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軟件賦能,成就您的實(shí)驗(yàn)室真正提效(金屬篇)

來源:英斯特朗(上海)試驗(yàn)設(shè)備貿(mào)易有限公司(美國instron)   2025年05月27日 17:39  




金屬拉伸測試是材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的核心試驗(yàn)之一,,其重要性體現(xiàn)在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,,涵蓋材料性能評(píng)估、產(chǎn)品質(zhì)量控制,、工程設(shè)計(jì)優(yōu)化及安全可靠性保障等方面,。


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金屬拉伸測試


在金屬拉伸測試中,,用戶確保 Bluehill 軟件的設(shè)定符合中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 228.1-2021《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分:室溫試驗(yàn)方法》的要求至關(guān)重要。


以下是 Bluehill 軟件基于 GB/T 228.1-2021 要求的部分設(shè)置技巧:





試樣尺寸設(shè)置平均后的截面積
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定原始截面積 S是根據(jù)測量的實(shí)際尺寸計(jì)算橫截面積的平均值,。

以圓棒試樣為例,,在試樣數(shù)字輸入定義三個(gè)平行長度部位的直徑,然后在試樣屬性選擇不規(guī)則形狀類型,,并根據(jù)圓形截面積計(jì)算公式編輯對(duì)應(yīng)的表達(dá)式來計(jì)算得出平均橫截面積,。



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圖1 圓棒試樣橫截面積




預(yù)拉力直接輸入應(yīng)力





,無需換算

為了確保試樣與夾頭對(duì)中,,可施加不超過規(guī)定強(qiáng)度或預(yù)期屈服強(qiáng)度的 5% 相應(yīng)的預(yù)拉力,?;谠撘?,可以在軟件的“預(yù)加載”設(shè)置中采用“拉伸應(yīng)力”,如 10Mpa,,作為預(yù)拉力,,這樣就無需考慮試樣尺寸大小。



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圖2 預(yù)加載設(shè)置界面



性能已知試樣的測試控制設(shè)定解析(方法A)

部分材料對(duì)應(yīng)變速率很敏感,,應(yīng)變速率的變化會(huì)造成測試結(jié)果的巨大差異,,因此標(biāo)準(zhǔn)推薦基于應(yīng)變速率控制的試驗(yàn)速率(方法A)。應(yīng)變速率控制模式分為兩種,,分別是方法 A1 閉環(huán)控制方法 A2 開環(huán)控制,。


對(duì)于性能已知的材料,通常采用以下三種方式設(shè)置測試參數(shù):


(一)針對(duì)連續(xù)屈服方法 A1 閉環(huán)控制,,試驗(yàn)機(jī)處于引伸計(jì)閉環(huán)控制下進(jìn)行測試,,直到對(duì)應(yīng)變速率敏感的參數(shù) Rp0.2 測試結(jié)束,之后可隨時(shí)切換成估計(jì)應(yīng)變比*(平行長度應(yīng)變速率的估算位移速率)控制來完成測試,。


在閉環(huán)控制期間,,試樣屈服會(huì)造成加載鏈柔度急劇變化,因此需要控制器實(shí)時(shí)調(diào)整增益,,以達(dá)到應(yīng)變閉環(huán)控制的穩(wěn)定,。



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方法A1 連續(xù)屈服樣品設(shè)定參考


(二)針對(duì)連續(xù)屈服方法 A2 開環(huán)控制,試驗(yàn)機(jī)始終處于估計(jì)應(yīng)變比控制下直到試樣斷裂,,期間可切換速率范圍提高測試效率,。如果需將試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)變形考慮進(jìn)測試因素,用戶可參考標(biāo)準(zhǔn)附錄I對(duì)橫梁速率進(jìn)行補(bǔ)償,。


用 Instron 提供的對(duì)應(yīng)試驗(yàn)方法選取同一批相同試樣的一根進(jìn)行預(yù)備測試,,最終該測試會(huì)計(jì)算得出當(dāng)前加載鏈情況下補(bǔ)償后的橫梁位移速率,使用該速率進(jìn)行第一階段控制可以保證該同一批次試樣測試應(yīng)變速率敏感參數(shù)如 Rp0.2 時(shí),,速率滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的速率范圍 2:0.00025s-1 相對(duì)偏差 ±20% 的要求,。


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方法A2 連續(xù)屈服樣品設(shè)定參考


(三)不連續(xù)屈服樣品局部的塑性變形可能發(fā)生在引伸計(jì)標(biāo)距外,,因此方法 A 規(guī)定只能通過開環(huán)應(yīng)變控制,試驗(yàn)機(jī)始終處于估計(jì)應(yīng)變比控制下直到試樣斷裂,。


期間可切換速率范圍提高測試效率,,切換點(diǎn)需要在不連續(xù)屈服過程結(jié)束之后,常規(guī)建議可以設(shè)定拉伸應(yīng)變 5%(夾持式引伸計(jì)移除點(diǎn)),。


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方法A 不連續(xù)屈服樣品設(shè)定參考



性能未知樣品測試控制設(shè)定解析

以上方法設(shè)定主要在于控制方式過程切換點(diǎn)不同,。


對(duì)于性能未知試樣,關(guān)鍵在于如何讓軟件自動(dòng)判斷材料的屈服形態(tài)來選擇正確的控制方式和切換點(diǎn),。Instron 的 TestProfiler 多步驟模塊可輕松實(shí)現(xiàn)該需求,。


以方法 A1 為例,可以定義三個(gè)測試過程步驟,,第一步以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的應(yīng)變閉環(huán)控制進(jìn)行拉伸,;第二步以 0.00025s-1 估算橫梁位移應(yīng)變速率拉伸至不連續(xù)屈服過程結(jié)束;第三步以 0.0067s-1 估算橫梁位移應(yīng)變速率拉伸至試樣斷裂,。


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方法A1 多步驟過程設(shè)定參考


在步驟1測試過程中添加實(shí)時(shí)計(jì)算上屈服點(diǎn)和 0.5% 規(guī)定塑形延伸強(qiáng)度(Rp0.5)事件,,當(dāng)判斷屈服存在,軟件會(huì)自動(dòng)切換成步驟2完成不連續(xù)屈服過程,,之后轉(zhuǎn)至步驟 3 直至樣品斷裂,。


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自動(dòng)判斷屈服點(diǎn)切換步驟2


在步驟1測試過程中,軟件如果判斷不出上屈服存在,,將會(huì)計(jì)算出 0.5% 規(guī)定塑形延伸強(qiáng)度,,則認(rèn)為該試樣是連續(xù)屈服樣品,從而直接切換到步驟3直至樣品斷裂,。


圖片9.png

增加規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度轉(zhuǎn)移步驟3


以上步驟設(shè)置可以使用戶無需考慮樣品屈服形態(tài)完成測試,。





Bluehill 軟件能夠精準(zhǔn)匹配 GB/T 228.1-2021 的設(shè)定,滿足中國市場監(jiān)管的硬性要求,,是確保測試結(jié)果準(zhǔn)確性性,、提升企業(yè)質(zhì)量管理水平和市場競爭力的關(guān)鍵。


Instron 始終致力于以覆蓋軟硬件的一體化解決方案,,賦能全球材料測試用戶提升測試效率,、優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量并加快研發(fā)節(jié)奏,在高質(zhì)量發(fā)展的主賽道中搶占先機(jī),。





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