金属拉仲速度对负荷-变形曲线的影响
金属拉仲速度对负荷-变形曲线的影响 科科}技f论f坛
金属拉伸速度对负荷一变形曲线的影响
常忠成
(双鸭山市产品质量监督检验所,黑龙江双鸭山155100) 摘要:在材料力学的拉伸试验中,除了要测定其材料的抗拉,屈服强度等特性外,还
要进一步测取力的负荷一变形全过程曲线,轴向拉力负 荷一变形时最基本的特征曲线,也是设计机械零件,评定,选择金属材料的重要依
据,而这些力学性能试验的数据是否准确可靠,与拉伸时的受控速 率密切相关.就金属拉伸对负荷一变形曲线的影响进行分析探讨. 关键词:金属拉伸速率;材料力学试验;电子拉伸试验机 在机械制造行业中,为了正确合理地选择
和使用材料,例如金属,非金属,高分子聚合物
及复合材料等,都必须知道材料的机械性能,在
对新材料,新工艺的科学研究中,需要测定材料
的各项机械性能.材料的单向静拉伸试验通常
是在室温下按常规的试验
标准
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,一般采用圆形
截面试样,试验
方法
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和试样尺寸在试验标准中
有明确规定.就低碳钢而言,当试样在普通材料
试验机上进行轴向受拉试验时,一旦超过最大
应力,试样立即被拉断,呈韧性断裂特征,因此
无法测量包括下降段在内的负荷一变形全过程
曲线.
1试验条件
1.1测量方法
依据GB/T228—2002《金属材料室温拉伸
试验方法》.
到一定数值时突然下降,随后,在外力不增加或 上下波动的情况下,试样可以继续伸长变形,由 于以上某种原因引伸计标距范围外的部分首先 进入了屈服状态,其试样积蓄的轴向变形快速 增加,而释放是试验机传递能量的速度小于试 样塑性变形增长的速度,也就是如果此时试验 机横梁位移速度过低,就不能及时满足试样的 屈服流动伸长变形对横梁位移的需求,就不能 例试样在引伸计标距范围内还处于线弹性状态 的一段保持其变形的正常增长,造成引伸计标 距范围内这一段试样的变形回弹.
2.2曲线理论分析(图2屈服阶段的负荷一 变形)
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图2的b-c段为屈服阶段的负荷一变形曲 线,这段外力没怎么增加,而曲线在颤抖着向右 移动,即试样在此应力作用下逐渐伸长,此时材 料已经发热,说明很多结构元在外力作用下相 互滑移换位,重新组合,随着不均匀的屈服塑性 变形发生,位错能快速增值,位错运动速率与外 加应力有强烈的依存关系,它们之间有下式关 系:
=bpV
一
为塑性应变速率
b一为柏氏适量的大小
P一为可动位错密度
v一为位错运动速率
由上式可知,由于屈服前可动位错很少,为 了满足一定的塑性应变速率(拉伸机横梁位 移速度)的要求,必须增大位错运动速率v,另 外,在一定条件下,金属的变形会从滑移机制转 变为一孪生机制,孪晶的成核需要很高的应力, 然而孪晶长大所需的应力往往比成核应力小得 多,所以孪晶一旦成核就会爆发地传播,在负荷 一
变形曲线上出现锯齿形波动,此时如果试样 的应变速度超过拉伸速度时,就会发生载荷波 动现象.
2.3试样加工
表
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面分析
曲线异常现象与试样加工表面粗糙度稍差 也有一定关系,试样的加工多采用车削,在过渡 圆弧处稍有不甚多有扎刀现象,在加工抗力的 作用下,过渡圆弧处与平行段相衔接处的断面 有所减少,又由于过渡圆弧处的断面有所减少, 又由于过渡圆弧处应力集中的不利影响,这样 的试样在拉伸时出现标距处先进入屈服状态, 就是很自然的现象了,所以试样的尺寸必须满 足标准规定的精度.
3结论
通过上述分析和试验验证表明,拉伸速度 不仅在过高时对测试数据在影响,拉伸速度过 低同样对测试数据,特别是曲线形貌有影响,所 在在上述拉伸曲线异常后,经适当提高拉伸速 度.所绘制的负荷一变形都不再异常,而且曲线 所所表现出的初始瞬时效应似乎也有减弱的趋
势.
参考文献
[1】施江澜.材料成型技术基础【M】.北京:北京机 械工业出版社.
【2】陈文明,高殿玉,刘群山.金属工业学【M】.北 京:机械工业出版社.
责任编辑:李光旭
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