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拉伸曲线也能错?看完你就知道了

2020-04-22 来源:Goal Science

        拉伸曲线是错的?

        明明是按国标要求做的实验,操作也没问题,而且是设备直接导出的数据,为什么导师一看拉伸曲线就说数据是错的呢?

        就是这条超高强钢拉伸曲线,大家看出来哪里出了问题吗?
 

        在分析这条曲线之前,让我们先看下典型拉伸曲线是什么样的。

 

        拉伸曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程。金属材料典型拉伸曲线主要分为四个阶段:

1、弹性阶段ob

        oa段为直线,应力与应变在此阶段成正比关系,符合胡克定律,oa的斜率tanα=E为材料的弹性模量,直线部分最高点对应应力值为比例极限;ab阶段已不再是直线,但在此阶段卸载应力,变形也随之消失,ab段也发生弹性变形,b点对应应力值为弹性极限

        比例极限理论上具有较大意义,但实际中很难准确测定,对变形测量仪器分辨力要求较高,最近两版国家标准取消了该性能测定,规定塑性(非比例)延伸性能代替。

 

2、屈服阶段bc

        bc阶段应力不增加(或者在小范围内波动),而形变却急剧增长,此阶段最低点对应的应力称为屈服强度。屈服强度分为上屈服强度ReH下屈服强度ReL。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服强度RP0.2

        上屈服强度ReH:试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。

        下屈服强度ReL:在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最小应力。

         由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度。

 

3、强化阶段cd

        经过屈服阶段,材料恢复抵抗变形能力,随着应变增加,应力增大,称为强化阶段。曲线最高点对应的应力为Rm(抗拉强度),是衡量材料强度的一个重要指标。

        抗拉强度(tensile strength)是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值,也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力,是衡量零件本身承载能力的重要指标。符号为Rm,单位为MPa。

 

4、颈缩和断裂阶段de

        到达d点后,试样某一局部变形显著增加,横截面积急剧减小,出现颈缩现象,试样很快被拉断,此阶段称为颈缩和断裂阶段。

 

        由于国标的更新,拉伸试验常用性能名称和符号也发生变化,部分如下:

 

        那我们现在看看最开始的那条拉伸曲线的问题出在哪?

        答案是弹性模量。弹性模量主要由材料本身的化学成分决定,合金化、热处理、冷热加工等对其影响很小。在室温下,钢的弹性模量大都在190,000~220,000N/mm^2之间,各种钢的弹性模量差别很小,GB 50017-2017 《钢结构设计标准》规定钢材和铸钢件的弹性模量一般取206,000N/mm^2。而该拉伸曲线的弹性模量经计算只有不到60,000N/mm^2,远小于常规值,因此,该拉伸曲线存在问题。

 

        为什么会出现这种情况呢?

        可能由于拉伸时未安装引伸计,在拉伸的过程中,存在试样与夹持端的相对滑动。

 

        大家在做实验过程中还遇到过多少类似的简单错误呢?欢迎在下方留言,帮助更多的人少走科研的弯路。

 

 

参考文献:

[1] 卓家寿. 工程材料的本构演绎[M]. 科学出版社,2009.

[2] GB/T 228-1987,金属拉伸试验法[S].

[3] GB/T 228.1-2010,金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法[S].

[4] GB 50017-2017, 钢结构设计标准[S].

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