力学性能培训资料

第一节 拉伸试验

拉伸试验是在单向应力状态下,温度恒定、以及静载作用下进行的. 拉伸试验是材料力学性能测试中最常用的试验方法之一,拉伸试验简单易行, 试样制备简单, 测量数据精确,能够清楚地反映出材料受力后所发生的弹性、塑性与断裂三个变形阶段的基本特性,通过拉伸试验可以得到材料的基本力学性能指标,如弹性模量E、泊松比μ、规定塑性延伸强度R P、屈服强度、包括上屈服强度R e H和下屈服强度R e L、抗拉强度R m、断后伸长率A 、断面收缩率Z 、应变硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)等。

拉伸试验所得到的上述强度指标和塑性指标,对于工程设计及合理选材,优选工艺、研制新材料、合理使用现有材料和改善其力学性能、采购、验收,质量控制、安全评估都有着很重要的应用价值和参考价值, 因此，很多产品都要测定材料的拉伸性能，并直接以拉伸试验的结果为依据来判定合格与否。

另外，拉伸试验可以揭示材料的基本力学行为规律，也是研究材料力学性能的基本试验方法。因此,各个国家和国际标准化组织都制定了完善的拉伸试验标准,将拉伸试验列为力学试验中最基本、最重要的试验项目。

我国2009年颁布了国家标准GB/T228.1-2009《金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》,该标准等效采用Metallic materials-Tensile testing-Method of test at ambient temperature (ISO/FDIS6892-1:2008,MOD )国际标准,与拉伸试验有关的标准还有:

GB/T22315-2008金属材料弹性模量试验方法

GB/T4338-2006金属材料 高温拉伸试验方法

GB/T13239-2006金属材料 低温拉伸试验方法

GB/T5027-2007金属薄板和薄带塑性应变比(r值)试验方法

GB/T5028-2009金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数(n值)试验方法

GB/T8170-2008数字修约规则

GB/T16865-1997变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样

GB/T10573-1989有色金属细丝拉伸试验方法

GB/T228.4-2009金属材料 拉伸试验第4部分：液氦试验方法

3.1.1 拉伸试验的范围、术语及定义

GB/T228.1-2009《金属材料拉伸试验室温试验方法》适用于金属材料室温拉伸性能的测定。但对于小横截面尺寸的金属产品，例如金属箔、超细丝和毛细管等的拉伸试验需要相关方的协议。GB/T228.1-2009《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》采用下列术语及定义：

1) 标距 L

测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。 2) 原始标距 L 0

室温下施力前的试样标距。 3) 断后标距 L u

在室温下将断后的两部分试样紧密地对接在一起，保证两部分的轴线位于同一条直线上，测量试样断裂后的标距。 4) 平行长度 L c

试样平行缩减部分的长度。

注：平行长度的概念被未加工试样夹持部分之间的距离取代。 5) 伸长

试验期间任一时刻原始标距的增量。 6) 伸长率

原始标距的伸长与原始标距L o 之比的百分率。 7) 残余伸长率

卸除指定的应力后，伸长相对于原始标距L o 的百分率。 8) 断后伸长率 A

断后标距的残余伸长（L u -L 0）与原始标距(L 0)之比的百分率。

注：对于比例试样，若原始标距不为 5.65)10S (为平行长度的原始横截面积)，符号A 应附以下脚注说明所使用的比例系数，例如，A 0S 11.3表示原始标距为11.30S 的断后伸长率。对于非比例试样，符号A 应附以下脚注说明所使用的原始标距，以毫米（mm ）表示，例如，表示原始标距为80mm 的断后伸长率。

mm A 801）

π

045

65.5S S =

9) 引伸计标距L e

用引伸计测量试样延伸时所使用试样引伸计起始标距长度。

注：对于测定屈服强度和规定强度性能，建议L e 应尽可能跨越试样平行长度。理想的 L e 应大于L 0/2但小于约0.9L c 。这将保证引伸计能检测到发生在试样上的全部屈服。最大力时或在最大力之后的性能，推荐L e 等于L 0或近似等于L 0，但测定断后伸长率时L e 应等于L 0。 10) 延伸

试验期间任一给定时刻引伸计标距L e 的增量。 11) 延伸率

用引伸计标距L e 表示的延伸百分率 12) 残余延伸率

试样施加并卸除应力后引伸计标距的增量与引伸计标距L e 之比的百分率。

13) 屈服点延伸率 A e

呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距L e 之比的百分率。见图3.7。 14) 最大力总延伸率 A g t

最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距L e

之比的百分率。见图3.1。 15) 最大力塑性延伸率 A g

最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距L e 之比的百分率。见图3.1。

16) 断裂总延伸率

A t 断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距L e 之比的百分率。见图3.1。 17) 试验速率

a) 应变速率 e

L e & 用引伸计标距测量时单位时间的应变增加值。

e L b) 平行长度应变速率的估计值 L c

根据横梁分离速率和试样平行长度L c 计算的试样平行长度的应变单位时间内的增加值。 c) 横梁位移速率 νc

单位时间的横梁位移。

d) 应力速率 R

& 单位时间应力的增加。

注：应力速度只用于方法B 试验的弹性阶段。 18) 断面收缩率 Z

断裂后试样横截面积的最大缩减量(S o -S u )与原始横截面积S o 之比的百分率:

100×−=o u

o

S S S Z 19) 最大力 F m

对于无明显屈服（不连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。 对于不连续屈服的金属材料，在加工硬化开始之后，试样所承受的最大力。

注：见图3.8a)和3.8b)。 20) 应力 R

试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积S o 之商。 注1：此应力指的是工程应力。

注2：在后续标准文本中，符号“力”和“应力”或“延伸”，“延伸率”和“应变”