隨著汽車、軌道交通、航空航天和電子電器等各類領域的技術創(chuàng)新和應用創(chuàng)新,金屬、塑料等各類材料的應用越來越廣泛,這也對材料的性能提出了更高的要求,其中就包括材料的力學性能。
材料的力學性能是指材料在不同環(huán)境(溫度、介質、濕度)下,承受各種外加載荷(拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等)時所表現(xiàn)出的力學特征。材料力學性能的評定離不開相應測試。
拉伸試驗作為材料力學性能試驗的基本方法之一,主要用于測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性。
拉伸測試作為一項常規(guī)性能測試,是在規(guī)定的試驗溫度、濕度與拉伸速度下,對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷。當牽伸作用力大于鍵合力或分子間的作用力時,會使分子鏈斷裂或相互滑移,宏觀表現(xiàn)為樣條的塑性變形、斷裂,在這一過程中測試試樣承受的負荷及其伸長。通常的測試項目為拉伸應力、拉伸強度、拉伸屈服強度、斷裂伸長率、拉伸彈性模量等。
材料不同,其拉伸曲線也有所不同,但總的來說:從初始拉伸至最后斷裂過程可基本劃分為四個特征階段:
1、彈性階段
隨著荷載的增加,應變(應變指在外力和非均勻溫度場等因素作用下物體局部的相對變形)隨應力(物體由于外因而變形時,在物體內各部分之間產生相互作用的內力,單位面積上的內力稱為應力)成正比增加。如卸去荷載,試件將恢復原狀,表現(xiàn)為彈性變形。
2、屈服階段
應力與應變不成比例,開始產生塑性變形,應變增加的速度大于應力增長速度,鋼材抵抗外力的能力發(fā)生“屈服”了。
3、強化階段
抵抗塑性變形的能力又重新提高,變形發(fā)展速度比較快,隨著應力的提高而增強。
4、頸縮階段
材料變形迅速增大,而應力反而下降。試件薄弱處截面顯著縮小,產生“頸縮現(xiàn)象”,直至斷裂。
影響因素
因材料不同,影響拉伸試驗的因素同樣也會發(fā)生變化,但主要可以歸納為以下四種:
1、取樣部位和方法
材料中因成分、組織、結構、缺陷、加工變形等分布不均,使得同一批產品或同一產品不同部位可能出現(xiàn)力學性能的差異,因此在切取樣品時,應嚴格按照相關國標的規(guī)定執(zhí)行。
2、試驗設備
試驗設備直接影響結果數(shù)據(jù)的準確性和真實性,因此實驗時必須要保證試驗機在檢定的有效期內。各類的萬能試驗機及配套引伸計需定期進行校驗、維護。
3、試驗環(huán)境的影響
試驗環(huán)境主要包括環(huán)境溫度、實驗地點周圍有無振動的影響等。
4、試驗方法的選擇
試驗方法主要包括夾持方法、拉伸速率,拉伸橫截面積以及式樣尺寸的測量方法,在選擇測量樣品的尺寸時,宜選用外徑千分尺、游標卡尺。
此外,由于主觀因素和操作技巧的不同,也會對測量結果帶來誤差。因此,檢驗人員應通過嚴格的培訓并按照相應國標的方法進行試驗。
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