如何分析拉伸曲線

1、如何分析拉伸曲線？拉伸曲線分析篇時間：2012-11-16 15:19:29來源：越聯(lián) 作者：越聯(lián) 點擊數(shù):丨|核心提示：拉伸試驗的本質(zhì)是對試樣施加軸向拉力，測量試樣在變形過程中直至斷裂的 各項力學(xué)性能。試驗材料的全面性能反映在拉伸曲線上。拉力曲線如此重要，如何根據(jù) 拉伸曲線分析材料的各項性能呢？現(xiàn)在就給大家分析下拉伸曲線。拉伸試驗的本質(zhì)是對試樣施加軸向拉力，測量試樣在變形過程中直至斷裂的各項力學(xué)性能。試驗材料的全面性能反映在拉伸曲線上。拉力曲線如此重要，如何根據(jù)拉伸曲線分析材料的各項性能呢？現(xiàn)在就給大家分析下拉伸曲線。典型的拉伸曲線圖（低碳鋼）第1階段：彈性變形階段（oa）兩個特點a從宏觀看

2、，力與伸長成直線關(guān)系，彈性伸長與力的大小和試樣標(biāo)距長短成正比，與材料彈性模量及試樣橫截面積成反比。b變形是完全可逆的。加力時產(chǎn)生變形，卸力后變形完全恢復(fù)。從微觀上看，變形的可逆性與材料原子間作用力有直接關(guān)系，施加拉力時，在力的作用下，原子間的平衡力受到破壞，為達到新的平衡，原子的位置必須作新的調(diào)整即產(chǎn)生位移，使外力、斥力和引力三者平衡，外力去除后，原子依靠彼此間的作用力又回到平衡位置，使變形恢復(fù)，表現(xiàn)出彈性變形的可逆性，即在彈性范圍保持力一段時間，卸力后仍沿原軌跡回復(fù)。Oa段變形機理與高溫條件下變形機理不同，在高溫保持力后會產(chǎn)生蠕變，卸力后表現(xiàn)出不可逆性。由于在拉伸試驗中無論在加力或卸力期間應(yīng)

3、力和應(yīng)變都保持單值線性關(guān)系，因此試驗材料的彈性模量是oa段的斜率，用公式求得：E= （T / oa線段的a點是應(yīng)力一應(yīng)變呈直線關(guān)系的最高點，這點的應(yīng)力叫理論比例極限，超過a點，應(yīng)力-應(yīng)變則不再呈直線關(guān)系，即不再符合虎克定律。 比例極限 的定義在理論上很有意義，它是材料從彈性變形向塑性變形轉(zhuǎn)變的，但很難準確地測定出來，因為從直線向曲線轉(zhuǎn)變的分界點與變形測量儀器的分辨力直接相關(guān)，儀器的分辨力越高，對微小變形顯示的能力越強，測出的分界點越低，這也是為什麼在最近兩版國家標(biāo)準中取消了這項性能的測定，而用規(guī)定塑性（非比例）延伸性能代替的原因。第2階段：滯彈性階段 （ab）在此階段，應(yīng)力一應(yīng)變出現(xiàn)了非直線關(guān)

4、系，其特點是：當(dāng)力加到b點時然后 卸除力，應(yīng)變?nèi)钥苫氐皆c，但不是沿原曲線軌跡回到原點，在不同程度上滯后于應(yīng)力回到原點，形成一個閉合環(huán)，加力和卸力所表現(xiàn)的特性仍為彈性行為，只不過有不同程度的滯后，因此稱為滯彈性階段，這個階段的過程很短。這個階段也稱理論彈性階段，當(dāng)超過 b點時，就會產(chǎn)生微塑性應(yīng)變，可以用加力和卸力形成的閉合環(huán)確定此點，當(dāng)加卸力環(huán)第1此形成 開環(huán)時所對應(yīng)的點為 b點。第3階段：微塑性應(yīng)變階段（be）是材料在加力過程中屈服前的微塑性變形部分， 從微觀結(jié)構(gòu)角度講， 就是多 晶體材料 中處于應(yīng)力集中的晶粒內(nèi)部， 低能量易動位錯的運動。 塑性變形量很小， 是不可回復(fù)的。 大小仍與儀器分辨

5、力有關(guān)。第4階段：屈服階段 （cde）這個階段是金屬材料的不連續(xù)屈服的階段，也稱間斷屈服階段， 其現(xiàn)象是當(dāng) 力加至c點時，突然產(chǎn)生塑性變形，由于試樣變形速度非常快，以致試驗機夾頭的拉伸速度跟不上試樣的變形速度，試驗力不能完全有效的施加于試樣上，在曲線這個階段上表現(xiàn)出力不同程度的下降，而試樣塑性變形急劇增加，直至達到e點結(jié)束，當(dāng)達到c點，在試樣的外表面能觀察到與試樣軸線呈 45度的明顯的滑 移帶，這些帶稱為呂德斯帶，開始是在局部位 置產(chǎn)生，逐漸擴展至試樣整個標(biāo)距內(nèi)，宏觀上，一條呂德斯帶包含大量滑移面，當(dāng)作用在滑移面上的切應(yīng)力達到臨界值時，位錯沿滑移方向運動。在此期間， 應(yīng)力相對穩(wěn)定， 試樣不產(chǎn)生

6、應(yīng)變硬化。 C點是拉伸試驗的一個重要的性能判據(jù)點，范圍內(nèi)的最低點也是重要的性能判de據(jù)點，分別稱上屈服點和下屈服點。e點是屈服的結(jié)束點，所對應(yīng)的應(yīng)變是判 定 板材成型性能的重要指標(biāo)。第5階段： 塑性應(yīng)變硬化階段（ef）屈服階段結(jié)束后，試樣在塑性變形下產(chǎn)生應(yīng)變硬化，在e點應(yīng)力不斷上升，在這個階段內(nèi)試樣的變形是均勻和連續(xù)的，應(yīng)變硬化效應(yīng)是由于位錯密度增加而引起的，在此過程中，不同方向的滑移系產(chǎn)生交叉滑移，位錯大量增殖，位錯密度迅速增加，此時必須不斷繼續(xù)施加力，才能使位錯繼續(xù)滑移運動， 直至f點。f點通常是應(yīng)力-應(yīng)變曲線的最高 點（特殊材料除外），此點所對應(yīng)的應(yīng)力是重 要的性能判據(jù)。第6階段：縮頸變

7、形階段（fg ）力施加至f點時，試驗材材料的應(yīng)變硬化與幾何形狀導(dǎo)致的軟化達到平衡，此時力不再增加，試樣最薄弱的截面中心部分開始出現(xiàn)微小空洞，然后擴展連接成小裂紋，試樣的受力狀態(tài)由兩向變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)。裂紋擴展的同時，在試樣 表面可看到產(chǎn)生縮頸變形，在拉伸曲線上，從f點到g點力是下降的，但是在試 樣縮頸處，由于截面積已變小，其 真應(yīng)力要大大高于工程應(yīng)力。試驗達到g點試樣完全斷裂。從以上典型的拉伸曲線上，可以測定金屬材料如下性能：1上屈服強度：（c點）試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力2下屈服強度：（e點）屈服期間的最低應(yīng)力，要注意這里要排除初始瞬時效應(yīng)最低應(yīng)力點所對應(yīng)的應(yīng)力。初始瞬時效應(yīng)是表現(xiàn)

8、于上屈服過后，力的突然降低的現(xiàn)象，其大小與試驗機加力系統(tǒng)的柔度、試樣的柔度、拉伸速度、試樣屈服特性以及測力系統(tǒng)的慣性守恒各種因素有關(guān)。3抗拉強度： （f點）在最大力點所對應(yīng)的應(yīng)力。注意：新標(biāo)準最大力的定義與GB/T228 87不同，新標(biāo)準規(guī)定：最大力是指屈服階段之后的最大力，當(dāng)材料無明顯屈服時，是試驗期間的最大力。4屈服點延伸率：（ae）對于呈現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象的材料，從屈服開始至均勻硬化開始之間的延伸率。要注意起點和終點的判定。5最大力總伸長率：F點處作一垂線，f橫座標(biāo)原點與交點長度對應(yīng)的伸長率（包括在此條件下的彈性伸長和塑性伸長率）。6最大力非比例伸長率：f點處作一平行于彈性段的直線，橫座標(biāo)原

9、點與交點對應(yīng)的伸長率。7斷裂總伸長率：（g點）斷裂時刻的試樣總伸長率（包括彈性伸長和塑性伸長率），這里要注意的是斷裂瞬間的判定，根據(jù)自動測試系統(tǒng)采樣頻率作合理測定。當(dāng)扣除斷裂瞬間的彈性伸長率時，則是斷后伸長率A。許多脆性材料在拉伸過程中不出現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象，只有34階段：oa 彈性變形階段ab -滯彈變形階段bf -應(yīng)變硬化階段（對淬火鋼，到 f斷裂，對中強鋼有縮頸）在 此情況下，用規(guī)定條件強度表示屈服強度8規(guī)定塑性延伸強度 Rp :規(guī)定非比例延伸率對應(yīng)的應(yīng)力，即在代表伸長的橫坐標(biāo)上取規(guī)定的伸長量，平行于彈性線段作一直線。在與曲線交點處作一水平線與力軸的交點力值所對應(yīng) 的應(yīng)力為Rp。一般稱平行線法，適用于彈性段為直線的拉伸曲線。對于彈性段不是直線的拉伸曲線，上述方法無法用，此時要用滯后環(huán)法或逐步逼近法進行測定。9規(guī)定殘余延伸強度 Rr