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拉伸试验原理

拉伸试验来测试材料在状态承受荷重或受到慢增加负的抵抗能力,将试杆的持于拉伸试验机之上下夹头中,加荷重于,则试会逐渐伸长。当电子万能试验机(万能材料试验机继续慢慢增加荷重,而把对应每一荷重的伸长纪录,可得荷重-伸长曲线图,而伸的比例即变形的比例称为工程应变拉伸后,以为y轴应变为x轴,可以力-应变曲线图(如下图(a)(b)),而得之各材料的降伏强度、拉伸度、伸收缩                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

1. 比例限与性限:

如上图(a)当外力不超过P点时,其力(σ)与应变(ε)成直线比例系,即Hooke’s Law

σEε

斜率即为杨氏系数EσP之比例限,σE之为弹性限,当外力超过σP力-

应变关系不再呈直线,但变形属弹性;直到力超过σE之后,材料已塑性变形,此力释放,材料不再回复原。一般而言,金与陶瓷材料之σPσE大致相同。

2. 降伏与降伏强度:

有些材料具有明的降伏象,有些否;如上所示:当应力超过σE后,如果继续对试片施加荷重,当达到某一值力突然下降,此时应之伏强度,定义为:

                  σyield

但是,于大部分金(如铝、铜等)并不具有明的降伏象,因此我们订定0.2%截距降伏强度表示之。此之订定方法为:从应变轴上之0.2%之位置一平行比例线之直线,此线与σ-ε曲线相交于一该点之力即为0.2%截距降伏强度。

3. 最大抗拉度与破断强度:

材料经过伏强度现象之后,若继续施予力,此时产生加工硬化现象,材料抗拉外加力的增加而逐渐升高。当达到最高点时该应称为材料之最大抗拉度(UTS),定义为:

                  σUTS

脆性材料来说UTS为重要的机械性;但于延性材料而言,UTS则不常用于工业设计,因在到达此值之前,材料已经产生很大的塑性变形。

材料经过UTS之后,开始由局部变形产颈缩现象(Necking),之后应变所需的逐渐减少,伸部份也集中于颈缩区。直到生破,此时应称为该材料之破断强度,定义为:

σf

4. 延性:

材料之延性可以伸长率来表示:

长率×100%

其中LL1别为材料试验前后之度。

另外,延性也可用表示:

率=×100%

其中AAf别为材料试验前后之截面

颈缩部分(即破面部分)不在距中央三分之一范围内则应该用八等分法或十等分法来修正其据。而本次实验使用的修正方法后者。

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