抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值,也是金属在静拉伸条件下的上限承载能力。对于塑性材料,它表征材料上线均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受上线拉应力之前,变形是均匀一致的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料,它反映了材料的断裂抗力。符号为RM,单位为MPA。
试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的上线力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的上线能力。
计算公式为:σ=Fb/So
式中:Fb--试样拉断时所承受的上线力,N(牛顿);So--试样原始横截面积,mm2。
抗拉强度(Rm)指材料在拉断前承受上线应力值。当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达上线值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的上线应力值称为强度极限或抗拉强度。
单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力)
抗拉强度:Tensile strength.
抗拉强度=Eh,其中E为杨氏模量,h为材料厚度
目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用拉力材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定!
屈服强度(yield strength)
屈服强度:是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用,将会使零件持续失效,无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa,当大于此极限的外力作用之下,零件将会产生变形,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。
yield strength,又称为屈服极限 ,常用符号δs,是材料屈服的临界应力值。
(1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值);
(2)对于屈服现象不明显的材料,与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为0.2%的原始标距)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形,应变增大,使材料失效,强度拉力机置换,不能正常使用。
当应力超过弹性极限后,进入屈服阶段后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变出现微小波动,这种现象称为屈服。这一阶段的上线下限应力分别称为下屈服点和上屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。
a.屈服点yield point(σs)
试样在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。
b.上屈服点upper yield point(σsu)
试样发生屈服而力下降前的上线应力。
c.下屈服点lower yield point(σSL)
当不计初始瞬时效应时屈服阶段中的下限应力。
有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度(yield strength)。
首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形(外力撤销后可以恢复原来形状)和塑性变形(外力撤销后不能恢复原来形状,形状发生变化,伸长或缩短)。
所谓屈服,是指达到一定的变形应力之后,金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过渡,它标志着宏观塑性变形的开始。
断面收缩率(percentage reduction of area 、reduction of area)
伸长率和断面收缩率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。伸长率越大或断面收缩率越高,说明钢材塑性越大。钢材塑性大,不仅便于进行各种加工,而且能保证钢材在建筑上的安全使用。因为钢材的塑性变形能调整局部高峰应力,使之趋于平缓,以免引起建筑结构的局部破坏及其所导致的整个结构破坏;钢材在塑性破坏前,有很明显的变形和较长的变形持续时间,便于人们发现和补救。
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传动,有丝杠传动和齿条传动,前者昂贵,用于高精度,测试重复性高;后者便宜,用于低精度,测试重复性低。
丝杠,对拉力精度测量具有决定作用。一般的有滚珠丝杠,梯形丝杠,一般丝杠。其中,滚珠丝杠的精度上线,但是其性能的发挥要靠电脑伺服系统操作才能发挥,整套价格也比较昂贵。采用一般丝杠和梯形丝杠就可以达到软包装所要求的精度,即0.5-1%精度。传动,有齿轮传动和链条传动,前者昂贵,用于高精度;后者便宜,用于低精度。
传感器,主要成本在于寿命,光电感应是其中比较先进的技术,一般可用十万次以上,进口和国内部分合资厂家可以达到。
、试验速度
市面设备有的在10~500 mm/min,有的在0.01~500 mm/min,前者一般使用普通调速系统,成本较低,粗糙影响精度;后者使用伺服系统,价格昂贵,精度高,对于软包装企业,强度拉力机改造,选用伺服系统,荣昌强度拉力机,调速范围0.1~500mm/min的就足够了,这样既不影响精度,价格又在合理范围之内。
国外拉力机的速度范围一般都是0.01-1000mm/min,1000mm/min的速度主要用于拉力机在一组试验结束后的自动回位,对于延伸大或试验行程大的测试考虑到这个参数,可以大大提高测试效率,当然,高性价比强度拉力机,1000mm/min的高速度同样对机械结构的性能提出了高的要求。
、测量精度
精度问题,包括测力精度,速度精度,变形精度,位移精度。这些精度值上线都可达到正负0.5。但对于一般厂家,达到1%精度就足够了。另外,力值分辨率几乎都能达到二十万分之一。
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