檢測(cè)拉伸力學(xué)性能的測(cè)試 有何作用
拉伸測(cè)試可以說(shuō)是力測(cè)量和材料測(cè)試中最常用的測(cè)試方法。拉伸測(cè)試主要用于確定組件、零件或材料在靜態(tài)、軸向載荷下的機(jī)械性能。
材料測(cè)試和力測(cè)量的測(cè)試方法相似；但是測(cè)量結(jié)果是不同的。進(jìn)行拉伸試驗(yàn)以確定材料或部件的拉伸性能。試樣的變形用于表征其延展性或脆性，以及拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、彈性極限、伸長(zhǎng)率、彈性模量和韌性等重要特性。 材料測(cè)試 材料測(cè)試是測(cè)量材料機(jī)械性能的科學(xué)。它涉及量化和限定材料物理特性的方法：它們的強(qiáng)度、它們對(duì)變形的反應(yīng)，以及它們?cè)谝欢螘r(shí)間內(nèi)承受外力的能力和能力。
材料測(cè)試涉及應(yīng)力和應(yīng)變的測(cè)量，這需要知道被測(cè)樣品的原始橫截面積。常用的測(cè)量單位是 N/mm2、MPa、PSI 和百分比。測(cè)試樣品通常根據(jù) ASTM、ISO、DIN 或其他組織的國(guó)際測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制備成指定尺寸。在拉伸試驗(yàn)期間，樣品的形狀會(huì)隨著載荷的施加而變化。了解樣品在各種或指定的力下尺寸的變化有助于確定材料的性能和對(duì)給定應(yīng)用或產(chǎn)品的適用性。 測(cè)力測(cè)試 力測(cè)量測(cè)試用于測(cè)試組件和產(chǎn)品，通常使用力的測(cè)量單位：牛頓、磅力和千克力。樣品的截面積不參與測(cè)量結(jié)果。最常見(jiàn)的力測(cè)量是“峰值力”或最大力值。這些測(cè)試還可以報(bào)告峰值力處的相關(guān)距離結(jié)果。力測(cè)量在工程實(shí)驗(yàn)室、質(zhì)量控制和檢查以及生產(chǎn)車間進(jìn)行。近年來(lái)，生產(chǎn)中的力測(cè)試大幅增加，因?yàn)樵絹?lái)越多的制造商認(rèn)識(shí)到現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量測(cè)試作為提高生產(chǎn)力、產(chǎn)量和吞吐量的一種方式的重要性。 測(cè)試儀器 拉伸測(cè)試可以在非常基本的水平上進(jìn)行，只需使用手持測(cè)力計(jì)，該測(cè)力計(jì)測(cè)量施加在樣品、產(chǎn)品或組件上的拉力，以確定最大力。在儀器范圍的另一端是極其復(fù)雜的拉伸測(cè)試系統(tǒng)，配備了先進(jìn)的測(cè)試軟件和輔助儀器，如引伸計(jì)。這些測(cè)試系統(tǒng)能夠以非常精確的速度將被測(cè)樣品拉到非常精確的目標(biāo)上。大數(shù)據(jù)采樣有助于產(chǎn)生力和距離或應(yīng)力和應(yīng)變的高分辨率數(shù)據(jù)，因此可以進(jìn)行非常準(zhǔn)確的測(cè)量，分析和報(bào)告。
常見(jiàn)的拉伸測(cè)試結(jié)果和測(cè)量 可以發(fā)現(xiàn)和測(cè)量各種不同的拉伸測(cè)試特性。此處列出了一些更常見(jiàn)的測(cè)量方法。 拉伸強(qiáng)度是測(cè)量的最大應(yīng)力——通常在破壞性測(cè)試期間。應(yīng)力是力除以被測(cè)樣品的原始橫截面積。 彈性是材料被拉至應(yīng)力值的能力，當(dāng)應(yīng)力消除時(shí)，材料將恢復(fù)到其原始長(zhǎng)度而不會(huì)顯示任何永久變形。彈簧是設(shè)計(jì)為具有高彈性的產(chǎn)品的示例。 彈性極限是材料在呈現(xiàn)永久變形之前所能承受的最高應(yīng)力。 屈服強(qiáng)度定義為被測(cè)材料表現(xiàn)出永久變形時(shí)的應(yīng)力，即材料已超出其彈性極限。通常使用彈性斜率的 0.2% 應(yīng)變的任意偏移值來(lái)確定屈服強(qiáng)度。以 0.2% 的偏移量繪制一條與彈性斜率線平行的線。屈服強(qiáng)度是偏移斜率線與應(yīng)力-應(yīng)變曲線相交的地方。
塑性類似于彈性，但在測(cè)試過(guò)程中使用了時(shí)間元素。當(dāng)一種材料，如彈性體，被拉到一個(gè)力極限，然后保持一段時(shí)間，彈性體恢復(fù)到原來(lái)的形狀而不產(chǎn)生永久變形的能力就是它的塑性特性。 彈性是材料在拉伸載荷應(yīng)用過(guò)程中吸收和儲(chǔ)存能量的能力。它是材料彈性范圍內(nèi)的能量容量，以彈性應(yīng)力-應(yīng)變曲線下方的面積為特征，以焦耳/立方米或帕斯卡表示。 滯后是材料的能量損失并且無(wú)法保持其彈性特性。許多材料表現(xiàn)出一定程度的滯后 因?yàn)樗鼈冊(cè)谝欢螘r(shí)間內(nèi)或循環(huán)次數(shù)內(nèi)反復(fù)加載和卸載。
剛度是材料在施加力時(shí)抵抗變形的能力。彈性模量是材料剛度的量度。材料表現(xiàn)出的剛度越大，材料在負(fù)載下發(fā)生的變形就越小。
伸長(zhǎng)是應(yīng)變。伸長(zhǎng)率是樣品在施加力之前的原始標(biāo)距長(zhǎng)度變化到施加力時(shí)的最終長(zhǎng)度的百分比。應(yīng)變是一個(gè)無(wú)量綱值；然而，它有時(shí)表示為百分比或英寸/英寸或毫米/毫米。
在拉伸試驗(yàn)期間，材料會(huì)發(fā)生橫向和軸向變形。泊松比是材料的橫向變形與軸向或縱向變形的比較。
拉伸測(cè)試挑戰(zhàn)
非軸向載荷是拉伸測(cè)量不正確的最常見(jiàn)原因之一。使用負(fù)載傳感器或測(cè)力計(jì)時(shí)，即使非常小的偏心負(fù)載也會(huì)導(dǎo)致高達(dá) 0.5% 的測(cè)量誤差。因此，確保測(cè)試串的對(duì)齊非常重要，即稱重傳感器、頂部測(cè)試夾具、樣品和底部測(cè)試夾具彼此垂直。
根據(jù)預(yù)期的負(fù)載測(cè)量值使用大小合適的測(cè)力計(jì)或稱重傳感器對(duì)于獲得準(zhǔn)確和可重復(fù)的結(jié)果很重要。一般規(guī)則是使用介于預(yù)期負(fù)載測(cè)量值的 20% 到 80% 之間的傳感器。這將避免或最小化由于機(jī)械噪聲導(dǎo)致的低端錯(cuò)誤結(jié)果，并有助于防止測(cè)量范圍高端的過(guò)載情況。由于大多數(shù)傳感器都經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)并具有基于滿量程的精度規(guī)格，因此您越接近零，可接受的誤差對(duì)您的測(cè)量的影響就越大。
測(cè)試夾具不正確是導(dǎo)致拉伸測(cè)量不準(zhǔn)確的另一個(gè)常見(jiàn)原因。對(duì)于樣品來(lái)說(shuō)太大的夾具或在拉伸運(yùn)動(dòng)期間對(duì)樣品施加過(guò)大的夾持力會(huì)導(dǎo)致樣品在指定的標(biāo)距區(qū)域外斷裂。測(cè)試夾具的尺寸應(yīng)符合樣品的預(yù)期負(fù)載特性。楔形作用測(cè)試夾具在延展性樣品上工作良好，但在脆性材料上往往不太可靠，因?yàn)樗鼈儠?huì)隨著軸向載荷的增加而將載荷施加到樣品上。當(dāng)使用氣動(dòng)測(cè)試夾具來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)樣品的夾持力時(shí)，脆性材料往往會(huì)進(jìn)行更一致的測(cè)試。
不正確的樣品制備會(huì)導(dǎo)致不一致和不正確的表征。當(dāng)按照特定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)將樣品制備成規(guī)定的尺寸。力測(cè)量應(yīng)用程序通常會(huì)使用處于完成狀態(tài)的組件。然而，材料測(cè)試使用各種形式和形狀的特制樣品。它們的橫截面可以是圓形、矩形或方形，并且它們具有已知的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)距。
測(cè)試速度太快或太慢是拉伸測(cè)量可能不是最佳的另一個(gè)常見(jiàn)原因。在可能的情況下，應(yīng)根據(jù) ASTM、ISO、DIN 或其他機(jī)構(gòu)認(rèn)可和接受的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。這些標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了測(cè)試速度，并將確保進(jìn)行正確的測(cè)量。
拉伸結(jié)果可能會(huì)受到溫度的顯著影響。隨著溫度升高，樣品的彈性會(huì)顯著降低。
結(jié)論
拉伸試驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)該提供有用的數(shù)據(jù)來(lái)表征部件或材料的物理和機(jī)械性能。拉伸試驗(yàn)將對(duì)樣品的延展性或脆性及其彈性和塑性行為進(jìn)行分類。拉伸測(cè)試可以確定組件或材料的適用性及其隨時(shí)間的性能。采用和遵守國(guó)際公認(rèn)的拉伸測(cè)試測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)將有助于測(cè)試工作，并有助于確保產(chǎn)品、組件或材料滿足特定的設(shè)計(jì)要求。
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