更新時(shí)間:2025-09-26
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引伸計(jì)在材料拉力試驗(yàn)中的作用,這是一個(gè)關(guān)于材料力學(xué)測試非常核心且重要的問題。簡單來說,引伸計(jì)在材料拉力試驗(yàn)中扮演著“高精度應(yīng)變測量儀"的角色。它的核心作用是直接、精確地測量試樣在受力過程中的微小長度變化(應(yīng)變),從而得到材料關(guān)鍵力學(xué)性能的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
如果沒有引伸計(jì),試驗(yàn)機(jī)只能測量橫梁的位移,而這個(gè)位移包含了試樣變形、夾具打滑、機(jī)器框架變形等多種因素,無法真實(shí)反映材料本身的變形特性。
以下是引伸計(jì)在拉力試驗(yàn)中具體起到的作用和重要性,主要體現(xiàn)在測量以下幾個(gè)關(guān)鍵材料參數(shù)上:
1.精確測量材料的彈性模量(楊氏模量,E)
為什么重要?彈性模量是材料抵抗彈性變形能力的度量,是材料最基本、最重要的力學(xué)性能參數(shù)之一,是工程設(shè)計(jì)中選擇材料的關(guān)鍵依據(jù)。
如何測量?計(jì)算彈性模量需要的是應(yīng)力-應(yīng)變曲線在彈性階段的斜率(E=σ/ε)。引伸計(jì)提供了極其精確的應(yīng)變(ε)數(shù)據(jù)。沒有引伸計(jì)的高精度應(yīng)變測量,就無法準(zhǔn)確計(jì)算出可靠的彈性模量值。橫梁位移計(jì)算的“表觀應(yīng)變"會(huì)嚴(yán)重低估真實(shí)的E值。
2.準(zhǔn)確測定材料的屈服強(qiáng)度(Rp0.2)
為什么重要?屈服強(qiáng)度是材料開始發(fā)生明顯塑性變形的臨界應(yīng)力值,是大多數(shù)結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的極限載荷依據(jù)。
如何測量?對(duì)于沒有明顯屈服平臺(tái)的金屬材料(如鋁合金、高強(qiáng)鋼),通常采用“規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度(Rp0.2)",即產(chǎn)生0.2%塑性應(yīng)變時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。這個(gè)0.2%的微小塑性應(yīng)變必須由引伸計(jì)來捕捉和定義。試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控引伸計(jì)的信號(hào),一旦檢測到達(dá)到設(shè)定的塑性應(yīng)變值,就記錄下此時(shí)的載荷,從而計(jì)算出屈服強(qiáng)度。沒有引伸計(jì),就無法自動(dòng)、準(zhǔn)確地找到這個(gè)點(diǎn)。
3.測量材料的泊松比(ν)
為什么重要?泊松比是指材料在受單向拉伸時(shí),橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值。它反映了材料在受力時(shí)的橫向變形行為,對(duì)于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的分析至關(guān)重要。
如何測量?這需要雙軸向引伸計(jì),一個(gè)測量軸向變形,另一個(gè)同時(shí)測量橫向(徑向)變形。通過兩個(gè)方向的精確應(yīng)變數(shù)據(jù),才能計(jì)算出泊松比。
4.確定材料的斷裂伸長率(A)和斷面收縮率(Z)
雖然測量總伸長率可以在試樣斷裂后通過拼接來手動(dòng)進(jìn)行,但在試驗(yàn)過程中使用引伸計(jì)可以:
實(shí)時(shí)記錄整個(gè)變形過程,包括均勻變形和頸縮后的局部變形。
在測試一些脆性材料或復(fù)合材料時(shí),它們可能突然斷裂,手動(dòng)測量困難且不準(zhǔn)確,引伸計(jì)能提供客觀的記錄。
對(duì)于高性能測試,可以使用接觸式或非接觸式視頻引伸計(jì)跟蹤頸縮區(qū)域局部的應(yīng)變,從而研究材料的失穩(wěn)行為。
工作流程簡述:
1.安裝:試驗(yàn)開始前,將引伸計(jì)小心地夾持在試樣的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)距(例如50mm或25mm)上。
2.測量:試驗(yàn)過程中,引伸計(jì)的刀口會(huì)緊緊跟隨試樣的變形,將其微小的伸長量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并實(shí)時(shí)傳輸給試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)。
3.數(shù)據(jù)采集:控制系統(tǒng)同步采集載荷(來自力傳感器)和應(yīng)變(來自引伸計(jì))信號(hào),繪制出精確的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
4.拆除:當(dāng)材料屈服結(jié)束,進(jìn)入塑性強(qiáng)化階段后(通常應(yīng)變達(dá)到5%左右),為了防止試樣頸縮或斷裂時(shí)損壞精密的引伸計(jì),需要將其及時(shí)拆除。后續(xù)的變形由拉伸試驗(yàn)機(jī)的橫梁位移來記錄。
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