拉伸试验的详细解释

zhangyang87

一、拉伸试验的目的
拉伸试验的主要目的是通过施加单轴拉伸应力来衡量材料在受力后的机械性能。该试验可以测定材料的抗拉强度、屈服强度、延展性和弹性模量等关键性能指标，进而帮助科研人员和工程师了解材料在实际应用中的行为。

二、拉伸试验的应用领域
拉伸试验具有广泛的应用领域，几乎涵盖了所有涉及材料力学性能的行业和研究领域，包括但不限于：

制造业：用于质量控制和维护，确保材料性能稳定，产品质量达标。

航空航天：高性能材料的选型和验证，确保飞行器在极端条件下依然安全可靠。

建筑工程：评估钢筋、钢结构等建筑材料的力学性能，保障建筑安全。

医学工程：用于开发和验证新型生物材料，如人造关节、骨板等。

三、拉伸试验的设备和材料
试验设备：拉伸试验需要使用专业的拉伸试验机，主要包括电子万能试验机、液压万能试验机和微型拉伸试验机等。这些设备能够高精度、高效率地完成各种材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切试验。

试验材料：不同材料在拉伸试验中的表现各异，常见的试验材料包括金属材料（如钢、铝、铜等）、聚合物材料（如橡胶、塑料）以及复合材料（如碳纤维增强复合材料）等。

四、拉伸试验的步骤
以金属材料的拉伸试验为例，其步骤通常包括：

准备试件：根据标准制备试样，如刻划标距线、测量直径等。

调整试验机：根据试件的抗拉强度和原始横截面面积估算最大载荷，配置相应的摆锤和测力度盘，并调整试验机至工作状态。

装夹试件：将试件装夹在上、下夹头内，并确保夹紧。

检查与试车：预加少量载荷以检查试验机工作是否正常。

进行试验：开动试验机，缓慢而均匀地加载，直至试件断裂。在此过程中，需仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出的图形情况，并记录关键数据。

后续处理：取下试件和记录纸，测量断后标距和缩颈处最小直径等参数，以计算相关性能指标。

五、拉伸试验的标准
拉伸试验应遵循严格的标准与规范以确保试验结果的可靠性和可比性。常见的标准包括GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》等。此外，针对不同材料和应用场景还有相应的特定标准如ASTM E-8标准（金属拉伸试验）、ASTM D-638标准（塑料拉伸试验）等。

综上所述，拉伸试验是材料科学与工程领域中不可或缺的实验方法之一，它为我们提供了丰富而详细的材料力学性能数据，对于材料的选型、质量控制以及工程设计等方面都具有重要意义。

GB 228是关于金属材料拉伸试验方法的国家标准，存在多个版本，其中较为常见的是GB/T 228-2002和GB/T 228-2010。以下是对这两个版本的概述：

GB/T 228-2002
1. 标准概述
等效标准：GB/T 228-2002等效采用国际标准ISO 6892:1998《金属材料 室温拉伸试验》。
修订历史：该标准是对原国家标准GB/T 228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T 3076-1982《金属薄板（带）拉伸试验方法》和GB/T 6397-1986《金属拉伸试验试样》的合并修订。
起草单位与起草人：由钢铁研究总院、济南试金集团有限公司、宝山钢铁公司、冶金工业信息标准研究院等单位起草，主要起草人包括梁新邦、李久林、陶立英、李和平、高振英。
2. 主要内容
范围：本标准规定了金属材料拉伸试验方法的原理、定义、符号和说明、试样及其尺寸测量、试验设备、试验要求、性能测定、测定结果数值修约和试验报告。
技术内容：在主要技术内容上与ISO 6892:1998相同，但部分技术内容较为详细和具体，编写结构不完全对应。增加了试样类型、性能测定结果数值的修约要求和试验结果处理等内容。
3. 应用
适用于金属材料室温拉伸性能的测定，但对于小横截面尺寸的金属产品（如金属箔、超细丝和毛细管等）的拉伸试验需要协议。

GB/T 228-2010
1. 标准概述
重要性：GB/T 228-2010《金属材料拉伸试验》是我国金属材料力学性能测试领域的重要标准，规范了金属材料在室温条件下的拉伸试验方法，旨在确保金属材料的质量和性能评估的科学性、准确性。
2. 主要内容
试验要求：定义了金属材料拉伸试验的试验设备、试样制备、试验条件、试验步骤以及数据处理等要求，为金属材料的质量控制和性能评估提供了统一的基准。
试样制备：试样制备应符合标准要求，确保试样的形状、尺寸和表面质量满足试验要求。
试验步骤：包括试样的安装、加载、卸载和数据处理等步骤。在试验过程中，应注意控制加载速度、夹具的选择和安装、试样的对中以及数据的准确记录等。
3. 力学性能指标
通过GB/T 228标准进行金属材料拉伸试验，可以测试得到多种力学性能指标，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。这些指标是评估金属材料性能的重要依据，对于材料的选用和应用具有重要的指导意义。
4. 应用
在金属材料研发、生产和应用中，拉伸试验是评估其力学性能的重要手段。GB/T 228-2010标准的实施，确保了拉伸试验结果的准确性和可靠性，对保障金属材料产品质量和推动科技进步具有重要意义。例如，在汽车制造业中，通过对汽车用钢进行拉伸试验，评估其力学性能指标，为汽车的结构设计和材料选用提供了科学依据；在建筑行业中，对钢筋进行拉伸试验，可以确保其抗拉强度和屈服强度满足设计要求，保证建筑的安全性和耐久性。
综上所述，GB 228是关于金属材料拉伸试验方法的国家标准，其不同版本在内容和技术要求上有所差异，但均旨在确保金属材料拉伸试验结果的准确性和可靠性。

优缺点：
拉伸试验作为一种重要的材料力学性能测试方法，具有其独特的优点和缺点。以下是对拉伸试验优缺点的详细分析：

优点
反映材料基本属性：

拉伸试验能够反映材料在弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段中的基本力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、伸长率和断面收缩率等关键指标。这些指标是材料固有的基本属性，对于理解、研究、分析和推断材料的其他力学性能具有重要意义。

简单快速可靠：

拉伸试验方法相对简单，试验设备和记录装置已发展得很完善。试验过程能够快速得出结果，且由于拉伸试验是测定材料在一定体积内的平均力学应力，所以数据较为稳定、可靠。只要保证试验机及测量工具的精度，拉伸数据通常比其他性能（如冲击、疲劳和断裂性能）数据更为稳定可靠。

应用广泛：

拉伸试验广泛应用于金属材料、聚合物材料以及复合材料等多种材料的力学性能测试中。无论是制造业、航空航天、建筑工程还是医学工程等领域，拉伸试验都扮演着不可或缺的角色。

标准规范：

拉伸试验遵循严格的标准与规范，如GB/T 228系列标准，这些标准确保了试验结果的可靠性和可比性。

缺点
设备应变速率限制：

常规拉伸设备的应变速率范围有限,无法模拟材料在高速变形条件下的行为。这限制了拉伸试验在某些特定应用场景下的适用性。

试样缩颈现象：

在拉伸试验过程中，试样容易出现缩颈现象。缩颈发生后，试样各部分变形不均匀性显著，平均等效应变速率出现异常升高、流变应力值发生异常变化，从而难以精确评价应变及流变速率对流变应力、组织性能的影响。

对试样有一定破坏性：

拉伸试验是一种破坏性试验，试样在试验过程中会断裂。因此，对于珍贵或难以制备的试样材料，拉伸试验可能不是最佳选择。

试验条件限制：

拉伸试验通常在室温条件下进行，对于需要在高温或低温条件下测试的材料性能，需要特殊的试验设备和条件支持。

结果解释复杂：

对于某些复杂材料或特殊结构件，拉伸试验结果的解释可能较为复杂。需要综合考虑材料的微观组织、应力状态、加载速率等多种因素。

综上所述，拉伸试验在材料力学性能测试中具有重要地位和广泛应用。然而，在实际应用中也需要注意其局限性，并根据具体情况选择合适的试验方法和条件。

Technology

GB228现在有新标准了。