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拉伸強度與斷裂伸長的檢測
更新時間:2024-10-15
一、定義:
拉伸強度(tensile strength)是指材料產(chǎn)生最大均勻塑性變形的應力。在拉伸試驗中,試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度,在學術界稱之為抗拉強度,在工程應用中常有人稱之為拉伸強度,其結果以MPa表示。
斷裂伸長率是指試樣在拉斷時的位移值與原長的比值,以百分比表示(%)。
二、計算方式:
拉伸強度的計算方法
(1) 在拉伸試驗中,試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度,其結果以MPa表示。有些錯誤地稱之為抗張強度、抗拉強度等。
(2) 用儀器測試樣拉伸強度時,可以一并獲得拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、斷裂伸長率等數(shù)據(jù)。
(3) 拉伸強度的計算: σt = p /( b×d) 式中,σt為拉伸強度(MPa);p為最大負荷(N);b為試樣寬度(mm);d為試樣厚度(mm)。
注意:計算時采用的面積是斷裂處試樣的原始截面積,而不是斷裂后端口截面積。
斷裂伸長的計算方法
L=P*g/10 式中:g——重力加速度,m/s^,在海平面處為9.80665;P——斷裂比強度,cN/dtex.
即L=P*0.980665
斷裂伸長率的計算方法
原長L。橫截面積A,在軸向拉力N作用下,變形后的斷裂長度為L',于是斷裂伸長△L=L'-L。
應變?yōu)?epsilon;=△L/L 橫截面上的正應力δ=P/A
帶入胡克定律得:P/A=E*△L/L
得: △L=PL/EA
式中:E是材料的彈性模量
斷裂伸長率=△L/L。*100%
在應力應變曲線中,即使負荷不增加,伸長率也會上升的那一點通常稱為屈服點,此時的應力稱為屈服強度,此時的變形率就叫屈服伸長率;同理,在斷裂點的應力和變形率就分別稱為斷裂拉伸強度和斷裂伸長率。
三、區(qū)別:
斷裂拉伸率與拉伸率的區(qū)別
材料的拉伸過程一般是想經(jīng)過彈性變形階段,達到屈服點之后發(fā)生塑性變形,達到斷裂點后發(fā)生斷裂。所以一般所說的斷裂伸長率是指整個過程的伸長率,而拉伸率一般說的是發(fā)生塑性變形的那個階段所產(chǎn)生的伸長率。
四、影響拉伸強度測試結果因素:
環(huán)境條件的影響
1:溫度的影響。一般而言,體心立方金屬隨著溫度下降,屈服強度急劇提高,面心立方金屬變化則沒有那么明顯。而溫度上升,金屬材料的屈服強度一般會下降。因此GB/ T 228-2002 在關于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中,試驗一般室溫須在10℃~35℃范圍內進行。對溫度有嚴格要求的試驗溫度應為23℃±5℃。
2:環(huán)境振動與電磁干擾的影響。振動的環(huán)境和電子設備的電磁干擾會對拉力機產(chǎn)生影響,導致錯誤的結果。
試樣的影響
1:試樣形狀的影響。有實驗表明,下屈服強度受試樣的形狀影響不大,而上屈服強度受試樣的形狀影響較大。此外試樣肩部的過渡形狀也對上屈服強度有較大的影響。
2:試樣的尺寸的影響。一般而言,隨著試樣直徑減少,抗拉強度和斷面收縮率有所增加。
3:表面粗糙度的影響。試樣表面粗糙度對抗拉強度幾乎不受影響。對于塑性較好的材料,屈服點稍有影響。對于塑性較差的材料,非比例伸長應力和斷后伸長率稍有影響。
應變速率的影響
常溫下,試驗機的拉伸速度對結果有一定的影響。拉伸速度太大,所測屈服強度或規(guī)定比例延伸強度將有不同程度的提高。GB/ T 228- 2002 在關于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中:“在彈性范圍和直至上屈服強度,試驗機夾頭的分離速率應盡可能保持恒定,并在規(guī)定的應力速率范圍內。
人為因素的影響
1:夾持方法。試樣的夾持方法對金屬拉伸試驗也非常重要。拉伸試驗中不允許對試樣施加偏心力,因為力的偏心易使試驗力與試樣軸向發(fā)生偏移。而拉伸夾具的選用不當也會給試樣產(chǎn)生彎曲應力,使結果帶來誤差。所以選擇合適的夾持方法對金屬拉伸試驗能否成功至關重要。另外在上下夾頭夾緊時,嚴禁移動橫梁。
2:操作帶來的影響。在金屬拉伸試驗工作中,作為具體實驗人,由于主觀和具體操作上的不同,也會給試驗結果帶來誤差,尤其是試樣表面形狀不規(guī)則、標距的標注、測量比較困難的,也極易形成數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。
五、測量產(chǎn)品拉伸強度與斷裂伸長率的作用:
拉伸試驗是最常用的一項力學實驗。它是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和試驗速度下,在試樣(通常為啞鈴型試樣)上沿縱軸向施加拉伸負荷,測定試樣破壞時的最大載荷,用最大載荷除以試樣的橫截面積積即為拉伸強度。也就是說單位面積所能承受的最大負荷即為拉伸強度。
它是衡量塑料力學性能的一項重要指標。不同的塑料其力學性能是不同的,同種塑料不同牌號的塑料其力學性能也有很大差別,一般來說同種塑料分子量越高拉伸強度越好。
大部分塑料制品的標準中都規(guī)定了拉伸強度要求,如塑料薄膜、塑料管材、塑料繩索等。拉伸強度較高的塑料主要有聚酰胺、氟塑料等,主要用來制造強度較高的工業(yè)配件等。
拉伸強度(tensile strength)是指材料產(chǎn)生最大均勻塑性變形的應力。在拉伸試驗中,試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度,在學術界稱之為抗拉強度,在工程應用中常有人稱之為拉伸強度,其結果以MPa表示。
斷裂伸長率是指試樣在拉斷時的位移值與原長的比值,以百分比表示(%)。
二、計算方式:
拉伸強度的計算方法
(1) 在拉伸試驗中,試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度,其結果以MPa表示。有些錯誤地稱之為抗張強度、抗拉強度等。
(2) 用儀器測試樣拉伸強度時,可以一并獲得拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、斷裂伸長率等數(shù)據(jù)。
(3) 拉伸強度的計算: σt = p /( b×d) 式中,σt為拉伸強度(MPa);p為最大負荷(N);b為試樣寬度(mm);d為試樣厚度(mm)。
注意:計算時采用的面積是斷裂處試樣的原始截面積,而不是斷裂后端口截面積。
斷裂伸長的計算方法
L=P*g/10 式中:g——重力加速度,m/s^,在海平面處為9.80665;P——斷裂比強度,cN/dtex.
即L=P*0.980665
斷裂伸長率的計算方法
原長L。橫截面積A,在軸向拉力N作用下,變形后的斷裂長度為L',于是斷裂伸長△L=L'-L。
應變?yōu)?epsilon;=△L/L 橫截面上的正應力δ=P/A
帶入胡克定律得:P/A=E*△L/L
得: △L=PL/EA
式中:E是材料的彈性模量
斷裂伸長率=△L/L。*100%
在應力應變曲線中,即使負荷不增加,伸長率也會上升的那一點通常稱為屈服點,此時的應力稱為屈服強度,此時的變形率就叫屈服伸長率;同理,在斷裂點的應力和變形率就分別稱為斷裂拉伸強度和斷裂伸長率。
三、區(qū)別:
斷裂拉伸率與拉伸率的區(qū)別
材料的拉伸過程一般是想經(jīng)過彈性變形階段,達到屈服點之后發(fā)生塑性變形,達到斷裂點后發(fā)生斷裂。所以一般所說的斷裂伸長率是指整個過程的伸長率,而拉伸率一般說的是發(fā)生塑性變形的那個階段所產(chǎn)生的伸長率。
四、影響拉伸強度測試結果因素:
環(huán)境條件的影響
1:溫度的影響。一般而言,體心立方金屬隨著溫度下降,屈服強度急劇提高,面心立方金屬變化則沒有那么明顯。而溫度上升,金屬材料的屈服強度一般會下降。因此GB/ T 228-2002 在關于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中,試驗一般室溫須在10℃~35℃范圍內進行。對溫度有嚴格要求的試驗溫度應為23℃±5℃。
2:環(huán)境振動與電磁干擾的影響。振動的環(huán)境和電子設備的電磁干擾會對拉力機產(chǎn)生影響,導致錯誤的結果。
試樣的影響
1:試樣形狀的影響。有實驗表明,下屈服強度受試樣的形狀影響不大,而上屈服強度受試樣的形狀影響較大。此外試樣肩部的過渡形狀也對上屈服強度有較大的影響。
2:試樣的尺寸的影響。一般而言,隨著試樣直徑減少,抗拉強度和斷面收縮率有所增加。
3:表面粗糙度的影響。試樣表面粗糙度對抗拉強度幾乎不受影響。對于塑性較好的材料,屈服點稍有影響。對于塑性較差的材料,非比例伸長應力和斷后伸長率稍有影響。
應變速率的影響
常溫下,試驗機的拉伸速度對結果有一定的影響。拉伸速度太大,所測屈服強度或規(guī)定比例延伸強度將有不同程度的提高。GB/ T 228- 2002 在關于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中:“在彈性范圍和直至上屈服強度,試驗機夾頭的分離速率應盡可能保持恒定,并在規(guī)定的應力速率范圍內。
人為因素的影響
1:夾持方法。試樣的夾持方法對金屬拉伸試驗也非常重要。拉伸試驗中不允許對試樣施加偏心力,因為力的偏心易使試驗力與試樣軸向發(fā)生偏移。而拉伸夾具的選用不當也會給試樣產(chǎn)生彎曲應力,使結果帶來誤差。所以選擇合適的夾持方法對金屬拉伸試驗能否成功至關重要。另外在上下夾頭夾緊時,嚴禁移動橫梁。
2:操作帶來的影響。在金屬拉伸試驗工作中,作為具體實驗人,由于主觀和具體操作上的不同,也會給試驗結果帶來誤差,尤其是試樣表面形狀不規(guī)則、標距的標注、測量比較困難的,也極易形成數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。
五、測量產(chǎn)品拉伸強度與斷裂伸長率的作用:
拉伸試驗是最常用的一項力學實驗。它是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和試驗速度下,在試樣(通常為啞鈴型試樣)上沿縱軸向施加拉伸負荷,測定試樣破壞時的最大載荷,用最大載荷除以試樣的橫截面積積即為拉伸強度。也就是說單位面積所能承受的最大負荷即為拉伸強度。
它是衡量塑料力學性能的一項重要指標。不同的塑料其力學性能是不同的,同種塑料不同牌號的塑料其力學性能也有很大差別,一般來說同種塑料分子量越高拉伸強度越好。
大部分塑料制品的標準中都規(guī)定了拉伸強度要求,如塑料薄膜、塑料管材、塑料繩索等。拉伸強度較高的塑料主要有聚酰胺、氟塑料等,主要用來制造強度較高的工業(yè)配件等。
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