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拉伸試驗(yàn)可測(cè)定材料的一系列強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。強(qiáng)度通常是指材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時(shí)，當(dāng)載荷不增加而仍繼續(xù)發(fā)生明顯塑性變形的現(xiàn)象叫做屈服。產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力，稱(chēng)屈服點(diǎn)或稱(chēng)物理屈服強(qiáng)度，用σS(帕)表示。工程上有許多材料沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，通常把材料產(chǎn)生的殘余塑性變形為0.2%時(shí)的應(yīng)力值作為屈服強(qiáng)度，稱(chēng)條件屈服極限或條件屈服強(qiáng)度，用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達(dá)到的最大應(yīng)力值，稱(chēng)抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，用σb(帕)表示。

接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹了5種相應(yīng)的拉伸性能。

（1）屈服和屈服強(qiáng)度

很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們需要確保在施加應(yīng)力的條件下只會(huì)發(fā)生彈性形變。某一個(gè)結(jié)構(gòu)或者組件在經(jīng)歷了塑性變形或者說(shuō)形狀發(fā)生了永久性的變化之后可能就無(wú)法滿(mǎn)足其應(yīng)用的功能要求。屈服發(fā)生的點(diǎn)可以通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)最初開(kāi)始偏離線(xiàn)性關(guān)系的位置來(lái)確定，該點(diǎn)我們有時(shí)候稱(chēng)之為彈性極限。然而該點(diǎn)的精確位置較難測(cè)定。直線(xiàn)與應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)彎向塑性變形區(qū)間的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力被定義為屈服強(qiáng)度。

對(duì)于具有非線(xiàn)性彈性區(qū)間的材料來(lái)說(shuō)，不可能使用應(yīng)變截距的方法，通常將產(chǎn)生某特定程度應(yīng)變所需的應(yīng)力定義為屈服強(qiáng)度。彈性-塑性轉(zhuǎn)變十分明顯而且出現(xiàn)非常突然，我們稱(chēng)這種想象為屈服點(diǎn)現(xiàn)象。在上屈服點(diǎn)處，塑性形變由工程應(yīng)力的明顯下降開(kāi)始。形變?cè)谀成舷路秶?dòng)的應(yīng)力值之內(nèi)持續(xù)發(fā)生，我們稱(chēng)該應(yīng)力為下屈服點(diǎn)。接下來(lái)應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而升高。對(duì)于具有這種效應(yīng)的金屬來(lái)說(shuō)，其屈服強(qiáng)度被認(rèn)為是與下屈服點(diǎn)相關(guān)的平均應(yīng)力值，因?yàn)樵搼?yīng)力比較明顯且對(duì)測(cè)試過(guò)程的敏感性較低。因此對(duì)于這些材料來(lái)說(shuō)，我們沒(méi)有必要使用應(yīng)變截距的方法。

（2）拉伸強(qiáng)度

在屈服發(fā)生之后，使金屬繼續(xù)發(fā)生塑性形變所需的應(yīng)力增長(zhǎng)到最大值，然后開(kāi)始下降并最終發(fā)生斷裂。拉伸強(qiáng)度就是對(duì)應(yīng)于工程應(yīng)力——應(yīng)變曲線(xiàn)最高點(diǎn)的應(yīng)力值。該強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于構(gòu)件所能承受的最大拉伸應(yīng)力。如果持續(xù)施加應(yīng)力則會(huì)發(fā)生斷裂。到該點(diǎn)之前，拉伸試樣較細(xì)部分的形變都是一致的。然而，在該最大應(yīng)力處，拉伸試樣的某點(diǎn)會(huì)開(kāi)始縮小或產(chǎn)生一個(gè)脖頸，之后的所有形變都將局限與該脖頸處。我們稱(chēng)該現(xiàn)象為頸縮處。斷裂強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于斷裂發(fā)生時(shí)的應(yīng)力值。

（3）延展性

延展性是另一個(gè)重要的力學(xué)性能。它是衡量材料在斷裂前所能夠承受的塑性變形程度的物理量。一個(gè)金屬在斷裂時(shí)發(fā)生了很少或沒(méi)有塑性形變的特性被稱(chēng)為脆性。延展性可定量表達(dá)為伸長(zhǎng)率或斷面收縮率。伸長(zhǎng)率，%EL，是斷裂時(shí)塑性應(yīng)變的百分比，或

式中，lf 斷裂時(shí)的長(zhǎng)度，l0 為初始標(biāo)記長(zhǎng)度。由于斷裂時(shí)大部分塑性變形度局限于頸所縮區(qū)域。因此%EL的大小將依賴(lài)于試樣的標(biāo)距長(zhǎng)度。初始標(biāo)距長(zhǎng)度l0越短，頸縮處的伸長(zhǎng)所占的比例就越大，最終的%EL值就越大。因此，當(dāng)我們?cè)趹?yīng)用伸長(zhǎng)率時(shí)需要給定初始標(biāo)距長(zhǎng)度，一般來(lái)說(shuō)是50mm。

斷面收縮率，%RA的定義式為：

式中，A0為初始橫截面積;Af為斷裂時(shí)的橫截面積。斷面收縮率的值既不依賴(lài)于l0，也不依賴(lài)于A(yíng)0。而且，對(duì)于任一給定材料，其%EL和%RA的值一般來(lái)說(shuō)是不一樣的。大多數(shù)金屬在室溫條件下都會(huì)呈現(xiàn)一定程度的延展性，然而，有些金屬在溫度下降后會(huì)變?yōu)榇嘈浴?/span>

對(duì)于材料延展性的了解之所以十分重要的原因主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，它可以告訴設(shè)計(jì)者某一材料結(jié)構(gòu)在斷裂前會(huì)經(jīng)歷的塑性變形的程度。其次，它規(guī)定了材料在成型加工過(guò)程中可以接受的塑性變形范圍。如果在設(shè)計(jì)應(yīng)力值計(jì)算中出現(xiàn)了誤差，有些材料可能只會(huì)發(fā)生局部形變而不會(huì)斷裂，我們稱(chēng)這些延展性相對(duì)較好的材料是“寬容的”。

我們近似第認(rèn)為那些斷裂應(yīng)變小于5%的材料為脆性材料?？偟膩?lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試得到金屬的幾個(gè)重要力學(xué)性能。在室溫下的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度以及延展性值。這些性能對(duì)于材料所經(jīng)歷的形變、雜質(zhì)或任何熱處理過(guò)程都十分敏感。彈性模量是對(duì)上述這些因素較不敏感的一個(gè)力學(xué)參數(shù)。和彈性模量一樣，屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都會(huì)隨著溫度的升高而下降。這與延展性相反，延展性會(huì)隨溫度的升高而得到增強(qiáng)。

（4）回彈性

回彈性是指材料在彈性形變過(guò)程中吸收能量，并在卸載過(guò)程中將該能量釋放并恢復(fù)初始狀態(tài)的能力。與該性能相關(guān)的物理量為回彈模量，即使材料從無(wú)載荷初始狀態(tài)加載至發(fā)生屈服所需要的單位體積應(yīng)變能。

（5）韌性

韌性是一個(gè)很多情況下都會(huì)被用到的力學(xué)術(shù)語(yǔ)。其中一種情況下，韌性是指材料中有裂紋存在時(shí)，改材料的抗斷裂能力。由于制造零缺陷的材料幾乎不可能的，因此斷裂韌性是所有結(jié)構(gòu)材料的一個(gè)主要考慮因素。另外一種對(duì)韌性的定義式材料吸收能量以及在斷裂前經(jīng)受塑性變形的能力。對(duì)于動(dòng)態(tài)加載條件以及有缺口存在時(shí)，缺口韌性一般通過(guò)沖擊測(cè)試進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于靜態(tài)的情況，金屬韌性的測(cè)量可以通過(guò)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變的結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，強(qiáng)韌的金屬必須具備強(qiáng)度又具備韌。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 228.1-2010 金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分 室溫試驗(yàn)方法

ASTM E8 / E8M - 16a Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials

ISO 6892-1-2016 金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分 常溫測(cè)試法

GB/T 1040.1-2006 塑料 拉伸性能的測(cè)定 第1部分：總則

ISO 527.2-2012 塑料—拉伸性能的測(cè)定—第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件

ASTM D638ASTM D638-2003 中文版 塑料拉伸性能測(cè)定方法

GB/T 2039-2012 金屬材料單軸拉伸蠕變?cè)囼?yàn)方法

GB/T 2975-1998 鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備

GB/T 4338-2006 金屬材料 高溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T 6396-2008 復(fù)合鋼板力學(xué)及工藝性能試驗(yàn)方法

GB/T 8358-2014 鋼絲繩實(shí)際破斷拉力測(cè)定方法

GB/T 10120-2013 金屬材料拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法

GB/T 13239-2006 金屬材料低溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T 16865-2013 變形鋁、鎂及其合金加工制品拉伸試驗(yàn)用試樣及方法

GB/T 17600.1-1998 鋼的伸長(zhǎng)率換算 第1部分：碳素鋼和低合金鋼

GB/T 17600.2-1998 鋼的伸長(zhǎng)率換算 第2部分：奧氏體鋼

GB/T 22315-2008 金屬材料彈性模量和泊松比試驗(yàn)方法

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