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拉伸强度与断裂伸长的检测

发布时间:2015/4/8 14:39:37 点击次数:

一、定义:

    拉伸强度(tensile strength)是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。在拉伸试验中,试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度,在学术界称之为抗拉强度,在工程应用中常有人称之为拉伸强度,其结果以MPa表示。

    断裂伸长率是指试样在拉断时的位移值与原长的比值,以百分比表示(%)。


二、计算方式:

拉伸强度的计算方法

(1) 在拉伸试验中,试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度,其结果以MPa表示。有些错误地称之为抗张强度、抗拉强度等。

(2) 用仪器测试样拉伸强度时,可以一并获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等数据。
(3) 拉伸强度的计算: σt = p /( b×d) 式中,σt为拉伸强度(MPa);p为最大负荷(N);b为试样宽度(mm);d为试样厚度(mm)。
注意:计算时采用的面积是断裂处试样的原始截面积,而不是断裂后端口截面积。


断裂伸长的计算方法

L=P*g/10 式中:g——重力加速度,m/s^,在海平面处为9.80665;P——断裂比强度,cN/dtex.

L=P*0.980665                                                                         

断裂伸长率的计算方法

原长L。横截面积A,在轴向拉力N作用下,变形后的断裂长度为L',于是断裂伸长△L=L'-L。
应变为ε=△L/L   横截面上的正应力δ=P/A
带入胡克定律得:P/A=E*△L/L
得: △L=PL/EA
式中:E是材料的弹性模量

断裂伸长率=△L/L。*100%

    在应力应变曲线中,即使负荷不增加,伸长率也会上升的那一点通常称为屈服点,此时的应力称为屈服强度,此时的变形率就叫屈服伸长率;同理,在断裂点的应力和变形率就分别称为断裂拉伸强度和断裂伸长率。

三、区别:

断裂拉伸率与拉伸率的区别

    材料的拉伸过程一般是想经过弹性变形阶段,达到屈服点之后发生塑性变形,达到断裂点后发生断裂。所以一般所说的断裂伸长率是指整个过程的伸长率,而拉伸率一般说的是发生塑性变形的那个阶段所产生的伸长率。

四、影响拉伸强度测试结果因素:



环境条件的影响

1:温度的影响。一般而言,体心立方金属随着温度下降,屈服强度急剧提高,面心立方金属变化则没有那么明显。而温度上升,金属材料的屈服强度一般会下降。因此GB/ T 228-2002 在关于金属材料室温拉伸试验方法的规定中,试验一般室温须在10℃~35℃范围内进行。对温度有严格要求的试验温度应为23℃±5℃。
2:环境振动与电磁干扰的影响。振动的环境和电子设备的电磁干扰会对拉力机产生影响,导致错误的结果。

试样的影响
1:试样形状的影响。有实验表明,下屈服强度受试样的形状影响不大,而上屈服强度受试样的形状影响较大。此外试样肩部的过渡形状也对上屈服强度有较大的影响。
2:试样的尺寸的影响。一般而言,随着试样直径减少,抗拉强度和断面收缩率有所增加。
3:表面粗糙度的影响。试样表面粗糙度对抗拉强度几乎不受影响。对于塑性较好的材料,屈服点稍有影响。对于塑性较差的材料,非比例伸长应力和断后伸长率稍有影响。



应变速率的影响
常温下,试验机的拉伸速度对结果有一定的影响。拉伸速度太大,所测屈服强度或规定比例延伸强度将有不同程度的提高。GB/ T 228- 2002 在关于金属材料室温拉伸试验方法的规定中:“在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定,并在规定的应力速率范围内。

人为因素的影响
1:夹持方法。试样的夹持方法对金属拉伸试验也非常重要。拉伸试验中不允许对试样施加偏心力,因为力的偏心易使试验力与试样轴向发生偏移。而拉伸夹具的选用不当也会给试样产生弯曲应力,使结果带来误差。所以选择合适的夹持方法对金属拉伸试验能否成功至关重要。另外在上下夹头夹紧时,严禁移动横梁。

2:操作带来的影响。在金属拉伸试验工作中,作为具体实验人,由于主观和具体操作上的不同,也会给试验结果带来误差,尤其是试样表面形状不规则、标距的标注、测量比较困难的,也极易形成数据的不稳定。

五、测量产品拉伸强度与断裂伸长率的作用:

    拉伸试验是最常用的一项力学实验。它是在规定的试验温度、湿度和试验速度下,在试样(通常为哑铃型试样)上沿纵轴向施加拉伸负荷,测定试样破坏时的最大载荷,用最大载荷除以试样的横截面积积即为拉伸强度。也就是说单位面积所能承受的最大负荷即为拉伸强度

    它是衡量塑料力学性能的一项重要指标。不同的塑料其力学性能是不同的,同种塑料不同牌号的塑料其力学性能也有很大差别,一般来说同种塑料分子量越高拉伸强度越好。

    大部分塑料制品的标准中都规定了拉伸强度要求,如塑料薄膜、塑料管材、塑料绳索等。拉伸强度较高的塑料主要有聚酰胺、氟塑料等,主要用来制造强度较高的工业配件等。


图二:拉力万能试验机