ｔ ２Ｏ・ 科技论坛 浅谈金属拉伸速度对强度的影响 任自兴宋剑丽杨箐 （河南平高电气股份有限公司，河南平顶山４６７００１） 摘要：本文采用ＷＤＷ一３００电子万能试验机对型号为ＨＲＢ带肋钢筋进行拉伸实验，探究在金属拉升的过程中拉伸速度对强度的 影响。根据理论研究判断，金属的强度会随着金属拉伸速度的增快而增强，并且可以判断出金属的屈服强度和抗拉强度对于拉伸速度有 着不同的敏感性，在本次实验的过程中，重点研究金属材料的屈服强度与拉伸强度与拉伸速度的关系，探究不同的拉伸速度下金属强度 的变化情况。 关键词：金属材料；拉伸实验；屈服强度 不同的材料，在不同的载荷、环境作用下会表现出不同的力学 只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的 性能。在我们当前的材料力学中，材料力学性能都是由实验来确定 滑动等因素。由于金属的塑性变形集中在金属体中部位置并向两边 的。常温、静载下的轴向拉伸实验是研究金属性能最基本、最常用的 逐渐减小，ｕＩ那次断口位置不同，标距部分的塑性形变长度也不 方法。通过拉伸实验，我们能够研究材料的很多力学性能，本文为了 同。在测定实验的过程中，需要采用移位法测定断后标距长度１１。在 研究金属拉伸速度对金属屈服强度和拉伸强度的影响进行了相关 拉伸的过程中，还要控制拉伸的速度，拉伸的速度必须在金属所能 的金属材料拉伸实验，在实验的过程中，保持实验外在条件温度、加 够允许的应力速率范围内，一般的，速率应该在６Ｎ／ａｍ２ｒＳ —— 载位置的一定，在不同的拉伸速率下进行实验，利用万能实验机记 ６０／ｍｍＺＳ～，在这个范围内，拉伸速率的能够清晰的反映出金属强度 录金属常规速率和高速拉伸的过程中金属性能的参数，探究金属的 的变化状况，虽然不能直观的观察道，但是根据试验机的数据几率， 强度变化情况。实验表明，拉伸速率对于金属材料的强度具有较高 能够观察到的屈服强度与拉伸强度的变化。 的影响，本此实验为验证性实验，探究金属拉伸素服对于金属材料 ４实验结果分析 屈服强度与拉伸强度的变化规律。 本次实验的试样为ＨＲＢ３３５带肋钢筋，观察整个实验过程以及 １拉伸速度对于金属强度影响的机理 试验后的曲线图，可以得到该金属的屈服强度和抗拉强度的变化情 从金属的自身角度出发，金属都是金属原理按照一定的规律与 况。有实验数据可以得到，金属的屈服强度和抗拉强度与金属的拉 结构在金属体重堆积所形成的，因此在进行力学拉伸试验中，金属 伸速率成正比，随着拉伸速率的增大，金属的屈服强度和抗拉强度 随着拉伸力的增加，金属会逐渐开始屈服，在最开始发生屈服时，金 都有着不同程度的增大。整个过程中，金属的内部应力有２５ＭＰａ增 属上某一晶粒就够的某一较弱处最先发生变形，这种变形随着轴向 大到７０ＭＰａ，金属的屈服强度增加了１３．５ＭＰａ，抗拉强度增长了约 拉伸力的增大，迅速扩展到整个金属体，从而使得整个金属体最终 ２．５％。对比屈服强度和抗拉强度的变化，可以看到拉伸速度对于屈 产生的塑性变形。每一种金属在发生塑性形变时，这种形变的传播 服强度影响更大一些。 速度是不同的，当拉伸速度提升过高时，由于金属拉伸的速度比金 ５拉伸速度对金属强度的影响分析 属塑性形变传递的速度更快，此时就会观察到金属的屈服点变高 实验表明，金属的拉伸速度会影响到金属强度的变化，并且拉 了。加载速度过快会使得金属晶粒难以按照原本的速度进行拉伸， 伸的速度越快，金属的屈服强度和抗拉强度越大。当拉伸速度较慢 在宏观上可以观察到金属的屈服强度的明显变化。在拉伸实验中， 时，金属的强度变化较小，随着金属拉伸速度的增加，金属的强度逐 金属体位于试验机中间，会受到向两边的轴向拉伸力，使得金属体 渐开始增加，从理论分析应该是，当金属拉伸速率的增加时，金属的 内部产生应力的变化，应力是金属横截面上所受到的内力，内力作 应力会随之增强，同样的金属的应力速率同样会增强，当盈利速率 片１在金属晶粒上，使得金属整体发生塑性形变，变形量与原横截面 增加到一定程度时，金属内部晶粒在内力的作用下开始滑动，随着 的比例我们称为应变，当加载速度提高时，就会导致金属体内部的 金属拉伸速率不断提高，这种滑动的速率会不断增强，即产生了所 应力速率变化较快，使得金属的应变速率加快，进而观察到金属的 谓的流动现象，此时金属具有较强的粘弹性，此时进行观察，就会发 拉伸强度发生的变化。 现金属的屈服强度和抗拉强度有些许的增强，在这个过程中，金属 ２实验试样 的变形状况还是符合胡克定律的，这种的金属内部晶粒在盈利速率 为了使得实验的结果可以相互比较，必须对试样、试验机、实验 增大过长中的塑性变化，就是我们所观察到的金属屈服强度与抗拉 方法做出明确具体的规定。在本次试验中，按照ＧＢ，ｒＩ＇２２８—２００２中 强度增强现象，实验表明，屈服强度对于金属拉伸速率的变化更为 规定，对金属拉伸试样采用圆形和扳状两种试样。它的夹持部分稍 敏感。经过分析后，金属的错位位移是造成在不同的拉伸速率Ｆ金 大，其形状和尺寸应根据试样大小、材料特性、试验目的以及试验机 属强度变化的主要原因，在拉伸速率的变化的过程中，应力变化随 夹具的形状和结构设计，但必须保证轴向的拉伸力。其夹持部分的 着拉伸速率的变化而变化，应力的变化最终会影响到金属的塑性形 长度至少应为楔形夹具长度的３／４（试验机配有各种夹头，对于圆形 变，当拉伸速率足够大时，金属的强度就会出现较为明显的增强。 ６结论 试样一般采用楔形夹板夹头，夹板表面制成凸纹，以便夹牢试样）。 机加工带头试样的过渡部分是圆角，与平行部分光滑连接，以保证 本次实验采用了ＷＤＷ一３００电子万能试验机探究了金属拉伸 试样破坏时断口在平行部分。平行部分的长度Ｌ按现行国家标准中 速度对于金属强度的影响，在实验中，利用的最常用的材料力学研 的规定取Ｌ＋ｄ，Ｉ 是试样中部测量变形的长度，称为原始标距。 究的拉伸实验法，实验的过程中控制好变量，就可以直观的得到拉 ３实验原理 伸速度与金属强度的关系。从实验结果可以知道，金属的屈服强度 将金属体安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上， 和抗拉强度都会随着金属拉伸速度的增强而增大。在同样的条件 启动试验机对试样进行加载，使得加载速率逐渐增快，试验机将会 下，当金属拉伸速度增快时，金属的屈服强度较抗拉强度增加较多， 自动绘制出载荷位移曲线图。观察试样拉伸的整个过程中，可以观 因此金属的屈服强度对于拉伸速度的变化更为敏感。 察到金属拉伸的四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部 参考文献 变形阶段，按我国目前执行的国家ＧＢ／Ｔ ２２８－－２００２标准——《金属 『１１湛欣．金属拉伸试验速度对屈服强度的影响及其负荷速率的控制 材料室温拉伸试验方法》的规定，在室温ｌ０℃一３５ｃｃ的范围内进行 Ｕ】．温州大学学报，２００３，２：１１１－１１２． 试验。将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到 『２１李培芬，康赫男，宾远红．拉伸速度对金属材料拉伸性能测试结果 缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到 的影响『Ｊ１．计量与测试技术，２０１３，１１：６１，６４． 拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图应当指 『３】司春杰．金属拉伸试验速度对屈服强度的影响及其负荷速率的控 ｝Ｉｊ，试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形△Ｌ主要是整个试样（不 制［Ｊ］．理化检验（物理分册），１９９６，４：３９—４１．