引伸計在金屬拉力試驗中的關鍵作用,這是一個核心的材料力學試驗問題。引伸計在金屬拉力試驗中扮演著“精確測量微變形" 的關鍵角色,其重要性怎么強調都不過分。我們可以從以下幾個方面來理解它的作用:
1. 核心作用:精確測量標距內的真實變形
拉力試驗機自身可以測量橫梁的位移,但這個位移不是試樣的真實變形。它包含了:
試樣夾具間的松動、間隙。
夾具自身的微小變形。
試驗機傳動機構的間隙和柔度。
這些因素會導致在試驗初期,橫梁位移遠大于試樣自身的真實伸長。引伸計通過直接夾持在試樣的平行長度段(標距) 上,能夠直接、實時地測量標距內的精確變形,排除了上述機器系統誤差。
2. 關鍵應用:獲取材料的關鍵力學性能參數
這是引伸計最重要的價值體現,沒有它,許多關鍵參數將無法準確測定。
a) 測定材料的彈性模量(楊氏模量,E)
彈性模量 E = 應力 / 應變。應變是單位長度的變形量。
在彈性階段,材料的變形非常微小(例如,一個100mm的試樣,在屈服前的彈性變形可能只有零點幾毫米)。只有高精度的引伸計才能捕捉到這種微小的、線性的變形,從而繪制出準確的應力-應變曲線初始直線段,并計算出精確的彈性模量。
沒有引伸計,幾乎不可能準確測定彈性模量。
b) 準確測定屈服強度(Rp0.2)
對于沒有明顯屈服平臺的金屬(如鋁合金、調質鋼等),其屈服強度定義為產生0.2%塑性應變時對應的應力。
這個“0.2%的塑性應變"是無法通過肉眼或機器位移來判斷的。必須使用引伸計來實時監測總應變,并通過“平行線法"在曲線上找到該點。
沒有引伸計,就無法測定非比例延伸強度(如Rp0.2)。
c) 測定規定塑性延伸強度(Rt)和規定總延伸強度(Rt)
這些性能指標同樣依賴于對特定微小應變的精確測量,是引伸計的“專屬任務"。
d) 測量最大力塑性延伸率(Ag)和最大力總延伸率(Agt)
這些參數描述了材料在達到最大拉力(抗拉強度點)時的伸長情況,對于研究材料的均勻變形能力非常重要,也需要引伸計來測量。
3. 引伸計的使用時機:裝上與取下
在標準的金屬拉力試驗中,引伸計的使用遵循一個典型的流程:
1)開始試驗時即裝上:從試驗開始就安裝好引伸計,以記錄從零載荷開始的完整應力-應變曲線。
2)達到最大力(抗拉強度點)后取下:當應力超過最大力,試樣開始進入“頸縮"階段。此時,變形會集中在頸縮的局部區域,而不再均勻地分布在引伸計的標距內。如果引伸計不取下,可能會因試樣的不均勻變形而損壞。同時,頸縮后的應變數據已不能代表標距內的平均應變。
3)取下后,使用試驗機橫梁位移:在頸縮階段直至斷裂,使用試驗機的橫梁位移來記錄大致位移就足夠了,主要用于測量斷后伸長率(A)和斷面收縮率(Z),這兩個是斷裂后的測量值。
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