拉伸试验培训.pptx
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拉伸试验培训,一、力学性能的定义,力学性能是指材料在外加载荷与环境因素联合作用下表现的行为,也就是材料抵抗外加载荷引起变形和断裂的能力。
拉伸实验是应用最广泛的力学性能实验方法。
拉伸实验测定的力学性能指标称为拉伸性能,是材料的基本力学性能,是结构静强度设计的主要依据,是评定、选定材料的主要依据。
对于某些脆性材料,一般采用弯曲或压缩实验测定材料力学性能。
-中心实验室,上海XX实业有限公司,二、拉伸试验中的基本概念,应力:
应力是在它所作用面积上的力,用kgf/mm2表示。
在米制单位中,用千帕(kPa)或兆帕(MPa)表示。
拉应力是能够使材料伸长的应力。
压应力是能使材料缩短的应力。
剪切应力是能使材料沿应力平行方向产生位移的应力。
扭转应力是能使材料的两个底面沿相反方向产生扭动的应力。
四种形式的应力,所有的应力,不论有多复杂,都可以描述成两个或多个基本应力的组合。
应力的计算,应变:
应变是被测试材料尺寸的变化率,它是加载后应力引起的尺寸变化。
由于应变是一个变化率,所以它没有单位。
应变的计算,有关拉伸试样的基本术语,原始标距(Lo):
施力前的试样标距。
断后标距(Lu):
试样断裂后的标距。
平行长度(Lc):
试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。
断后伸长率(A):
是断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。
断面收缩率(Z):
断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之比的百分率。
拉伸试样的形状和尺寸,1)圆形截面试样,即L0=5d或者L0=10d,2)矩形截面试样,比例试样L0=或者L0=,试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。
通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。
但具有恒定横截面的产品(型材、棒材、线材等)和铸造试样(铸铁和铸造非铁合金)可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况下可以为某些其他形状。
试样原始标距与原始横截面积有Lo=k关系者称为比例试样。
国际上使用的比例系数k的值为5.65。
原始标距应不小于15mm。
当试样横截面积太小,以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时,可以采用较高的值(优先采用11.3的值)或采用非比例试样。
非比例试样其原始标距(Lo)与其原始横截面积(S0)无关。
注:
试样的具体要求详见国家标准GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法,电子万能试验机的构造,基本型电子万能试验机简图,8,三、低碳钢的拉伸应力-应变曲线,抗拉强度(Rm):
tensilestrength,在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力。
S0:
试样原始横截面积,根据低碳钢应力-应变曲线不同阶段的变形特征,整个拉伸过程依次分为:
弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
屈服强度:
yieldstrength,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。
上屈服强度(ReH):
upperyieldstrength,试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
下屈服强度(ReL):
loweryieldstrength,相应最大力(Fm)的应力。
使用电子万能试验机对材料进行拉伸,由电脑记录下实验过程中的应力与应变,并绘制成曲线。
对于不同的材料,有不同的拉伸曲线。
下面以低碳钢为例:
名词解释,金属材料在所有的载荷从试样上撤除后,在不出现永久拉伸量时所能承受的最大应力。
在弹性极限范围内,任何应变都很小并且都可以恢复。
在应力-应变曲线中直线部分(即应力-应变成比例情况下),材料所能承受的最大应力。
在实际应用中,弹性极限和比例极限由同一个应力产生。
比例极限,弹性极限,在应力-应变曲线上,屈服点下面的直线部分的倾斜度表示材料的拉伸弹性模量。
弹性模量,比例极限和弹性极限的概念不同,但两者数值非常接近,工程中不作严格区分。
弹性阶段:
当外力解除后变形能够全部消除、恢复原状,为弹性变形。
屈服阶段:
开始产生塑性变形,即当外力解除后,变形不能完全恢复,而残留下一部分变形。
强化阶段:
经过屈服阶段后,材料又恢复了抵抗变形的能力,要使它继续变形必须增加拉力。
颈缩阶段:
在试件某一薄弱的横截面处发生急剧的局部收缩,横截面面积迅速减小,塑性变形迅速增加。
颈缩,a)试样b)拉伸c)颈缩d)断裂,不同类型曲线的上屈服强度和下屈服强度(ReH和ReL),上屈服点的数值与试样形状、加载速度等因素有关,一般是不稳定的;下屈服点则有比较稳定的数值,能够反映材料的性能。
通常就把下屈服点称为屈服点,而下屈服点对应的应力值称为屈服强度。
其他金属材料的拉伸实验和低碳钢拉伸实验方法相同,但材料所显示出来的力学性能有很大差异。
下图给出了锰钢、硬铝、退火球墨铸铁和45钢的应力-应变图。
这些材料都是塑性材料,但前三种材料没有明显的屈服阶段。
对于没有明显屈服阶段的塑性材料,通常规定以产生0.2%塑性应变时所对应的应力值作为材料的名义屈服极限,以RP0.2表示。
规定非比例延伸强度(Rp),非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。
使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率,例如RP0.2,表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。
四、长春机械科学院研究所DNS200型电子万能测试机,五、操作规程,根据试样,装载合适的夹具及引伸计。
打开电源箱背后的开关,打开电脑和打印机。
双击电脑桌面上的“TestExpert”程序,选择程序员模式进入程序。
点击“试验操作”页面中的左方“联机”按钮,再点击“启动”按钮。
点击界面上方的“方法”菜单,选择合适的方法。
“方法定义”页面中,在“基本设置项”里填入试样的基本信息,右边的“编辑打印文档”中填入相关信息,可以在“编辑试验描述”中添加试验描述。
将鼠标置于下方力值显示框内,单击右键,选择“清零”,使得力值显示为0。
用记号笔给试样画上原始标距,采用30mm或50mm标距,并为试样做上序号。
用游标卡尺测出原始标距上试样的最细处直径(对于薄板则分别测出宽度和厚度),将数据填入软件中。
安装试样及引伸计(压扁及扩口试验不需安装引伸计),点击“试验操作”页面中的运行按钮,拉伸速度选择为6mm/min,确定。
当曲线已过屈服之后,在适当时机点击屏幕左下方“取下引伸计”按钮,并手动取下引伸计(注意:
切不可使引伸计张角过大,否则造成停机)。
试样拉断后,弹出一询问对话框,选择“是”,并命名本次试验的名称,确定。
取下试样,测量各项数据并一一填入弹出的对话框中。
做完一批试样后,点击“数据处理”页面,点击上方的“保存数据”图标,再点“打印报告”图标,出现一新页面。
点击右方打印预览按钮,确认无误后点击打印按钮,打印完毕后退出。
在做新的一批试样时,如果只是批号不同,其他条件均与上一批相同时,只需点击上方“文件”菜单中的“新实验”即可,不必重新读取方法。
注意事项,要在关闭电脑和电源的情况下插拔力传感器插头,防止烧坏机器。
试验前设置好上下限保护螺母的位置,防止移动横梁超出范围造成撞车。
取下引伸计时要小心,不得使引伸计张角过大造成停机。
试验过程中,若曲线出现异常,及时点击左方“停止”按钮,可取消试验。
若发生危急情况,果断按下电源箱上的紧急停止按键,以免出现事故。
OVER!
谢谢!
上海XX实业有限公司,中心实验室,2011年11月14日,
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