深圳三思纵横｜《金属拉伸试验方法》规定的金属材料力学拉伸试验

根据GB/T 228.1-2021《金属拉伸试验方法》规定常见的金属材料力学拉伸试验参数有哪些？他们是如何定义和计算的？

金属材料的力学性能是工程设计和材料选择的关键因素之一。为了确保材料在实际应用中能够满足设计要求，通常需要对其进行拉伸试验。GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》提供了一套标准的试验方法，用于测定金属材料的力学拉伸参数。以下是深圳三思纵横小编根据该标准定义的一些常见金属材料力学拉伸试验参数及其计算方法：

一、参数

1.试样的原始标距长度（Gauge Length）：

指在拉伸试验前，在试样上标记的用于测量延伸量的特定长度部分。

2.试样的平行长度（Parallel Length）：

指试样两端的平行部分，用于确保拉伸力的均匀施加。

3.拉伸强度（Tensile Strength）：

指材料在拉伸过程中达到的最大应力值，通常以MPa（兆帕）为单位。

4.下屈服强度（Yield Strength）：

指材料在拉伸过程中首次出现塑性变形时的应力，通常取0.2%偏移法确定。

5.上屈服强度（Upper Yield Strength）：

在应力-应变曲线上，材料屈服阶段的最高应力点。

6.塑性延伸强度（Elongation Strength）：

指材料在塑性变形阶段能够承受的应力，通常与塑性延伸率相关。

7.最大力（Maximum Force）：

拉伸过程中施加在试样上的最大力，与拉伸强度相关。

8.最大力下的总延伸率（Total Elongation at Maximum Force）：

在最大力作用下，试样相对于原始标距长度的延伸百分比。

9.屈服点延伸率（Elongation at Yield Point）：

在屈服点处，试样相对于原始标距长度的延伸百分比。

10.断后延伸率（Elongation after Fracture）：

试样断裂后，相对于原始标距长度的延伸百分比。

11.收缩率（Reduction of Area）：

试样断裂后，断裂截面积与原始截面积之差与原始截面积的百分比。

12.应力-应变曲线（Stress-Strain Curve）：

表示材料在拉伸过程中应力与应变关系的曲线。

二、定义

1.拉伸试验（Tensile Test）：

用于评估材料在拉伸状态下的力学性能的试验。

2.屈服点（Yield Point）：

应力-应变曲线上，材料开始发生明显塑性变形的点。

3.下屈服点（Lower Yield Point）：

在应力-应变曲线上，0.2%偏移法确定的屈服点。

4.上屈服点（Upper Yield Point）：

在应力-应变曲线上，材料屈服阶段的最高应力点。

5.极限强度（Ultimate Strength）：

材料在拉伸过程中能够达到的最大应力值。

6.塑性延伸（Plastic Elongation）：

材料在超过屈服点后，继续延伸而不恢复的部分。

7.总延伸（Total Elongation）：

材料从原始长度到断裂时的总延伸量。

8.收缩率（Reduction of Area）：

同上参数解释。

9.应力（Stress）：

内力在单位面积上的分布，计算公式为力除以截面积。

10.应变（Strain）：

材料在受力后的相对形变量，计算公式为延伸量除以原始长度。

11.弹性模量（Elastic Modulus）：

材料在弹性阶段的应力与应变的比值，即线性部分斜率。

三、计算方法

1. 抗拉强度（Tensile Strength, Rm）

计算方法：Rm = Fm / Ao，其中Fm是最大拉力，Ao是原始横截面积。

2.屈服强度（Yield Strength, ReH/ReL）

计算方法：ReH或ReL取应力-应变曲线上首次出现明显塑性变形的点对应的应力。

3.延伸率（Elongation, A）

计算方法：A = (Lm - L0) / L0 * 100%，其中Lm是试样断裂时的长度，L0是试样的原始标距长度。

4.断面收缩率（Reduction of Area, Z）

计算方法：Z = (Ao - Af) / Ao * 100%，其中Ao是原始横截面积，Af是断裂后的横截面积。

5.弹性模量（Modulus of Elasticity, E）

计算方法：E = Δσ / Δε，其中Δσ是应力变化量，Δε是应变变化量，通常取应力-应变曲线上的直线部分。

6.规定塑性延伸强度（Proportional Limit Strength, Rp/Rp0.2）

计算方法：Rp或Rp0.2取应力-应变曲线上规定塑性延伸（如0.2%）对应的应力。

7.最大力时的延伸（Elongation at Maximum Force, Agt）

计算方法：Agt = (Lgt - L0) / L0 * 100%，其中Lgt是最大力时的试样长度。

8.上屈服强度（Upper Yield Strength, ReH）

计算方法：ReH取应力-应变曲线上应力达到最大前的屈服点对应的应力。

9.下屈服强度（Lower Yield Strength, ReL）

计算方法：ReL取应力-应变曲线上应力下降后的屈服点对应的应力。

10.极限伸长强度（Ultimate Elongation Strength, Rm）

计算方法：Rm取应力-应变曲线上最大应力值。

11.极限伸长率（Ultimate Elongation, A）

计算方法：A取断裂时的总延伸量与原始标距长度的百分比。

12.50%规定塑性延伸强度（50% Proportional Limit Strength, Rp50）

计算方法：Rp50取应力-应变曲线上50%规定塑性延伸对应的应力。

13.100%规定塑性延伸强度（100% Proportional Limit Strength, Rp100）

计算方法：Rp100取应力-应变曲线上100%规定塑性延伸对应的应力。

14.总收缩率（Total Reduction of Area, Zt）

计算方法：Zt = (Ao - Af) / Ao * 100%，其中Ao是原始横截面积，Af是断裂后的最小横截面积。

15.应力（Stress）

计算方法：应力是施加在材料上的力与其横截面积的比值。 [ \sigma = \frac{F}{A} ] 其中：

(\sigma) 是应力（通常以MPa为单位）

(F) 是施加在试样上的力（通常以牛顿N为单位）

(A) 是试样的横截面积（通常以平方毫米mm²为单位）

16.应变（Strain）

计算方法：应变是材料形变的相对量，是延伸量与原始长度的比值。 [ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} ] 其中：

(\varepsilon) 是应变（无单位）

(\Delta L) 是延伸量（通常以毫米mm为单位）

(L_0) 是原始长度（通常以毫米mm为单位）

17.平均值（Average Value）

计算方法：对多次试验的结果取平均值。 [ \bar{x} = \frac{\sum_{i=1}^{n} x_i}{n} ] 其中：

(\bar{x}) 是平均值

(x_i) 是第 (i) 次试验的结果

(n) 是试验的总次数

18.标准偏差（Standard Deviation）

计算方法：标准偏差是衡量数据离散程度的一个指标。 [ s = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar{x})^2}{n-1}} ] 其中：

(s) 是标准偏差

(x_i) 是第 (i) 次试验的结果

(\bar{x}) 是平均值

(n) 是试验的总次数

19.变异系数（Coefficient of Variation）

计算方法：变异系数是标准偏差与平均值的比值，用于衡量相对离散程度。 [ CV = \frac{s}{\bar{x}} \times 100% ] 其中：

(CV) 是变异系数（以百分比%为单位）

(s) 是标准偏差

(\bar{x}) 是平均值

这些参数涵盖了金属材料拉伸试验中常见的性能指标。在实际应用中，应根据试验目的和标准选择适当的参数。