择,量具应准确到被测尺寸的半个最小单位（表3）应保证薄板测量相对误差2，其他 1%测量具有光滑表面的圆形和扁平试样尺寸最好选用平面型测量头，测量从大直径管材上取下的曲面试样厚度时必须选用圆形或尖型测量头。量具应定期检定/校准,2023/8/1,58,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,量具的分辨力,2023/8/1,59,Prof.Wang Bin,Testing
22、Center,SRIM,测量部位和方法,圆形试样，矩形试样，圆管纵向弧形试样：两端和中间三点六次测量：圆管试样：测量平均外径D和平均厚度a（4点）A=a（D-a）称重法：长度、质量测量精度至少0.5%，密度至少取3位采用公称尺寸：标准/协议许可,2023/8/1,60,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,横截面积计算,圆形试样：S01/4d2矩形试样：S0ab圆管试样：S0=a（D-a）称重法：S0=m/L圆管纵向弧形试样：S0=ab1+b2/6D(D-2a)b/D0.25S0ab b/D0.17面积至少取4位有效数字或小数点后两位（取精确者）,2023/8/1
23、,61,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,纵向弧形试样面积计算,2023/8/1,62,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,弧形试样面积计算误差,2023/8/1,63,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,影响试样面积测量准确度的因素,量具分辨力零点砧面赃物砧面形状维护和保养试样表面形状表面状况测量压力测量方法测量人员熟练程度实验室内测量重复性实验室间测量再现性,2023/8/1,64,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,2.试样原始标距的标记,标距长度定标距试样：
24、比例试样：取计算结果最接近5mm的倍数，中间值向大的一方取值标距长度应精确到取值数值的1标点机应校验标记方法：轻冲打点，细划线，墨水如果平行长度比标距大得多，可做多个套叠得标距对于缺口敏感及小试样，可借助涂料,2023/8/1,65,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,3.试验速率,空载横梁移动速率，mm/min未考虑机器弹性柔度，很少使用有载试验机夹头分离速率，mm/min应用较多应力速率，N/mm2s-1液压试验机应变速率，mm/mm s-1或s-1衡量试样变形快慢最本质的方式,2023/8/1,66,Prof.Wang Bin,Testing Center
25、,SRIM,试验速率对性能测定的影响,对屈服强度的影响对抗拉强度的影响对断后伸长率的影响对断面收缩率的影响,2023/8/1,67,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试验速率对性能测定的影响,2023/8/1,68,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试验速率对性能测定的影响,2023/8/1,69,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,各种试验速率间的换算关系,弹性阶段：应力速率=E应变速率应变速率=1/E应力速率夹头分离速率=应变速率试样平行长度 1/E应力速率试样平行长度均匀变形阶段夹头分离速
26、率=应变速率试样平行长度 1/E应力速率试样平行长度,2023/8/1,70,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,测定ReH的试验速率,在ReH前，试验速率应恒定并在下表范围内避开了性能对速率的敏感区提高了试验效率,2023/8/1,71,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,测定ReL的试验速率,仅测ReL，应变速率应恒定并在0.000250.0025/s之间为何ReL不采用应力速率控制？弹性范围应力速率不得超过ReH允许最大速率测定Ae的试验速率同此。,2023/8/1,72,Prof.Wang Bin,Testing Cent
27、er,SRIM,测定Rp、Rt、Rr的试验速率,弹性范围的应力速率在ReH规定范围内塑性范围的应变速率不超过0.0025/s,2023/8/1,73,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,测定Rm的试验速率,塑性范围的应变速率不超过0.008/s如仅测Rm，则弹性范围的应变速率也可达到0.008/s测定Agt，Ag，At，A，Z时的试验速率也可参照Rm进行,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,74,例,钢试样平行长度为60mm，问其测定ReH和Rm时试验机的夹头位移速率最大值是多少？ReHRm,2023/8/1,7
28、5,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,4.拉伸性能的测定,A的测定At 的测定Agt和Ag的测定Ae的测定ReL和ReH的测定,Rp的测定Rt的测定Rr的测定Rm的测定Z的测定,2023/8/1,76,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,A的测定人工法,拉断试样紧密对接成一直线用游标卡尺测量，保留2位小数若断裂处与最接近标点1/3L0或伸长率规定值：直接测量Lu若0断裂处与最接近标点1/3L0：移位法计算：,拉伸试样,2023/8/1,77,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,GB/T 228-2
29、002国家标准中的失误,GB/T 2282002标准中规定，原始标距L0 应准确到1%，断后标距Lu 应准确到0.25mm，L0 与Lu 两个量相关，且相关系数接近1。如果L0=50mm 可相差到0.5mm 与Lu 应准确到0.25mm矛盾GB/T 2282002等效采用 ISO 6892：1998（E），ISO 6892的 11.1中规定断后伸长（Lu-L0）的测量应准确到0.25mmISO/FDIS 6892的 20.1中规定断后伸长（Lu-L0）的测量应准确到0.25mm,2023/8/1,78,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,A的测定移位法,在较长段
30、上，从断口处O起取基本短段的格数，得到B点，所余格数若为偶数，则取其一半，得到C点；若为奇数，则分别取其加1和减1的一半，得到C、C1点，那么移位后的Lu分别为：Lu=AO+OB+2BC，Lu=AO+OB+BC+BC1。,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,79,A的测定自动法,2023/8/1,80,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,A的测定自动法,引伸计标距等于试样要求的标距断裂位置在引伸计标距范围内方有效，但A规定值除外应扣除弹性伸长部分A5%，至少1级引伸计A5%，至少2级引伸计为防万一，在试样上标记原
31、始标距,2023/8/1,81,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,伸长率结果的处理,2023/8/1,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,82,断后伸长率与尺寸的关系,Barba公式：修正Barba公式：/k-(/k)S/S0Oliver公式：,2023/8/1,83,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Oliver公式的应用,=R 1/knr=k/kr n=L0/S0n S0r/L0r n 对碳钢和低合金钢：n=0.4对奥氏体钢：n=0.127,2023/8/1,84,Prof.Wang Bin
32、,Testing Center,SRIM,A和A11.3间的换算,A11.3换算到AA=(11.3/5.65)0.4A11.3=1.320A11.3 碳钢A=(11.3/5.65)0.127A11.3=1.092A11.3 奥氏体钢A换算到A11.3A11.3=(5.65/11.3)0.4A=0.758A 碳钢A11.3=(5.65/11.3)0.127A=0.916A 奥氏体钢,2023/8/1,85,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,影响伸长率的因素,试验速率试样几何形状（标距、直径、厚度和宽度）Barba公式=+(S0/L0)知，板越薄，S0越小，断后伸
33、长率越小，固产品标准的断后伸长率技术要求要降低粗糙度对中圆弧和锥度标距内1%锥度可导致伸长率15%的下降,2023/8/1,86,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,At的测定,2023/8/1,87,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,At的测定,采用图解法（包括自动测定）引伸计标距等于试样要求的标距断裂位置在引伸计标距范围内方有效，但At规定值除外A5%，至少1级引伸计A5%，至少2级引伸计注意引伸计的保护,2023/8/1,88,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Agt和Ag的测定,2023
34、/8/1,89,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Agt和Ag的测定,采用图解法（包括自动测定）引伸计标距建议等于或近似等于试样标距A5%，至少1级引伸计A5%，至少2级引伸计如力延伸曲线在最大力呈现一个平台，则取平台宽度的中点为最大力点人工方法仅适合于长产品，计算Agt需知道E，即Agt AgRm/E仲裁为引伸计法,2023/8/1,90,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Ae的测定,2023/8/1,91,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Ae的测定,仅采用图解方法(包括自动方法)。引伸计
35、标距应等于或接近试样标距使用不劣于1 级准确度的引伸计。试验时,记录力延伸曲线数据，直至超过屈服阶段结束点（即加工硬化开始点）经过屈服阶段结束点作平行于曲线的弹性直线段的平行线，交于延伸轴,读取交点的非比例延伸计算Ae 如屈服阶段结束点不易于判别，可以经过屈服阶段最后一个谷点作切线（即水平线），然后延长加工硬化初始段的斜率线，此两线的交点作为屈服阶段结束点。,2023/8/1,92,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应变,ReH,Rm,ReL,ReH和ReL测定,2023/8/1,93,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,
36、ReH和ReL测定,当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度屈服平台=ReL（未指明时）,2023/8/1,94,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,ReH和ReL测定图解法,引伸计标距应1/2L0。引伸计不劣于1级记录力延伸曲线数据，直至超过屈服阶段判定原则：屈服前的第一个峰值力为上屈服力，不管其后的峰值力比它大或小。屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值力，舍去第一个谷值力，取其余谷值力中之最小者判为下屈服力。如只呈现一个下降谷值力，此谷值力判为下屈服力。屈服阶段中呈现屈服平台，平台力判为下屈服力。如
37、呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平台力为下屈服力。正确的判定结果应是下屈服力必定低于上屈服力。,2023/8/1,95,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,上、下屈服力判定的基本原则如下:,屈服前的第一个峰值力(第一个极大力)判为上屈服力,不管其后的峰值力比它大或小。,2023/8/1,96,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值力,舍去第一个谷值力(第一个极小值力),取其余谷值力中之最小者判为下屈服力。如只呈现一个下降谷值力,此谷值力判为下屈服力。,2023/8/1,97,Prof.
38、Wang Bin,Testing Center,SRIM,屈服阶段中呈现屈服平台,平台力判为下屈服力。如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台,判第一个平台力为下屈服力。,2023/8/1,98,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,正确的判定结果应是下屈服力必定低于上屈服力。,2023/8/1,99,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,ReH和ReL测定指针法,试验人员要注视试验机测力表盘指针的指示，按照定义判读上屈服力和下屈服力。当指针首次停止转动，指示保持恒定的力判为下屈服力；指针首次回转前指示的最大力判为上屈服力；当指针出现多次
39、回转，则不考虑第一次回转，而读取其余这些回转指示的最小力判为下屈服力；当仅呈现1 次回转，则判读回转的最小力为下屈服力。,2023/8/1,100,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应变,0.5%,0.2%,Rp,Rm,Rp的测定,2023/8/1,101,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rp的测定作图法,仅适用于具有弹性直线段的材料引伸计不劣于1 级准确度，引伸计标距1/2L0 记录力延伸曲线数据，直至超过Rp对应的力Fp 初始阶段如弯曲应进行原点修正在记录得到的曲线图上图解确定规定非比例延伸力Fp，进而计算Rp,2
40、023/8/1,102,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rp的测定滞后环法,仅适用于不具有明显弹性直线段的材料记录力延伸曲线，加力至超过预期的规定非比例延伸强度后，将力卸除至约为所加力的10%，接着再施力直至进入力延伸曲线的包迹线范围。正常情况下会画出一个完整的滞后环。然后经过滞后环两端点划直线和作该直线的平行线确定Fp，进而计算Rp。如在达到实际Fp 点之前就已卸力，造成滞后环两端点连线处于过C 点所作平行线的左侧，则以平行线与曲线的包迹线(图中虚线)的交点B 的力为Fp。包迹线是指该材料试样一次拉伸试验所呈现的曲线,2023/8/1,103,Prof.W
41、ang Bin,Testing Center,SRIM,Rp的测定滞后环法,滞后环方法测定Fp,包迹线交点确定Fp,2023/8/1,104,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rp的测定逐步逼近法,适用于具有和不具有明显弹性直线段的材料记录力延伸曲线至少直至超过Fp0.2，甚至可到Rm点，按标准中的附录H确定Fp0.2，进而计算Rp0.2。最后逼近得到确定Fp0.2的斜率线，可以将其用于确定其它规定非比例延伸力Fp。尤其对自动化测定Rp 有用,2023/8/1,105,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,逐步逼近方法测定Fp,2
42、023/8/1,106,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rp的测定力夹头位移法,适用于具有明显弹性直线段的材料计算标距为试样的平行长度Lc。方法同作图法测定的Rp 为近似准确。因夹头位移(或横梁位移)不是仅仅由试样的平行长度的延伸所产生,而是包括了试样链的非弹性变形和链接间隙等,也包括了试样过渡弧的非比例变形。因此,测得的Rp 可能会偏低。试验工作效率较高，有利于大批量试样的试验。仲裁试验不采用此种方法。,2023/8/1,107,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,应力,应变,0.5%,Rt,Rm,Rt的测定,2023/8/
43、1,108,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,四种测量方法比较,2023/8/1,109,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rr 的验证,只做一次加卸力循环，适用于大批量的检验。仅能测定试样是否符合标准或规范规定的最小规定Rr的要求，即判定是否合格，并不能测定其性能的具体数值多少。对试样施加相应于规定残余延伸强度的力，并保持此力1012s 后卸除，验证残余延伸是否超过规定的值L r（等于r L e）。若超过判为不合格，未超过判为合格。试验时可以施加适当的预拉力，以消除在零点附近的非线性。,2023/8/1,110,Prof.W
44、ang Bin,Testing Center,SRIM,On=specified extension under load,n,2023/8/1,111,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rm 的测定,定义：材料过了屈服后所能承受的最大应力。图解法,2023/8/1,112,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Rm 的测定,指针法注视指针的指示，对于连续屈服类型,读取试验过程中指示最大的力，对于不连续屈服类型，读取屈服阶段之后指示的最大的力作为最大力Fm，进而计算抗拉强度Rm。对于模拟标度的测力度盘，其分度的间隔宽度2.5mm
45、和 2.5mm 时，建议分别估读到1/10 和1/2 分度值。,2023/8/1,113,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Z 的测定,定义：断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。,断面收缩率：,断裂后,2023/8/1,114,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Z 的测定,圆形横截面试样缩颈处最小横截面并不一定为圆形横截面形状，测定方法基础是建立在假定为圆形横截面形状上。以测定试样原始横截面积与断裂后缩颈处最小横截面积之差与原始横截面积之比计算断面收缩率。断后最小横截面积的测定应准确到2%以内。在缩颈最小
46、处两个相互垂直方向上测量直径，取其平均值计算横截面积，必要时将断裂部分在断裂处对接在一起后进行测量。,2023/8/1,115,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,Z 的测定,矩形横截面试样测定试样断后最小横截面积的方法，是基于一种假设模型并作近似处理，即假定矩形横截面四个边为抛物线型，它的等效横截面积粗略近似为S0=aubu，式中au和bu分别为断裂后缩颈处最小厚度和最大宽度。由于试样拉断后缩颈处横截面形状的复杂性，因此，3mm 直径以下试样、弧形横截面试样、薄板试样、环形横截面和多边形横截面试样不测其断面收缩率。,2023/8/1,116,Prof.Wang
47、 Bin,Testing Center,SRIM,第五节 弹性模量及泊松比的测定,弹性模量的测定泊松比的测定性能的数据修约,2023/8/1,117,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,1.弹性模量的物理意义和作用 物理意义：材料对弹性变形的抗力。用途：工程上亦称为刚度；计算梁或其他构件挠度时必须用之。弹性模量是材料重要的力学性能之一,2023/8/1,118,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,GB/T 22315-2008 金属材料 弹性模量和泊松比试验方法 代替GB/T 2105-1991“金属材料杨氏模量,切变模量及泊松比
48、测量方法(动力学法)”和GB/T 8653-1988“金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法(静态法)”NEQ ASTM E 111-04 Standard Test Method for Youngs Modulus,Tangent Modulus,and Chord Modulus和 ASTM E 1875-00 Standard Test Method for Dynamic Youngs Modulus,Shear Modulus,and Poissons Ratio by Sonic Resonance 2009-04-01实施,现行试验标准,2023/8/1,119,Pr
49、of.Wang Bin,Testing Center,SRIM,术语和定义,拉伸杨氏模量：轴向拉应力与轴向应变成线性比例关系范围内的轴向拉应力与轴向应变的比值。弦线模量：在弹性范围内轴向应力-轴向应变曲线上任两规定点之间弦线的斜率。切线模量：在弹性范围内轴向应力-轴向应变曲线上任一规定应力或应变值处的斜率泊松比：低于材料比例极限的轴向应力所产生的横向应变与相应轴向应变的负比值。,2023/8/1,120,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试样,切取样坯和机加工试样时，应防止因冷加工或受热而影响金属的力学性能。如果由于试样制备的需要而将材料展平时，必须在试验结果
50、中注明采用了后续消除残余应力的热处理过程。为揭示材料固有的性质，试样不应存在残余应力，材料需要在Tm/3的温度退火处理30分钟以消除应力，这个过程需要在报告部分注明。如果试验目的是为了检验产品性能，则热处理过程可以省略。试验报告中应记录测试材料的状况，包括热处理工艺。,2023/8/1,121,Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM,试样,试样夹持端与平行段间的过渡部分半径应尽量大，试样平行长度应至少超过标距长度加上两倍的试样直径或宽度。头部带承载销孔的矩形拉伸试样，销孔应表面光滑，销孔中心与标距部分的宽度的中心线偏离应不大于标距部分宽度的0.005倍。两面和四面机
