金属拉伸测试的概念，方程和理论

拉伸试验提供了金属在单轴拉伸应力下的强度和延展性的信息。采取金属材料张力试验的标准试验方法作为参考，这篇博客文章介绍了金属拉伸测试的概念和理论，重点是测量每种性能的方程。

金属拉伸试验需要一台配有适当试样握把的机电或液压通用试验机，一个伸缩计和能够控制应变率并记录应力应变数据的软件。

金属拉伸测试概念

强度指结构抵抗荷载而不因过度应力或变形而破坏的能力。

延性是衡量金属在拉伸应力下变形能力的指标。延展性在金属成形过程中很重要，因为在应力作用下开裂或断裂的金属不能通过锤击、轧制或拉伸来控制。延展性的两种衡量标准ASTM E8 / E8M为总伸长率和面积收缩率。

总伸长为断裂处单轴应变量，表示为Z点应变，如下图所示。它包括弹性变形和塑性变形，通常报告为断裂伸长率(用于测量的量规长度与结果一起报告。)

面积缩小是通过测量断口处的横截面积来计算的，并以百分数表示。

极限抗拉强度(UTS)，指拉伸试验时的峰值应力

抵消屈服强度(OYS)，它代表了一个刚刚超过永久变形开始的点

破裂(R)或断裂点标本在哪里分裂成碎片

应变硬化指数,n,是衡量金属因塑性变形而变强变硬的速度的指标。除去外加载荷后剩下的变形称为塑性变形。ASTM E646，一种测量塑性区域应力应变响应的拉伸试验，决定了应变硬化指数的确定。在下面的图中，塑性区域显示在点B，屈服强度，点D，极限强度．通过在两点之间选择5个数据对来计算n值。

塑性应变比，r，表示金属板在被深拉入杯子时抗变薄或变厚的能力。r值是根据宽度和纵向应变计算出来的，是衡量钣金可拉伸性的指标。ASTM E517金属片塑性应变比的标准试验方法。与许多其他材料的r值在塑性应变范围内保持不变不同，薄板的r值随着施加的轴向应变而变化，因此应在测试应变水平上报告。

金属拉伸试验方程与理论

在给定材料的载荷下的挠度的图形描述是应力-应变曲线图1,以上。工程应力(S)是用任意给定时刻的荷载(P)除以试件的原始横截面积(A)得到的。

S = P/A方程

工程应变(e)由试件的片长伸长∆l除以原片长(lo)得到。

e =∆l/ lo = (l - lo)/ lo

图1描绘了典型的应力-应变曲线。曲线的形状和大小取决于被测金属的类型。点A表示材料的比例极限。在拉力下加载超过A点的材料卸载时将表现出永久变形。比例极限通常难以计算，因此，开发了两种实用的测量方法，偏移屈服强度(OYS)和载荷下扩展屈服(EUL)来近似比例极限。A点以下曲线的初始部分表示弹性区域，用一条直线近似表示。弹性区域曲线的斜率(E)定义为杨氏弹性模量，是衡量材料刚度的指标。

E =∆S /∆E = (S2-S1)/(e2-e1

点B表示偏移屈服强度，通过在弹性区域内构造一条平行于曲线的X-B来求得。线X-B被应变量O-X抵消，通常是计尺长度的0.2%。点C表示荷载下的拉伸屈服强度(EUL)，通过构造垂直线Y-C求得。线Y-C被应变量O-Y抵消，通常为压力表长度的0.5%。极限抗拉强度或峰值应力由点d表示，极限抗拉强度(UTS)、偏移屈服强度(OYS)和杨氏弹性模量是定义金属强度的特性。

总伸长率，包括弹性和塑性变形，是断裂时的单轴应变量，被描述为z点的应变。断裂时的伸长率是通过将断裂试样从握把上移除来确定的;将断端装配在一起并测量量规标记之间的距离。断裂伸长率仅报告塑性或永久变形量。用于测量的规长与结果一起报告。

断裂伸长率(%)= ez = 100*(lz-lo)/lo方程。4

面积的减少，就像断裂伸长率一样，是延展性的衡量标准，用百分比表示。面积缩小是通过测量断口处的横截面积(Az)来计算的。

面积还原(%)= (Ao- az)/Ao

有特色的设备

万能试验机

专家2600系列万能试验机亚博用户登录是机电测试系统，可在2kN至600kN的桌面或地板站立配置。下面显示的配置是eXpert 2614 100kN (22,500lbf)容量UTM，配备GW527动体楔形夹具，轴向伸度计，以及MTESTQuattro控制器和软件。

ADMET还为高容量金属测试提供伺服液压通用测试框架。不同于市场上的其他一些设计，ADMET伺服液压专家1000系统配备了集成电源和电子设备，从而节省了宝贵的实验室空间。eXpert 1600系统是静态伺服液压机，而eXpert 1900系统配置为动态测试。

控制器及软件

亚博用户登录金属测试通用试验机配备了MTESTQuattro控制器和软件预编程的ASTM标准，如ASTME8，A370,E111．这些为金属行业配置的系统允许自动计算关键参数，如峰值负载，极限拉伸强度，偏置屈服，r值，n值。

配件

握

金属拉伸测试最常见的握把设置包括楔形握．楔形握把可以在高强度下使用，并为平面标本提供锯齿钳口，为圆形标本提供v形钳口。根据所选择的模型，楔形握把可能带有手柄挤压(GW-10T)、固定旋钮或门(GW-XT)，在拉伸试样固定在颚面后必须关闭。ADMET还提供移动身体楔形握把(gw - 527)，以避免在试样上施加压缩负荷，以及设计用于安装在环境室中进行高温测试的楔形握把(GW-T-T）.

伸长计

大多数通用试验机自动化允许应力与应变计算基于两个选项:要么基于十字头的运动，要么基于延伸测量的数据。ASTM E8建议在应变计算中使用引伸计以获得最准确的结果。ADMET引伸计具有不同的压力表长度和行程范围选项，可根据样品尺寸进行选择。阅读我们的轴向伸度计指南在这里获取更多信息。

环境室

许多行业在极热或极冷的应用中使用金属材料，因此，钣金测试可能需要在环境室中测试样品。ADMET提供环境室设置低温测试(LN2)，高温测试，以及两者。环境室配有自己的温度控制器，温度设置和记录也可以用MTESTQuattro软件控制。