拉伸試驗

拉伸试验(英語:Tensile testing 或 Tension testing)[1]材料科学工程中一種基本物質张力測試。藉由拉伸试验測量的性質有:極限抗拉强度断裂强度、最大伸长量和斷面縮率[2]。下列特性也可以被檢測:楊氏模數蒲松比降伏強度加工硬化[3]。单轴拉伸试验是常用於获得等向性材料的机械特性。某些材料是使用双軸拉伸试验

拉伸试验上的椰壳纤维复合材料。 样品大小不到标准。

目的编辑

使用拉伸试验可能具有各种目的,例如:

拉伸試件编辑

 
铝合金材質的拉伸試件。左边的两个試件有圆形的螺紋式兩端。 右邊的两个試件兩端為平面,要使用锯齿夾頭。

如何准备試件取决于测试目的、试验方法规范。試件通常是一个标准化的截面。試片分為肩部及標距(中央部分):肩部較大,以容易使機器夾持;中央部分具有较小横截面,故变形和破壞可在这个区域發生[2][4]。通过使用非常相似的試件,可以找到试验机的可重复性[5]

 
試件術語
 
各種試件肩部夾持型式:A至C為圓型肩部試件;D 和 E 為平肩部試件
A. 圓型肩部使用螺紋固定
B. 圓型肩部使用圓形夾頭以及鋸齒墊片固定
C. 圓型肩部使用分離環固定
D. 平肩部使用鋸齒夾頭
E. 平肩部使用洞-銷聯接

機器设备编辑

 
一个Hegewald & Peschke萬能试验机

拉伸试验最常於材料测试实验室進行。ASTM D638是最常见的拉伸试验標準。ASTM D638用於測量塑料的拉伸性質,包括極限抗拉强度,屈服强度,伸長量與泊松比。

最常见的测试机器的使用在拉伸试验是 萬能试验机。这种类型的机器有两个十字头:一个是隨試件長度调整;另一個是對試件施力。有两种类型:液压电磁驅動[4]

机器必须有適合性能以用于测试試件。有四个主要参数:拉伸力、速度、精确度和准确性。拉伸力是指机器必须能够产生足够的力以拉断試。机器必须能够迅速或緩慢的施加負荷,以模仿实际应用。最后,机器必须能够准确地和精确地的测量长度和拉伸力:例如一个大型机器的目的是测量大的伸长率,可能無法用於脆性材料,因其破裂之前將只有短伸长率[6]

試驗过程编辑

测试的过程包括将試件放置於試驗机和缓慢延伸試件直到破裂。在此过程中,伸长量的將與施力紀錄。数据已被設計好,因此將不隨几何形状而變。伸长量测是用工程应变ε,並使用以下等式[4]

 

其中ΔL 的標距变化的长度,L0 是初始標距的长度,和L是最终的標距长度。力的量測是用工程压力σ,使用以下等式[4]

 

其中F为拉力和A为試件的標稱横截面。隨著施力變化,机器將做这些计算以绘制压力–应变曲线[4]

标准编辑

金属编辑

  • ASTM E8/E8M-13:「金屬材料的标准试验方法」(2013年)
  • ISO 6892-1为:「金属材料。 拉伸试验。 常溫的試驗方法」(2009年)
  • ISO 6892-2为:「金属材料。 拉伸试验。高溫的試驗方法」(2011年)
  • JIS Z2241:金屬材料的试验方法

复合材料编辑

  • ASTM D3039/D3039M:「聚合物基复合材料的标准试验方法」

可撓性材料编辑

  • ASTM D638:塑料拉伸性質的标准试验方法
  • ASTM D828:纸张和纸板的标准试验方法-使用恒定延伸率装置
  • ASTM D882:塑料薄片拉伸性質的标准试验方法
  • ISO 37:橡胶、硬化或热塑性—決定的拉应力–应变性

参考文献编辑

  1. ^ Czichos, Horst. Springer Handbook of Materials Measurement Methods. Berlin: Springer. 2006: 303–304. ISBN 978-3-540-20785-6. 
  2. ^ 2.0 2.1 Davis, Joseph R. Tensile testing 2nd. ASM International. 2004. ISBN 978-0-87170-806-9. 
  3. ^ Davis 2004.
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Davis 2004,第2页.
  5. ^ Davis 2004,第8页.
  6. ^ Davis 2004,第9页.

外部链接编辑