拉伸测试

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拉伸测试

一、测试简介

拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限伸长率弹性模量比例极限面积缩减量拉伸强度屈服点屈服强度和其它拉伸性能指标。

1 测试演示图



二、标准术语

2.1 标距L0

试样中间部分两标线之间的初始距离,以mm为单位。

2.2 试验速度V

在试验过程中,试验机夹具分离的速度,以mm/min为单位。

2.3 拉伸应力

在试样标距长度内,任何给定时刻每单位原始横截面积上所受的拉伸力,用符号σ表示,以MPa为单位。

σ=F/S0

其中F为试样两端受到的拉力,NS0为原始横截面积,mm2

2.3.1 拉伸屈服应力(屈服强度)

发生应力不增加而应变增加时的最初应力,该应力值可能小于材料的最大应力。如图2中虚线指示位置为0.10拉伸曲线屈服点,此处对应应力为该材料的拉伸屈服应力,对应应变为该材料的拉伸屈服应变。

2 拉伸曲线图

2.3.2 拉伸断裂应力

试样断裂时的拉伸应力。

2.3.3 拉伸强度

在拉伸试验过程中,试样承受的最大拉伸应力。

2.3.4 x%应变拉伸应力

应变达到规定值(x%)时的应力。

适用于既无屈服点又不易拉断的软而韧的材料(应力-应变曲线上无明显屈服点的情况。

2.4 拉伸应变

标距原始单位长度的增量,用无量纲的比值或百分数(%)表示。

2.4.1 拉伸屈服应变

屈服应力时的拉伸应变,用无量纲的比值或百分数(%)表示。

2.4.2 拉伸断裂应变

试样未发生屈服而断裂时与断裂应力相对应的拉伸应变,用无量纲的比值或百分数(%)表示。

2.4.3 拉伸强度应变

试样未出现屈服或在屈服点时与拉伸强度相对应的拉伸应变,用无量纲的比值或百分数(%)表示。

2.5 拉伸弹性模量

试样在弹性形变范围内,其在受力状态下应力与应变之比,以MPa为单位。一般取拉伸曲线初始直线部分的斜率作为拉伸弹性模量。如图3 0-B为弹性阶段,该部分斜率即为拉伸弹性模量。

3 拉伸曲线图

三、测试过程

3.1 试样夹持

将试样放到夹具中,务必使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线。

大部分水凝胶材料强度较低,为使夹具不损伤试样,可在试样夹持处包裹一层纸巾,如卫生纸或无尘纸保护试样

3.2 试验参数设置

3.2.1 试样尺寸

使用游标卡尺测量上下夹具间试样的初始距离,记为标距L0。并记录试样宽度(mm)和厚度(mm),计算横截面积(mm2

3.2.2 试验速度

测定弹性模量时,选择的试验速度应能使应变速率不低于每分钟标距的1%

3.2.3 预应力(初荷重)

即在拉伸时,传感器感知到有初荷重数值的力时,才开始进行数据记录。因此,对于弹性模量较低的试样进行拉伸测试时,可使样品微微受力再进行测试,或者是调低初荷重数值。以免试样在拉伸开始后,传感器迟迟感受不到设定的力值,导致最终测得的弹性模量偏低。

3.2.4 停机条件

为保护设备传感器,一般力量极限会设置为传感器量程的80%。变形极限不超过设备最大可移动距离。

3.3 测试

如果试样在拉伸过程中出现夹持处断裂或塑性变形扩展到夹持处,以及试样在夹具内出现滑移或由于明显缺陷(如毛刺、气泡、凹陷、杂质)导致试样过早破坏时,其所得数据不应用于结果分析,应取新的试样重做试验。

四、计算

拉伸曲线的横坐标是拉伸应变可以用无量纲的比值或百分数(%)表示。为样品拉伸的长度值(mm)除以标距L0mm)。纵坐标为拉伸应力,计算公式为σ=F/S0F为测得的拉力,单位为NS0是初始状态下的样品的横截面积,单位是mm2σMPa为单位。

韧性常用引起材料断裂所需要的能量来表征,通过应力-应变曲线下方的积分面积计算而来,可以使用origin软件进行计算。断裂能Wf的单位为J·m-3

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