【大学课件】金属材料室温拉伸试验辅导讲义P122.ppt
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1、2.1金属材料拉伸试验,http:/ 单向应力、温度恒定、静载 力学性能测试中最常用方法、简单易行、试样制备简单、测量数据精确。 可反映材料所发生的弹性、塑性与断裂三个变形阶段的基本特性。 工程设计及合理选材、优选工艺、研制新材料、合理使用现有材料 采购、验收、质量控制、安全评估都有着很重要的应用价值和参考价值。,http:/ 按温度分: 室温拉伸试验1035 高温拉伸试验351000 低温拉伸试验-19610 液氦拉伸试验-269,http:/ 标准样品的拉伸试验 金属细丝的拉伸试验 金属箔材的拉伸试验 金属紧固件的拉伸试验,http:/ 温湿度下的拉伸试验 腐蚀气氛下的拉伸试验 腐蚀液体中
2、的慢速拉伸试验,http:/ 机械式试验机 电子式万能试验机 液压式万能试验机 电液伺服试验机,http:/ 物体间的相互作用叫力。力有三个要素,即力的大小、方向和作用点 (2)力学性能 材料在力作用下显示的与弹性和非弹性反应相关或包含应力-应变关系的性能 (3)力学试验 测定力学性能的试验,http:/ (5)横向应变 垂直于施加力方向的线性应变量 (6)轴向应变 施加力方向的线性应变量,http:/ 施加力方向的应力分量 (8)应变 由外力所引起的试样尺寸和形状的单位变化量 (9)工程应变 按照原始长度的轴向变化量除以原始长度计算的轴向应变 (10)线性应变 给定线性方向的应变分量 (11
3、)真应变 在缩颈开始之前,瞬时长度与原始长度之比的自然对数 (12)应力 试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积So之商,http:/ (14)正应力 垂直于给定平面的应力分量 (15)真应力 按照瞬时横截面积计算的轴向应力 (16)试件/试样:具有合格尺寸且满足试验要求的样品 (17)测量不确定度 表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数,http:/ 材料能够承受的没有偏离应力-应变比例特性的最大应力 (19)应力-应变曲线 表示正应力和试样平行部分相应的应变在整个试验过程中的关系曲线。,http:/ 在单轴拉伸应力作用下,试样宽度方向真实塑性应变与厚度方向真实塑性应变之
4、比。 (21)应变硬化指数: 在单轴拉伸应力作用下,真实应力与真实应变数学方程式中的真实应变指数。,http:/ 电子式万能试验机是以电测法测量并指示力和变形的机械型试验机,其主要特点是速度范围宽,且易于准确控制,显示全数字化,操作简便,配用计算机可按界面提示实施对试验机的操作,自动进行数据处理。,http:/ 试验机加力机构装于主机机架内,两球形丝杠垂直分装于主机左右两侧,横梁两侧内的丝杠副与相应的球形丝杠,工作时,交流伺服电机经齿形皮带减速后,驱动左右两侧丝杠同步原地转动,横梁内与之合的螺母便带动横梁下降或上升 主要由上横梁、移动横梁、台面及光杠组成框架式结构,球形丝杠固定在台面及上横梁之
5、间,两球形丝杠之丝母及两光杠之导套固定在移动横梁上。 电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转,从而推动移动横梁在选定的速度下作直线运动,以实现各种试验功能。,http:/ 试验机力与变形的测量均采用电阻传感器,测力传感器固定在上横梁或十字横梁上,并与上夹头或下夹头连接,变形传感器(引伸计)则安装在试样上,二者的信号电压通过放大单元输至计算机进行采集处理。,http:/ 控制试验机的速度,方向,http:/ 绘拉伸图 显示力值及变形值及计算,http:/ 试验机底座1装有两根固定立柱2,立柱支撑着固定横梁3及工作油缸4。开动油泵电机后,电动机带动油泵5,将油箱里的油经送油阀22送至工作油缸4,推
6、动工作活塞6,使上横梁7、活动立柱8和活动平台9向上移动。如将拉伸试样装于上夹头10和下夹头11内,当活动平台向上移动时,因下夹头不动,上夹头随着平台向上移动,则试样受到拉伸,如将试样放在平台的承压座12内,平台上升时,试样则受到压缩。 做拉伸试验时,为了适应不同长度的试样,可开动下夹头的电机使之带动蜗杆,蜗杆带动涡轮,涡轮再带动丝杠,可控制下夹头上、下移动,调整适当的拉伸空间。,http:/ 装在试验机上的试样受力后,其受力大小可在测力度盘上直接读出,试样受到拉力作用,工作油缸的油就具有了一定的压力,这压力的大小与试样受到的拉力大小成比例。而测力油管将工作油缸与测力油缸14连通,则测力油缸就
7、受到与工作油缸相等的油压。此油压推动测力活塞15,带动测力拉杆,使摆杆21和摆锤16绕支点转动。力越大摆的转角也越大。摆杆转动时,上面的推杆便推动水平齿条17,从而使齿轮带动测力指针转动,这样便可从测力盘上读出试样受力的大小。摆锤的重量可以更换,一般试验机可以更换三种摆锤,所以测力盘上相应有三种刻度,这三种刻度对应着试验机三种不同的量程。,http:/ 一般为对开式圆筒型高温电阻炉,加热温度约为200-1000,http:/ 有较高的温度精度与稳定性。 采用PID温度控制仪,用电炉支架安装在试验机上,电炉方便进出主机。,http:/ 环境箱主要用于金属材料在高温或低温下的机械性能试验。可配于电
8、子万能试验机。,http:/ 温度范围:-70250 恒温区长:300mm 温度波动:2 温度梯度:4 外形尺寸(长宽高):490870800mm 工作室尺寸(长宽高):270270600mm,http:/ q=(Fi-F)/F 1.0% F测力仪指示力, Fi试验机指示力, 如果1级试验机,标定时测力计标准值为1000N,则: (1010-1000)/1000=0.01= 1.0% (990-1000)/1000=-0.01 = -1.0% 即试验机力值在990N1010N内才合格,http:/ b=(Fimax-Fimin)/F 1.0% Fi max、 Fi min试验机指示最大、最小力
9、,F测力仪指示力 如果1级试验机,标定时测力计标准值为1000N,试验机力值为1010N,则其他几次标定在1000N 1010N以内才合格。 如果低于此范围,例如998N,则 (1010-998)/1000=0.012= 1.2% 1.0%不合格,http:/ u=( Fi-Fi)/F 1.5% F测力仪指示力, Fi试验机指示力, Fi卸载时试验机指示力, 如果1000N的1级试验机,标定时测力计标准值为1000N,进程为1010N,回程必须在995N 1010N以内才合格。 (995-1010)/1000=-0.015,http:/ 1级试验机F0=(Fio/FN )100% 0.1% F
10、io试验机卸载后零点示值 FN-试验机相应档次的最大力值 如用1000N档,卸载后零点示值在1N内合格。,http:/ 1级试验机 =(/F ) 100%0.5% -分辨力 F-试验机相应档次的最大力值 如用1000N档,相对分辨力0.5%,则分辨力应为5N。刻度值应为10N。,http:/ 2.光学式 3.电子式(电阻式、电感式、电容式) 4.非接触式(激光、摄像头、光栅式),http:/ qLe=(Le-Le )/ Le Le引伸计标距标称值, Le引伸计标距测量值,li引伸计指示的位移, lt标定器给出的真实位移 如果引伸计标距标称值为50mm,引伸计标距测量值为50.5mm,则qLe=
11、(Le-Le )/ Le=(50.5-50)/50=1.0%,http:/ 1级精度的引伸计分辨力0.5% 读数为1mm时,分辨力至少为0.005mm,刻度值为0.01mm。,http:/ q=(Li-Lt)/Lt Li引伸计指示位移, Lt标定器给出的真实位移 如果标定器给出的真实位移为1mm,引伸指示位移应在0.99mm1.01mm之内。,http:/ 50mm引伸计,量程有5mm,25mm,50mm(10%,50%,100%),http:/ 600 3; 600800 4; 800-1100 5 ; 温度梯度 600 3; 600800 4; 800-1100 5 ,http:/ 2.3
12、.1.2适用范围 2.3.1.3试验原理 2.3.1.4试验方法,http:/ GB/T228.1-2010金属材料 拉伸试验 第1部分 室温试验方法, 国际标准 ISO6892-1:2009 Metallic materials-Tensile testing-Method of test at ambient temperature 美国ASTM标准 ASTM E8M-2008 Standard Test Method for Tensile testing of Metallic materials(Metric),http:/ GB/T228.1-2010适用范围,适用于金属材料室温拉
13、伸性能的测定,但对于小横截面尺寸的金属产品,例如金属箔、超细丝和毛细管等的拉伸试验需要相关方的协议。,http:/ 试验方法 (1)术语、符号及相关说明,1)标距 L 测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度 2)原始标距 L0 室温下施力前的试样标距。 3)断后标距 Lu 在室温下将断后的两部分试样紧密地对接在一起,保证两部分的轴线位于同一条直线上,测量试样断裂后的标距。 4)平行长度 Lc 试样平行缩减部分的长度。 5)伸长 试验期间任一时刻原始标距的增量。,http:/ 试验方法 (1)术语、符号及相关说明,6) 伸长率 原始标距的伸长与原始标距Lo之比的百分率。 7) 残余伸长率 卸除指定
14、的应力后,伸长相对于原始标距Lo的百分率。 8) 断后伸长率 A 断后标距的残余伸长(Lu-L0)与原始标距(L0)之比的百分率。 对于比例试样,若原始标距不为5.65 S0 (S0为平行长度的原始横截面积),符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数,例如,A11.3表示原始标距为11.3 的断后伸长率。对于非比例试样,符号A应附以下脚注说明所使用的原始标距,以毫米(mm)表示,例如,A80mm表示原始标距为80mm的断后伸长率。,http:/ 试验方法 (1)术语、符号及相关说明,9) 引伸计标距Le 用引伸计测量试样延伸时所使用试样引伸计起始标距长度。 注:对于测定屈服强度和规定强度性能,建
15、议Le应尽可能跨越试样平行长度。理想的 Le应大于L0/2但小于约0.9Lc。这将保证引伸计能检测到发生在试样上的全部屈服。最大力时或在最大力之后的性能,推荐Le等于L0或近似等于L0,但测定断后伸长率时Le应等于L0。 10) 延伸 试验期间任一给定时刻引伸计标距Le的增量。 11) 延伸率 用引伸计标距Le表示的延伸百分率,http:/ 试验方法 (1)术语、符号及相关说明,12) 残余延伸率 试样施加并卸除应力后引伸计标距的增量与引伸计标距Le之比的百分率。 13) 屈服点延伸率 Ae 呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距L
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