金屬螺母螺栓螺柱拉伸測試簡介

金屬螺母螺栓螺柱拉伸測試　拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)。從高溫下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)可以得到蠕變數(shù)據(jù)。金屬拉伸試驗(yàn)的步驟可參見ASTM E-8標(biāo)準(zhǔn)。塑料拉伸試驗(yàn)的方法參見ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)、D-2289標(biāo)準(zhǔn)（高應(yīng)變率）和D-882標(biāo)準(zhǔn)（薄片材）。ASTM D-2343標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用于玻璃纖維的拉伸試驗(yàn)方法；ASTM D-897標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了適用于粘結(jié)劑的拉伸試驗(yàn)方法；ASTM D-412標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了硬橡膠的拉伸試驗(yàn)方法。 　測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性的試驗(yàn)，又稱抗拉試驗(yàn)。它是材料機(jī)械性能的基本方法之一，主要用于檢驗(yàn)材料是否符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和研究材料的性能。 　由試驗(yàn)機(jī)繪出的拉伸曲線，實(shí)際上是載荷－伸長曲線（見圖1），如將載荷坐標(biāo)值和伸長坐標(biāo)值分別除以試

電子拉伸試驗(yàn)機(jī)

樣原截面積和試樣標(biāo)距，就可得到應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖。圖中op部分呈直線，此時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值為彈性模量，Pp是呈正比時(shí)的最大載荷，p點(diǎn)應(yīng)力為比例極限σp。繼續(xù)加載時(shí)，曲線偏離op，直到e點(diǎn)，這時(shí)如卸去載荷，試樣仍可恢復(fù)到原始狀態(tài)，若過e點(diǎn)試樣便不能恢復(fù)原始狀態(tài)。e點(diǎn)應(yīng)力為彈性極限σe。工程上由于很難測得真正的σe,常取試樣殘余伸長達(dá)到原始標(biāo)距的0.01%時(shí)的應(yīng)力為彈性極限,以σ0.01 表示。繼續(xù)加載荷，試樣沿es曲線變形達(dá)到s點(diǎn)，此點(diǎn)應(yīng)力為屈服點(diǎn)σS或殘余伸長為0.2%的條件屈服強(qiáng)度σ0.2。過s點(diǎn)繼續(xù)增加載荷到拉斷前的最大載荷b點(diǎn),這時(shí)的載荷除以原始截面積即為強(qiáng)度極限σb。在b點(diǎn)以后，試樣繼續(xù)伸長，而橫截面積減小,承載能力開始下降,直到k點(diǎn)斷裂。

圖l為拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣及拉斷后試樣，試樣上予先標(biāo)出標(biāo)距長度?！D2為一般結(jié)構(gòu)鋼的拉伸(載荷一伸長)關(guān)系圖　[注]：圖中L0=原始標(biāo)距長度　F0=原始試樣截面積Ll=斷后標(biāo)距長度　Fl=斷后截面積 2100433B

試驗(yàn)中所采用的試樣要么具有圓形橫截面，要么具有矩形橫截面，試樣兩端尺寸通常要加大，以保證夾持部位具有更大的面積，從而避免試樣在夾持部位發(fā)生斷裂。圖1和圖2所示為幾種金屬材料和高分子材料試驗(yàn)前和試驗(yàn)后的試樣照片。

試樣兩端的夾持方法隨著試樣的幾何形狀而變化。圖3所示為帶有螺紋試樣的典型布置圖。可以注意到，每端都使用球形軸承來提供一個純粹的拉伸載荷，沒有不合需要的彎曲。進(jìn)行試驗(yàn)的一般方式就是以一個恒定速度使試樣發(fā)生變形。例如，在圖4所示的萬能試驗(yàn)機(jī)上，固定十字頭和驅(qū)動十字頭之間的運(yùn)動可以控制成一種恒定速度。因此，圖4中的距離h是變化的，因而dh/dt=h為常數(shù)。

在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，為獲得這一位移速率而必須施加的軸向載荷是變化的。載荷P除以橫截面面積A_i就可以獲得試樣在試驗(yàn)過程中任意時(shí)刻的應(yīng)力，則有：

σ=P/A_{i （1）}

試樣的位移是在標(biāo)距長度L_i上具有恒定橫截面面積的中間直線部分測得的，如圖3所示。應(yīng)變ε可以由這個標(biāo)距長度變化△L計(jì)算出來，則有：

ε=△L/L_{i （2）}

就像前面所描述的一樣，以原始尺寸(未變形時(shí)的尺寸)A_i和L_i為基礎(chǔ)計(jì)算的應(yīng)力和應(yīng)變稱為工程應(yīng)力和工程應(yīng)變。

有時(shí)假設(shè)所有夾持部分和試樣末端幾乎都是剛性的，這是合理的。在該種情況下，十字頭運(yùn)動中發(fā)生的大部分變化是由于試樣直線部分的變形而引起的，因而△L與h的變化△h幾乎相同，因而可以將應(yīng)變估算為ε=△h/L_i。然而，實(shí)際測量的△L值是優(yōu)先選用的，因?yàn)槭褂谩鱤可能會導(dǎo)致所測應(yīng)變值產(chǎn)生很大的誤差。

從式(2)中所計(jì)算的應(yīng)變ε是無量綱的。為了方便起見，應(yīng)變有時(shí)會以百分?jǐn)?shù)的形式給出，此時(shí)ε_%=100_ε。應(yīng)變也可以用百萬分之一表示，稱為微應(yīng)變，此時(shí)ε_μ=10⁶ε。如果應(yīng)變是以百分?jǐn)?shù)或者微應(yīng)變的形式給出的，則對于大多數(shù)計(jì)算來說，在使用該值之前，有必要將其轉(zhuǎn)換成無量綱的ε形式。

由拉伸試驗(yàn)所獲得的主要結(jié)果就是整個試驗(yàn)的工程應(yīng)力，工程應(yīng)變曲線圖，稱為應(yīng)力一應(yīng)變曲線。由于在實(shí)驗(yàn)室中使用數(shù)字計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)的形式就是一個應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值列表，是在試驗(yàn)期間以很短的時(shí)間間隔取樣而獲得的。應(yīng)力一應(yīng)變曲線因材料不同而變化很大。在拉伸試驗(yàn)中的脆性行為就是材料沒有發(fā)生大的變形就失效了?；诣T鐵、玻璃和一些高分子材料(如PMMA)就是脆性材料的例子。圖5所示為灰鑄鐵的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。其他的材料則表現(xiàn)出了塑性行為，在拉伸加載中只有在發(fā)生很大的變形之后才失效。工程金屬材料和一些高分子材料的塑性行為的應(yīng)力一應(yīng)變曲線如圖6和圖7所示 。