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金屬材料拉伸試驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)
閱讀：2719發(fā)布時(shí)間：2022-7-4
拉伸試驗(yàn)是金屬力學(xué)試驗(yàn)中基本的試驗(yàn)。通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲得的拉伸力學(xué)性能是工程材料的基本力學(xué)性能,，拉伸試驗(yàn)的基本目的就在于此,。
S1為瞬時(shí)橫截面積；L1為瞬時(shí)長(zhǎng)度,。將式（1-3）中S1代替式（1-1）中的ST,，得到：…………（1-4）；
實(shí)際應(yīng)用中通常采用工程應(yīng)力,。按照GB/T10623-2008的定義,，按原始橫截面積計(jì)算的軸向應(yīng)力稱為工程應(yīng)力（而在施加力方向上的應(yīng)力分量稱為軸向應(yīng)力），簡(jiǎn)稱應(yīng)力,。
通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以評(píng)定金屬材料的彈性性能,、強(qiáng)度性能、延性性能等方面多種性能參數(shù),。為金屬材料檢驗(yàn),、研制和開(kāi)發(fā)新材料、改進(jìn)材料限度地發(fā)揮材料潛力,、進(jìn)行金屬材料制件的失效分析,、確定金屬材料制件的合理設(shè)計(jì),、制造、安全和維護(hù)提供依據(jù),，也為選材和控制提供重要依據(jù),。
因外力作用而發(fā)生變形的試樣，同時(shí)亦導(dǎo)致其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)間相互作用而產(chǎn)生抵抗這種變形的內(nèi)力,。
顯然,，在計(jì)算應(yīng)力時(shí)，用試樣實(shí)際瞬時(shí)橫截面積或受力前的原始橫截面積,，其結(jié)果會(huì)不同,。GB/T10623-2008《金屬材料 力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)》的定義。
e為工程應(yīng)變,；式（1-4）為真應(yīng)力與工程應(yīng)力的關(guān)系,。在測(cè)定金屬拉伸硬化指數(shù)n時(shí)，在計(jì)算中用到此關(guān)系式,。
在拉伸試驗(yàn)中試樣處于均勻延伸狀態(tài)下,，真應(yīng)力與工程應(yīng)力有固定關(guān)系。通過(guò)假定試樣變形時(shí)體積保持不變,，可以寫(xiě)出如下關(guān)系：,；那么…………（1-3）；
與真應(yīng)力相比較,，用工程應(yīng)力表示的內(nèi)力強(qiáng)度不如真應(yīng)力的準(zhǔn)確,。但在金屬材料的彈性范圍內(nèi)，或總應(yīng)變不大的情況下,，工作應(yīng)力的誤差不大,，對(duì)于大多數(shù)工程實(shí)際來(lái)說(shuō)準(zhǔn)確度是足夠的。
內(nèi)力在橫截面上均勻分布,。為了便于比較幾何相似的試樣的內(nèi)力強(qiáng)度,，需要引入一個(gè)力學(xué)參量，作為比較的基礎(chǔ),。
力學(xué)性能的判據(jù)是表征和判定金屬力學(xué)性能所用的指標(biāo)和依據(jù)，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平,，是評(píng)定金屬材料的重要依據(jù),。
二、拉伸試驗(yàn)力學(xué)參量
金屬力學(xué)性能正是材料承受外載荷而不發(fā)生失效的能力,。
1.應(yīng)力：一根原始橫截面積為So,、長(zhǎng)度為L(zhǎng)o的直桿試樣，若在其兩端施加拉力F,，在力的作用下發(fā)生變形,，軸向延伸和橫向縮短,，如圖1-1所示。
在圖1-1的情況下,，作用力通過(guò)直桿試樣的橫截面中心,，橫截面上內(nèi)力的合力與外作用力F大小相等，方向相反,。
按照瞬時(shí)橫截面積計(jì)算的軸向應(yīng)力稱為真應(yīng)力,，用公式（1-1）表示：；式中：為真應(yīng)力,；F為橫截面上承受的力,；ST為實(shí)際的瞬時(shí)橫截面積。
雖然用真應(yīng)力表示內(nèi)力強(qiáng)度是準(zhǔn)確的方法,，但在實(shí)際中,，由于隨著外力的變化試樣橫截面積也隨之變化，因此,，式（1-1）表示的真應(yīng)力不便于工作實(shí)際的使用,。
這個(gè)力學(xué)參量就是“應(yīng)力"。應(yīng)力定義為單位面積上的內(nèi)力,。一般用符號(hào)表示,，單位用MPa表示。
用式（1-2）表示：………………（1-2）,；——為工程應(yīng)力,；F為橫截面上承受的力；So為原始橫截面積,。
按照上述定義,，應(yīng)力與作用力和受力的橫截面積大小相關(guān)。圖1-1中受外力作用的試樣,，作用力變化時(shí),，由于縱向延伸和橫向縮短，實(shí)際上瞬時(shí)橫截面積也隨之變化,。
金屬材料拉伸試驗(yàn)的目的和意義,，金屬材料受外力作用時(shí)會(huì)表現(xiàn)出各種不同的行為，呈現(xiàn)出彈性與非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的力學(xué)特性,。
影響金屬材料拉伸力學(xué)性能測(cè)定的因素很多,，為了限制和減小因素的影響，以便測(cè)出可供分析對(duì)比和利用的各種性能,，拉伸試驗(yàn)必須標(biāo)準(zhǔn)化,、通用化并與國(guó)際接軌。更好地促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和交流。
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