拉伸試驗

拉伸试验( 或 Tension testing)是材料科学和工程中一種基本物質张力測試。藉由拉伸试验測量的性質有:極限抗拉强度、断裂强度、最大伸长量和斷面縮率。下列特性也可以被檢測:楊氏模數、蒲松比、降伏強度、加工硬化。单轴拉伸试验是常用於获得等向性材料的机械特性。某些材料是使用双軸拉伸试验。

目的
使用拉伸试验可能具有各种目的,例如:

  • 為了應用而选择特定材料或物品
  • 预测材料在使用的正常和极端施力的型態。
  • 確認是否符合规范、法规或合同的要求。
  • 决定新产品开发是否有望成功:概念证明。
  • 证明提出专利的实用性。
  • 为其他科学、工程和品質保证提供标准数据。
  • 提供基础的技术通信。
  • 用於比较几种选择的方法。
  • 提供诉讼程序的证据。

拉伸試件
如何准备試件取决于测试目的、试验方法或规范。試件通常是一个标准化的截面。試片分為肩部及標距(中央部分):肩部較大,以容易使機器夾持;中央部分具有较小横截面,故变形和破壞可在这个区域發生。通过使用非常相似的試件,可以找到试验机的可重复性。

機器设备
拉伸试验最常於材料测试实验室進行。ASTM D638是最常见的拉伸试验標準。ASTM D638用於測量塑料的拉伸性質,包括極限抗拉强度,屈服强度,伸長量與泊松比。

最常见的测试机器的使用在拉伸试验是 萬能试验机。这种类型的机器有两个十字头:一个是隨試件長度调整;另一個是對試件施力。有两种类型:液压和电磁驅動。

試驗过程
测试的过程包括将試件放置於試驗机和缓慢延伸試件直到破裂。在此过程中,伸长量的將與施力紀錄。数据已被設計好,因此將不隨几何形状而變。伸长量测是用工程应变ε,並使用以下等式:

: \varepsilon =\frac{\Delta L}{L_0}=\frac{L-L_0}{L_0}

其中ΔL 的標距变化的长度,L0 是初始標距的长度,和L是最终的標距长度。力的量測是用工程压力σ,使用以下等式:

: \sigma = \frac{F_n}{A}

其中F为拉力和A为試件的標稱横截面。隨著施力變化,机器將做这些计算以绘制压力–应变曲线。

标准
金属

  • ASTM E8/E8M-13:「金屬材料的标准试验方法」(2013年)
  • ISO 6892-1为:「金属材料。 拉伸试验。 常溫的試驗方法」(2009年)
  • ISO 6892-2为:「金属材料。 拉伸试验。高溫的試驗方法」(2011年)
  • JIS Z2241:金屬材料的试验方法

复合材料

  • ASTM D3039/D3039M:「聚合物基复合材料的标准试验方法」

可撓性材料

  • ASTM D638:塑料拉伸性質的标准试验方法
  • ASTM D828:纸张和纸板的标准试验方法-使用恒定延伸率装置
  • ASTM D882:塑料薄片拉伸性質的标准试验方法
  • ISO 37:橡胶、硬化或热塑性—決定的拉应力–应变性

参考文献
外部链接

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