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材料强度性能检测的主要指标有哪些
发布时间:2020-09-21 | 信息来源:深圳市启威测标准技术服务有限公司
强度是衡量材料性能的一个重要指标。
材料的强度,定义是:构件或者零部件在外力作用下,抵御破坏(断裂)或者显著变形的能力。强度是反映材料发生断裂等破坏时的参数,强度一般有抗拉强度、抗压强度等,就是当应力达到多少时材料发生破坏的量。
1、比例极限
比例极限是指应力和应变成严格正比关系的上限应力值,即在应力-应变曲线上开始偏离直线时的应力σp。比例极限表征材料对非线性变形的抗力。
应力小于比例极限时,应力一应变呈线性关系,材料处于弹性阶段。由于比例极限很难测定,所以常采用发生很微小的塑性变形量的应力值来表示,称为规定比例极限,用σp表示。
σp=Fpm/So
2、弹性极限:
是指材料发生可逆弹性变形的上限应力值,记为σe。弹性极限表征材料对极微量塑性变形的抗力。理论上弹性极限的测定应该是通过不断加载与卸载,直到能使变形完全恢复的临界极限载荷。
弹性极限定义的是有纯弹性变形过渡到塑性变形的应力的下限值。当应力超过弹性极限后,开始发生塑性变形,但弹性变形并不停止。因此,弹性极限并不是材料对最大弹性变形的抗力,而是对开始微量塑性变形的抗力。
条件弹性极限的测量
3、屈服强度:用来表示材料抵抗微小塑性变形的能力。有的材料在拉伸时会表现出明显的屈服现象,如图所示。
拉伸曲线上的屈服现象
当加载到点A时,材料发生突然的塑性变形,使载荷下降到点B;同时在光滑的标准拉伸试样的过渡圆角处可观察到与拉伸方向成45°的滑移带,即吕德斯带。随后,在应力微小波动的情况下材料变形继续增大,吕德斯带逐渐扩展到整个试样的标距范围内。
当到达点C后,材料进入宏观均匀变形阶段,只有继续增大应力,材料的变形才会继续。屈服现象在拉伸曲线上表现为一段锯齿状水平台阶,称为屈服平台。
点A称为上屈服点,对应于点A的应力称为上屈服强度ReH;点C称为下屈服点,对应于点C的应力称为下屈服强度ReL.。BC段长度对应的延伸率称为屈服点延伸率A..由于上屈服强度对试验会化敏感,试验结果相当分散,而下屈服强度再现性较好,因此,通常取下屈服强度ReL作为材料的屈服强度,也称为屈服极限。
针对不同类型的屈服平台屈服有不同。(如图所示)有些塑性材料在拉伸时没有明显的屈服现象,在这种情况下,一般采用规定延伸强度,即人为规定出现一定微量变形时的应力作为屈服强度,称为条件屈服强度。
不同屈服平台的屈服强度
4、抗拉强度:
材料在拉伸断裂前所能承受的最大工程应力成为抗拉强度。
试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段,随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力 (Fb),除以试样原横截面积 (So) 所得的应力 (σ),称为抗拉强度或者强度极限 (σb),单位为N/mm² (MPa)。计算公式为:
σ=Fb/So 式中,Fb为试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿);So为试样原始横截面积(mm²)。
抗拉强度表征材料对均匀拉伸塑性变形的抗力,并不一定代表材料的断裂能力。
许多材料在宏观均匀变形阶段之后会进入局部变形阶段,发生缩颈现象,这时由于材料横截面的收缩,材料承受的工程应力减小,但真应力仍在增大,直至达到断裂。尽管如此,由于抗拉强度易于测定,重现性好,且与疲劳极限、硬度等其他力学性能指标存在一定经验关系,又是一种组织敏感的力学性能指标,因而仍是工程技术上一个重要的力学性能指标。
在材料不发生颈缩局部变形时,抗拉强度代表了断裂抗力。脆性材料用于产品设计时,其许用应力是以抗拉强度为依据的。
5. 断裂强度
材料在断裂时的应力称为断裂强度,采用工程应力表示时称为名义断裂强度σb。
σb=Fb/So
采用真应力表示时称为实际断裂强度σf。
σf=Fb/So
几种典型的塑料拉伸曲线
由于材料在拉伸断裂时应力状态十分复杂,不再是简单的单向正应力。以上根据拉伸断口横截面面积计算得到的仅仅是一个平均指标,并不反应真实的断裂能力。
但对于塑料等发生颈缩后不断扩展的材料,断裂强度是一个重要的力学性能指标。脆性材料一般不产生缩颈,拉断前最大载荷就是断裂时的载荷,并且有塑性变形小,试样横截面面积变化不大,所以抗拉强度就是断裂强度。
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