工程力学拉伸、压缩实验

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1、工程力学拉伸、压缩实验§2-2轴向拉、压机械性能的测定材料的机械性能通常是指材料在外力或能量作用下所表现的行为。材料在静载轴向外力作用下的行为，由拉伸、压缩试验来揭示，它是了解材料机械性能最全面、最方便的实验，实验设备和测试技术也较成熟，已成为确定材料机械性能的基本方法，在实际工程建设和科研中广泛使用。对于相应的材料机械性能测试，各个国家以及国际上都有相关的试验规范和标准。一、轴向拉伸机械性能的测定材料在静载轴向拉伸作用下的行为，由拉伸试验来揭示，其测试原理是用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定材料的一项或几项力学性能。此以金属材料的拉伸试验为例来介绍材

2、料的拉伸机械性能测定方法。对于金属材料室温拉伸性能的测定，我国规定有《金属材料室温拉伸试验方法》的标准。目前执行的是GB/T228—2002标准，这是我国根据国际标准ISO6892：1998《金属材料室温拉伸试验》又修订的标准。此部分内容就是根据GB/T228—2002标准编写的。（一）试样要求实验表明，试样的尺寸和形状对实验结果具有一定的影响。为了避免这种影响和便于各种材料机械性能指标的数值能互相比较，所以对试样的尺寸和形状国家定出了统一的标准规定。拉伸试样分比例试样和非比例试样两种，一般为经机加工的试样和不经机加工的全截面试样，其横截面通常为圆形、

3、矩形、异形以及不经机加工的全截面形状。1、形状与尺寸⑴一般要求试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样，但具有恒定横截面的产品（如型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）可以不经机加工而进行试验。试样的横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况可以为某些其他形状。试样原始标距L0与原始横截面积S0有L0=kS0关系者称为比例试样。国际上使用的比例试样的比例系数k为5.65。原始标距应不小于15mm（国际标准规定为“不小于20mm”，改成为“不小于15mm”以便扩宽到使用机加工

4、的3mm直径比例试样。——规范中注）。当试样横截面积太小，以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的值（优先选用11.3的值）或采用非比例试样。对于非比例试样其原始标距（L0）与其原始横截面积（S0）无关。试样的尺寸公差应符合被试验产品的相应要求（规范中有明确的规定）。⑵机加工的试样通常，试样要进行机加工。如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，它们之间应以过渡弧连接（见图22－1和图22－2）。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，应符合相应的规定（如：机加工的圆形横截面比例试样，r≥0.75d。机加工的矩形横截面试样，r≥2

5、0mm——对于厚度0.1mm～＜3mm的薄板和薄带；r≥12mm——对于厚度≥3mm的板材和扁材以及直径或厚度≥4mm的线材、棒材和型材）。试样夹持端的形状应适合试验机夹头的夹持，试样轴线应与力的作用线重合。试样的平行长度（Lc）、或试样不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距（L0）。对于圆形横截面试样：Lc≥LO+d/2；仲裁试验，Lc=L0+2d，除非材料尺寸不足够。对于矩形横截面试样，Lc≥LO+1.5S0；仲裁试验，Lc=L0+2S0，除非材料尺寸不足够。图22－1机加工的矩形截面试样（试样头部形状仅为示意性）注：图22－2机加工的比例试

6、样（试样头部形状仅为示意性）⑶不经机加工的试样如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度（见图22－3），两夹头间的长度应足够，以使原始标距的标记与夹头有合理的距离。对于厚度等于或大于3mm的板材和扁材以及直径或厚度等于或大于4mm的线材、棒材和型材，其不经机加工试样的平行长度应保证试验机两夹头间的自由长度足够，以使试样原始标距的标记与最接近夹头间的距离不小于1.5d或1.5b。对于直径或厚度小于4mm的线材、棒材和型材试样，通常为产品的一部分，不经机加工，其原始标距（L0）为200mm和100mm。除小直径线材在两夹头间的自由长度可以等于L0的情况外，

7、其他情况，试验机两夹头间的自由长度应至少为L0+50mm。如不测定断后伸长率，两夹头间的最小自由长度可以为50mm。⑷铸造试样图22－3产品一部分的不经机加工试样铸造试样应在其夹持端与平行长度之间以过渡弧连接，此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，应符合相关产品标准的规定。试样夹持端的形状应适合于试验机的夹头，平行长度（Lc）应大于原始标距（L0）。2、试样的制备应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取样坯和制备试样。（二）试样原始尺寸的测定1、原始横截面积（S0）的测定试样原始横截面积的测定方法和准确度应符合标准规定的要求，测量时建议按表22－1选用

8、量具或测量装置。应根据测量试样的原始尺寸计算原始横截面积，并至少保留4位有效数字。试样的原始尺