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2022/7/4 9:03:04拉伸试验是金属力学试验中基本的试验。通过拉伸试验获得的拉伸力学性能是工程材料的基本力学性能,拉伸试验的基本目的就在于此。
S1为瞬时横截面积;L1为瞬时长度。将式(1-3)中S1代替式(1-1)中的ST,得到:…………(1-4);
实际应用中通常采用工程应力。按照GB/T10623-2008的定义,按原始横截面积计算的轴向应力称为工程应力(而在施加力方向上的应力分量称为轴向应力),简称应力。
通过拉伸试验可以评定金属材料的弹性性能、强度性能、延性性能等方面多种性能参数。为金属材料检验、研制和开发新材料、改进材料限度地发挥材料潜力、进行金属材料制件的失效分析、确定金属材料制件的合理设计、制造、安全和维护提供依据,也为选材和控制提供重要依据。
因外力作用而发生变形的试样,同时亦导致其内部各质点间相互作用而产生抵抗这种变形的内力。
显然,在计算应力时,用试样实际瞬时横截面积或受力前的原始横截面积,其结果会不同。GB/T10623-2008《金属材料 力学性能试验术语》的定义。
e为工程应变;式(1-4)为真应力与工程应力的关系。在测定金属拉伸硬化指数n时,在计算中用到此关系式。
在拉伸试验中试样处于均匀延伸状态下,真应力与工程应力有固定关系。通过假定试样变形时体积保持不变,可以写出如下关系:;那么…………(1-3);
与真应力相比较,用工程应力表示的内力强度不如真应力的准确。但在金属材料的弹性范围内,或总应变不大的情况下,工作应力的误差不大,对于大多数工程实际来说准确度是足够的。
内力在横截面上均匀分布。为了便于比较几何相似的试样的内力强度,需要引入一个力学参量,作为比较的基础。
力学性能的判据是表征和判定金属力学性能所用的指标和依据,而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平,是评定金属材料的重要依据。
二、拉伸试验力学参量
金属力学性能正是材料承受外载荷而不发生失效的能力。
1.应力:一根原始横截面积为So、长度为Lo的直杆试样,若在其两端施加拉力F,在力的作用下发生变形,轴向延伸和横向缩短,如图1-1所示。
在图1-1的情况下,作用力通过直杆试样的横截面中心,横截面上内力的合力与外作用力F大小相等,方向相反。
按照瞬时横截面积计算的轴向应力称为真应力,用公式(1-1)表示:;式中:为真应力;F为横截面上承受的力;ST为实际的瞬时横截面积。
虽然用真应力表示内力强度是准确的方法,但在实际中,由于随着外力的变化试样横截面积也随之变化,因此,式(1-1)表示的真应力不便于工作实际的使用。
这个力学参量就是“应力”。应力定义为单位面积上的内力。一般用符号表示,单位用MPa表示。
用式(1-2)表示:………………(1-2);——为工程应力;F为横截面上承受的力;So为原始横截面积。
按照上述定义,应力与作用力和受力的横截面积大小相关。图1-1中受外力作用的试样,作用力变化时,由于纵向延伸和横向缩短,实际上瞬时横截面积也随之变化。
金属材料拉伸试验的目的和意义,金属材料受外力作用时会表现出各种不同的行为,呈现出弹性与非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的力学特性。
影响金属材料拉伸力学性能测定的因素很多,为了限制和减小因素的影响,以便测出可供分析对比和利用的各种性能,拉伸试验必须标准化、通用化并与国际接轨。更好地促进技术的发展和交流。