金属拉伸试验标准对试验速度的.pp t

3.标准对拉伸速率的规定
1) 测定抗拉强度的拉伸速率
2 ) 测定屈服强度的拉伸速率 3 ) 测定规定强度的拉伸速率 4）测定伸 长 率的拉伸速率
1) 测定抗拉强度时的拉伸速率
• 如仅测定抗拉强度，在弹性范围和塑性范围 的应变速率不应超过0.008/s，即夹头分离速率 0.48LC/min。 • 在弹性范围内，可用下式将应变速率转变为应 力速率： 1 ( ) E • • 当换算成力增加速率时：
• 由于屈服开始后，试样变形突然加快，应力 不增加，反而下降，因此测量下屈服时规定 应变速率是合理的。如仅测定下屈服强度， 屈服期间的应变速率范围在0.00025～ 0.0025/s之间。如不能调节这一应变速率， 屈服开始前应调节至标准表4规定的应力速率 范围，实践表明，标准规定的应力速率上限 不会使应变速率超过0.0025/s。
在拉伸试验中，试验速度是指试验过程 的快慢.通常： 1） 电控试验机可用横梁移动速度作为试 验速度； 2） 机械式试验机可用夹头移动速度作为 试验速度； 3） 液压试验机可用活塞移动速度作为试 验速度。 4） 移动速度是单位时间位移的变化： V＝Δs/Δt（mm/s）
衡量拉伸试验速率的4种方式
• 1）空载横梁位移速率 • 试验机横梁在空载条件下单位时间的位移，用mm/min 表示。 • 2）有载夹头分离速率 • 夹头单位时间分离距离，用mm/min表示。 • 3）应力速率 • 单位时间试样的应力增量，用N/mm2•s-1表示。 • 4）应变速率 • 单位时间试样的增量，一般用mm/mm•s-1 表示。 •
a 夹具位移法
• 在弹性范围，由于试验机刚度不变，试样的变形 特性与弹簧类似，因而可从力－时间或应力－时间曲 线得到应力速率；从伸长－时间曲线或应力－时间曲 线得到应变速率。 • 对于前两种方法，在弹性范围，对于刚性差的试 验系统，位移速率需要很大，约为刚性良好的试验机 的10倍，从低刚性结构试验系统横梁位移－时间和应 变－时间比较曲线可以看出，当试验中横梁位移速度 为0.257mm/s,由于试验系统刚性差，在开始阶段,很 大分量的位移消耗在试样链上，引伸计所反映的试样 标距内的变形速度则很小，为0.0295mm/s。
c. 伸长或应变速率的闭环控制
• 应变速率的闭环控制 当使用引伸计测量变形 时，可用引伸计感受的伸长作为控制信号， 对于连续的应力－应变曲线，可在闭环条件 下进行控制，从而得到要求的应变速率。试 样开始产生塑性变形而导致力和相应应力下 降，使试验系统上的变形很小，使得试样上 的应变速率增加，反馈的变形信号又使试验 机位移速度下降。从而避免了试验速率的非 惯性 。
3）测定规定强度时的拉伸速率
• 规定强度是指：Rp 、 Rt 、 Rr
• 弹性范围内，与测定ReH的应力速率相同。 • 进入塑性范围后，应变速率不超过0.0025/s， 或者调节至上述应力速率。
4）测定伸长率的试验速率
• • • • •
测定屈服点延伸率Ae： 测定最大力总伸长率Agt： 测定最大力非比例伸长率Ag： 测定断裂总伸长率At： 测定断后伸长率A：
• 对于位移控制的试验机，可用下式将应力速率转换 成位移速率：
L


L
c

1 E
L
C


• 例如，弹性模量E=200000N/mm2的钢试样平行长度LC ＝60mm，与应力速率30N/mm2·s-1对应的位移速率为：

L
＝1/200000×60×30×60=0.54mm/min
b）测定下屈服强度ReL的试验速率
应变速率与位移速率的关系
• 如果试验机有理想的刚性，对于给定的 Lc，位移速度与应变速率的关系为： • V＝Lc ε • 对于给定的Lc ，位移速度与应力速率的 关系为： • V＝Lc σ /E
σ
拉力试验机的柔度
• 拉伸试验机种类繁多，但基本上都是由试验机 框架、测力和机构夹持装置构成。这些部件在 拉力下会产生弹性变形，其总和即为试验机的 柔度KM，它表示为试验机的刚性的倒数CM。 • 试验系统总刚度C： • 1/C＝1/ CM ＋ 1/ CP • CM －试验装置的刚度，由试验机框架、力传感 器、夹持装置类型等因素决定。 • CP －试样的刚度，由试验材料的弹性模量、原 始横截面积、平行长度等因素决定。



1 E
(
F
)(
0
1 E
S
S
)
0
2
• υ2 是力增加速率，单位为N/s。
2) 测定屈服强度的试验速率
•
a)测定ReH的试验速率
• 在拉伸试验中，试样达到上屈服点前要经过 弹性变形、滞弹性变形和屈服前微塑性变形， 然后达到上屈服点。 标准中对弹性范围和达到上屈服强度的试 验速率规定为：夹头分离速度应尽可能保持 恒定并在如下规定的应力速率范围内：
同测定ReL 同测定Rm 同测定Rm 同测定Rm 同测定Rm
材料弹性模量 E/（N/mm2） < 150000 ≥ 150000 应力速率（N/mm2 s-1） 最 小 最 大 2 20 6 60
应力速率的特点是： • 弹性范围能与应变速率对应，但进入 塑性范围后无法准确计算。 • 较适用于液压试验机。 • 瞬时应力速率可通过应力－时间曲线 测定： d 1 dF


(
)(
)
dt
S
dt
• 对于不具有控制加力速率的液压试验机，通过调节 油门位置可在弹性范围控制应力速率：
(

1
)(
0
F t
s
) ( )( F S t 1
2 2

F t
11ຫໍສະໝຸດ )• 例如，对于直径10mm 的圆形截面钢材试样，从力 表盘上在t2－t1=10s读出的力增加了F2－F1=24KN,计 算的应力增加速率约为30N/mm2 · -1。 S
金属拉伸试验标准对试验速度的规定
• 目前，金属拉伸试验方法标准中对试验速率 的要求，我国标准等效采用了国际标准的规定， 欧共体标准EN10002-1制定过程中，标准起草小 组研究了拉伸试验速度对几种金属材料屈服强度 （ReH ReL Rp0.2）的影响，从而为标准的制定提 供了技术依据，EN10002－1：2001对拉伸试验速 率的规定与国际标ISO6892：1998相同, 因此国 际标准、欧洲标准和我国国家标准在对试验速度 方面规定是一致的。
但在塑性范围，应力－应变直线性关系已 不存在，试验塑性变形开始后，对于出现明 显屈服的材料，试样急剧变形而试验力并不 增加，试验系统的全部位移集中于试样上。 因此，用横梁位移法控制拉伸速度时，作用 到试样上的真正拉伸速度与试验机刚度密切 相关。
b. 力或应力的闭环控制
• 在弹性范围，获得一定应力速率的方法是在 闭环控制下开动试验机。为此，控制系统要通过 传感器测定实际力－时间关系，根据偏离的程度 调整位移速度，由于控制的是实际力，则不必考 虑试验系统的刚性。但进入塑性范围，对于具有 明显屈服现象的材料，当伸长突然增加时，应力 急剧下降，原来的应力速率已经不起作用，当试 验机加力系统力图通过增加位移速度补偿应力的 下降时，达到最快的加力速度，这样就显示出不 真实的应力－应变曲线。此时应采用应变速率。