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    解讀金屬材料拉伸試驗的特點
     

          金屬材料的力學性能主要分為強度、成形性、剛度、韌性和耐久性,其中強度性能又包含拉伸、屈服、壓縮、彎曲、剪切、蠕變等,針對這些材料的不同性能,濟南眾標儀器可分別提供相應的測試解決方案。

    以金屬材料拉伸試驗為例,使用濟南眾標測試解決方案進行試驗時,可以發現系統配備的TestPilot軟件界面顯示的沿軸向方向進行拉伸時的應力一應變試驗曲線走勢圖和國家標準GB/T228.1《金屬材料拉伸試驗第一部分 室溫試驗方法》中的圖1非常相似,該曲線橫坐標為應變,縱坐標為應力,根據金屬材料的性能特征,我們可以對曲線的特征點做出如下解讀:

     

                         

    1、彈性階段

    由上圖可知,oa段是直線,應力與應變在此段成正比關系,此時材料符合虎克定律,直線oa的斜率就是材料的彈性模量,直線部分最高點所對應的應力值記作σp,稱為材料的比例極限。

    當曲線超過a點時,圖上ab段已不再是直線,說明此時材料已不符合虎克定律。但若在ab段內卸載,變形也隨之消失,這說明ab段仍為彈性變形階段,所以ab段稱為彈性階段。b點所對應的應力值記作σe,稱為材料的彈性極限。彈性極限與比例極限非常接近,工程實際中通常對二者不作嚴格區分,而近似地用比例極限代替彈性極限。

    2、屈服階段

    當曲線超過b點后,出現了一段波動的鋸齒形曲線,這一階段應力沒有增加,而應變依在增加,材料似乎失去了抵抗變形的能力,我們把這種應力不增加而應變顯著增加的現象稱作屈服,將bc段稱為屈服階段,屈服階段曲線最低點所對應的應力稱為屈服點(或屈服極限)。如果在屈服階段卸載,材料將出現塑性變形,塑性變形與彈性變形不同,它是卸載后不能改變的變形,被稱為永久變形。工程上一般不允許構件發生塑性變形,并把塑性變形作為塑性材料破壞的標志,因此屈服點是衡量材料強度的一個重要指標。

    3、強化階段

    經過屈服階段,曲線從c點又開始逐漸上升,說明在這一階段要使應變增加,必須增加應力,此時材料又恢復了抵抗變形的能力,這種現象稱作強化,ce段稱為強化階段。曲線最高點所對應的應力值記作σb,σb為材料的抗拉強度(或強度極限),是衡量材料強度的又一個重要指標。

    4、縮頸斷裂階段

    曲線到達e點前,試件的變形是均勻發生的,曲線到達e點,在試件比較薄弱的某一局部(材質不均勻或有缺陷處),變形顯著增加,有效橫截面急劇減小,這一階段材料出現了縮頸現象,試件很快被拉斷,所以ef段稱為縮頸斷裂階段。

                                           金屬材料拉伸

    由上文可知,金屬材料應力-應變曲線圖上的每一點都反映了試樣所承受的強度和在該強度下的變形規律,因此,只有深入了解其中的內涵,才能在實際的力學性能試驗操作中,根據不同金屬材料的特點,選擇適當的試驗數值并正確解讀試驗結果,為后續的材料應用提供最準確的試驗依據。


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