拉伸试验实验报告的拉伸速度对实验有什么影响

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塑胶料做拉伸试验的速度是不是都是50毫米/1分钟前辈,您的回答跟我的问题好像没什么关联吧?不过还是很感激
渔阳道桥组别初级会员性别来自积分182帖子107注册时间回复:路基路面练习题三、桥涵质量等级评定的方法1.桥涵质量等级评定单元的划分&质量检评标准&按桥涵工程建设规模大小、结构部位和施工工序将建设项目划分为单位工程、分部工程和分项工程,逐级进行工程质量等级评定.2.工程质量评分方法施工单位在各分项工程完工后,按照&质量检评标准&所列基本要求、实测项目和外观鉴定进行自检,填写&分项工程质量检验评定表&,提交完整、真实的自检资料,由监理工程师确认;质量监督部门根据抽查资料和确认的施工启检资料进行质量等级评定.工程质量评定的分项工程为基本评定单元,采用百分制进行评分;在分项工程评分的基础上,逐级计算各相应分部工程、单位工程的评分值和建设项伺中单位工程的优良率.3.工程质量等级评定方法工程质量评定分为优良、合格和不合格三个等级,应按分项、分部、单位工程和建设项目逐级评定.(1)分项工程质量等级评定分项工程评分在85分以上者为优良;70分及以上、85分以下者为合格;70分以下者为不合格.经检查评为不合格的分项工程,允许进行加固、补强、返工或整修,当满足设计要求后,可以重新评定其质量等级,但只可复评为合格.(2)分部工程质量等级评定所属各项工程全部合格,其加权平均分达85分及以上,且所含主要分项工程全部评为优良时,则该分部工程评为优良;如分项工程全部合格,但加权平均分为85分以下,或加权平均分虽在85分以上,但主要分项工程未全部达到优良标准时,则该分部工程评为合格;如分项工程未全部达到合格标准时,则该分部工程评为不合格.(3)单位工程质量等级评定所属各分部工程全部合格,其加权平均分达85分及以上,且所含主要分部工程全部评为优良时,则该单位工程评为优良;如分部工程全部合格,但加权平均分为85分以下,或加权平均分虽在85分及以上,但主要分部工程未全部达到优良标准时,则该单位工程评为合格;如分部工程未全部达到合格标准时,则该单位工程为不合格.(4)建设项目质量等级评定所属单位工程全部合格且优良率在80%及以上时,则该建设项目评为优良;如单位工程全部合格,但优良率在80%以下时,则该建设项目评为合格;如单位工程未全部合格,则该建设项目评为不合格.四、石料力学性能试验方法(1)石料单轴抗压强度试验(JTJ054-94)石料的单轴抗压强度,是指将石料(岩块)制备成50mm*50mm*50mm的正方体(或直径和高度均为50mm的圆柱体)试件,经吸水饱和后,在单轴受压并按规定的加载条件下,达到极限破坏时,单位承压面积的强度.试验时是用切石机或钻石机从岩石试样或岩芯中制取标准试件,用游标卡尺精确地测出受压面积,按规定方法浸水饱和后,放在压力机上进行试验,加荷速率为0.5~1.0MPa/s.取6个试件试验结果的算术平均值作为抗压强度测定值,如6个试件中的2个与其他4个的算术平均值相差3倍以上时,则取试验结果相近的4个试件的算术平均值作为抗压强度测定值.另外,有显著层理的岩石,取垂直与平行于层理方向的试件各一组,取其强度平均值作为试验结果.(2)石料磨耗率试验磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能,用磨耗率来定量描述它.石料磨耗试验有两种方法:我国现行试验规程(JTJ 054-94) 规定,石料磨耗试验以?式试验法为标准方法.洛杉矾式磨耗试验又称搁板式磨耗试验.该试验机是由一个直径为711mm、长为508mm的圆鼓和鼓中一个搁板所组成.试验用的试样是按一定规格组成的级配石料,总质量为5000g.当试样加入磨耗鼓的同时,加入12个钢球,钢球总质量为5000g.,磨耗鼓以30~33r/min的转速旋转,在旋转时,由于搁板的作用,可将石料和钢球带到高处落下.经旋转500次后,将石料试样取出,用2mm圆孔筛筛去石屑,并洗净烘干称其质量.取两次平行试验结果的算术平均值作为测定值,当采用洛杉矾式方法时,两次试验误差应不大于2%,否则须重新试验.五、混凝土收缩、徐变测试方法.收缩的测定.在工程应用中,通常是测定以干缩为主的总收缩值.按我国现行行业标准(JTJ053-94)中T0526-94 规定,是用1oommxloommx515mm试件,经3d标准养护后,在温度为20℃土2℃,相对湿度为(60土5)%条件下,测定3d、7d、14d、28d、60d、90d和180d等不同龄期的收缩值.对预应力混凝土桥梁构件而言、为降低徐变可采取下列措施:①选用小的水灰比,并保证潮湿养生条件,使水泥充分水化,形成密实结构的水泥石;②选用级配优良的集料,并作较高的集浆比,提高混凝土的弹性模量;③选用快硬高强水泥,并适当采用早强剂,提高混凝土早期强度;④推迟预应力张拉时间.六、钢筋试验检测钢筋常规抽验项目及基本方法1)屈服强度和抗拉强度钢筋拉伸试验在试验机上进行时,当测力度盘的指针停止转动后恒定负载或第一次回转的最小负荷即为所求屈服点的荷载.屈服强度(σS)以MPa表达,井按下式计算.式中:Fs——相当于所求屈服应力时的荷载,N:A0——试件原截面面积,mm2.中碳钢和高碳钢没有明显的屈服点,采用分级加荷,求出弹性直线段相应于小等级负荷的平均伸长增量,由此计算出偏离直线段后各级负荷的弹性伸长.从总伸长中减去弹性伸长即为残余伸长.通常以残余伸长0.2%的应力作为屈服强度,表示为σ0.2,并按下式计算.式中: F0.2——相当于所求应力的荷载,N;A0一 试件原横截面积,mm2.抗拉强度是向试件连续加荷直至拉断,由测力度盘或拉伸曲线上读出最大负荷Fb,抗拉强度(σb)以MPa表达,按下式计算.式中:Fb 一式件拉断前的最大荷载,N;A0——试件原横截面积,mm2.2)塑性工程中钢材塑性指标通常用伸长率和断面收缩率表示,钢筋一般可进行伸长率单项抽验,当试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分率即为伸长率,伸长率(δ)以%表达,并按下式计算:式中:L1一一试件拉断后标距部分的长度,L0一一试件原标距长度,n一一 长、短比例试件的伸长率分别以δ5 、δ10表示,定标距试件伸长率应附该标距长度数值的角注,如L=100mm或200mm则(伸长率分别以δ100 、δ200表示之.3)冷弯性能试验它是钢筋在常温条件下进行的一项工艺性试验.用于检验钢材试件环绕弯心弯曲至规定角度是否有裂纹、起层或断裂等现象,若无则认为合格.如钢材含碳、磷量较高或受过不正常的热处理,则冷弯试验往往不能合格.钢筋及预应力钢丝弯曲是以其规定的弯心半径、弯曲角度和反复弯曲次数,采用弯曲机或圆口台钳等设备进行.弯心半径与钢筋的直径有关,选择不当对弯曲试验的结果影响甚大.4)钢筋的接头及加工允许偏差检测钢筋接头一般应采用焊接,螺纹筋可采用挤压套管接头.钢筋的纵向焊接应优选闪光对焊,也可采用电弧焊(帮条焊、搭接焊、熔槽帮条焊等).钢筋接头的检验)焊接前必须根据施工条件进行试焊,按不同的焊接方法至少抽取每组3个试样进行基本力学性能检验.桥梁工程基础一、地基承载力检测按规范确定地基承载力时,须先确定地基基本容许承载力[o 0] ,即基础宽度 b ≤2m,埋置深度 h≤3m时地基的容许承载力.当基础宽度b&2m,埋置深度h&3m,且h/b≤4时可以按规范对容许承载力予以提高,地基容许承载力确定按地基土分类进行.二、荷载板试验方法:现场荷载试验是将一个一定尺寸的荷载板(常用5000cm2 的方板或圆板)置于欲试验的土层表面,在荷载板上分级施加荷载.每级荷载增量持续时间相同或接近,测记每级荷载作用下荷载板沉降量的稳定值,加载至总沉降量为25mm,或达到加载设备的最大容量为止,然后卸载,记录土的口弹值,持续时间应不小千一级荷载增量的持续时间.根据试验记录绘制荷载P(或荷载强度P)和沉降量S的关系曲线.地基在荷载作用下达到破坏状态的5过程可以分为3个阶段:1压密阶段(直线变形阶段):相当于P-S曲线上的oa段,P-S曲线接近于直线土中各点剪应力均小于土抗剪强度土体处于弹性平衡状态,这一阶荷载板的沉降主要是由于土压密变引起的,曲线上相应于a点荷称为比例界限Pr.2剪切阶段:相当于P-S曲线上的ab段.这一阶段P-S曲线已不再保持线性关系,沉降增长率S/P随荷载的增家而增大.在这个阶段,地基土中局部范围内(首先在基础边缘处)的剪应力达到土的抗剪强度,土体发生剪切破坏,这些区域也称性区.随着荷载的继续增加,土中塑性区的范围也逐步扩大,直到土中形成连续的滑动面,由荷载板两侧挤出而破坏;因此,剪切阶段也是地基中塑性区的发生及发展阶段.相应于P一S曲线上b点的荷载称为极限荷载Pu .③破坏阶段,相当于P一S曲线上的bc段.当荷载超过极限荷载后,荷载板急剧下沉,即使不增加荷载,沉降也不能稳定,因此,P一S曲线陡直下降.这一阶段,申于土中塑性区范围的不断扩展,最后在土中形成连续滑动面,土从荷载板四周挤出隆起,地基本失稳而破坏.对于典型的荷载试验P一S曲线,在曲线上能够 明显地区分3个阶段,则在确定地基容许承载力时,一方面要求地基容许承载力不超过比例界限,这时地基土是处于压密阶段,地基变形较小.但有时为了提高地基容许承载力,在满足建筑物沉降要求的前提下,也可超过比例界限,允许土中产生一定范围的塑性区.另一方面又要求地基容许承载力对极限荷载Pu有一定的安全度,即地基容许承载力等于极限荷载除以安全系数.而安全系数的大小,取决于建筑物的可靠程度,同时还要满足建筑物对沉降的要求占如图P一S曲线是非典型性的,在曲线上没有明显的3个阶段,也很难直接从曲线上得到比例界限,这时根据实践经验,可以取相应于沉降S等于荷载板宽度(或直径)B的2%时的荷载作为地基的容许承载力.三、标准贯入试验方法:1.试验设备标准贯人试验装置的重要部件为:(1)落锤:质量为63.5kg的穿心锤;(2)贯人器:(3)探杆:直径Ф42(4)锤垫和导向杆;(5)自动落锤装置;2.试验注意事项(1)将贯人器打人士中,贯人速率为15~30击1min,并记录锤击数,包括先打15cm的预打击数,后30cm中每10cm的锤击数以及30cm的累计锤击数N.如锤击数超过50,则按下式换算锤击数N:N=30n/S式中:n一所选取的锤击数;S——相应于n的锤击量,cm.(2)旋转探杆,提出贯人器,并取出贯人器中的土样进行鉴别、描述、记录,必要时送试验室分析.(3)由于钻杆的弹性压缩会引起功能损耗,钻杆过长时传人贯人器的功能降低,因而减少每击的贯人深度,亦即提高了锤击数,所以需要根据杆长对锤击数进行修正.3,标准贯人试验的应用标准贯人试验国内外已积累了大量的实践资料,给出了砂性土和粘性土一些物理性质和标准贯人试验锤击数的经验关系,可供工程中使用.(1)根据N估计砂土的密实度.(2)根据N估计天然地基的容许承载力(0〕.(3)根据N估计粘性土的状态.(4)根据N估计土的内摩擦角φ .四、反射波法检测基桩现场检测及注意事项(1)被测桩应凿去浮浆,桩头平整.(2)检测前应对仪器设备进行检查,性能正常方可使用.(3)每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验,确定最佳激振方式和接收条件.(4)激振点宜选择在桩头中心部位,传感器应稳固地安置在桩头上,对于大直径的桩可安置两个或多个传感器.(5)当随机干扰较大时,可采用信号增强方式,进行多次重复激振与接收.(6)为提高检测分辨率,应使用小能量激振,并选用高截止频率的传感器和放大器.(7)判别桩身浅部缺陷,可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收,进行辅助判定.(8)每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试.出现异常波形应在现场及时研究,排除影响测试的不良因素后再重复测试.重复测试的波形与原波形具有相似性.4.实测曲线判读解释的基本方法由于桩身缺陷种类复杂,实测曲线判读人员的技术水平所限,实测资料的解释是一项较为 困难的工作.下面通过对桩身各种常见缺陷的反射波特征,结合一些典型的实测波形,对反射波法的实测曲线的解释方法加以归纳.(1)缺陷存在可能性的判读 、判断桩身缺陷存在与否,需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号,及分辨桩底反射信号,这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的.桩底反射明显,一般表明桩身完整性好,或缺陷轻微、规模小.另外,可换算桩身平均纵波速vpm ,从而评价桩身是否有缺陷及其严重 程度.此外,还应分析地层等资料,排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的&假反射&现象.(2)多次反射及多层反射问题当实测曲线中出现多个反射波至时,应判别它是同一缺陷面的多次反射,还是桩间多处缺陷的多层反射,前者,即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射,其主要特征:反射波至时间成倍增加(倍程),反射波能量有规律递减.后者往往是杂乱的,不具有上述规律性.多次反射现象的出现,一般表明缺陷在浅部,或反射系数较大(如断桩).它是桩顶存在严重离析或断裂(断层)的有力证据.多层反射不只表明缺陷可能有多处,而且由下层缺陷反射波在能量上的相对差异
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扫描下载二维码金属拉伸试验应该注意的几个问题;引伸计;如果需要做σ0.2,就需要引伸计;拉伸试验,金属虽然说每一个试验机厂家对金属拉伸都;首先是拉伸速度的问题;一般的钢材屈服强度就小于600Mpa,所以只需要;强度)应变速率不应超过0.0025/s;一切的产品与设备都是由各种不同性能的材料构成,它;从上面的描述,可以看出准确求取屈服点在材料力学性;*夹具的影响;;*试验机
金属拉伸试验应该注意的几个问题
如果需要做σ0.2,就需要引伸计。一般结构钢机械性能试验不用引伸计。引伸计一般用于屈服强度台阶不明显的材料。不要引伸计的拉伸曲线,是把标距以外的变形等干扰都包含进曲线了。试验的可靠性或称准确性值得商榷。用引伸计才是最准确的。引申计的量程小,一般用在屈服和屈服之前使用,如在屈服后继续使用,会损坏引申计,引申计用来测量弹性模量,如用一般的差动编码器测量,计算结果会和真实的弹性模量差一个数量级,由标距造成的,引伸计在测量中精度高,但是量程小,所以一般试验机进行拉伸压缩试验都不用引伸计,除非测量弹性模量和要求很高的精度时,而一般试验,一般的差动编码器测位移精度足够,引申计是用来测量变形部分延伸率的,如果不用引伸计就不能得到应力-应变曲线,因为此时得到的应变把拉伸机齿轮空转及位移和非测试部分的位移都算上了。但是不用引伸计还是可以得到抗拉强度的,另外对于有屈服平台的材料也能得到屈服强度,但是对于没有屈服平台就是连续屈服的材料就没办法得到屈服强度了。关于引伸计除了通产所见的机械引伸计外,目前比较流行的是激光引伸计,测试时有激光打在样品上作为测量位移的标定。这样就能测试机械引伸计所无法测的叫做post-uniform elongation的参量,即试样发生颈缩后到断裂前的延伸率。这个参量在表征带孔件冲压时扩孔率时非常重要。
拉伸试验, 金属虽然说每一个试验机厂家对金属拉伸都很熟悉,但是真正完全能够把标准以及标准后面的理由吃透的厂家并不多,所以现在每一个试验机厂家在指导用户完成金属拉伸试验的时候一般是从他们自己设备的能力出发,以最简单的方式来完成试验,比如全部以横梁位移的速度来完成整个试验过程。金属拉伸试验还是有很多细节问题非常值得我们重视。
首先是拉伸速度的问题。在弹性变形阶段,金属的变形量很小而拉伸载荷迅速增大。这时候如果以横梁位移控制来做拉伸试验,那么速度太快会导致整个弹性段很快就被冲过去。以弹性模量为200Gpa的普通钢材为例,如果标距为50mm的材料,在弹性段内如以10mm/min的速度进行拉伸试验,那么实际的应力速率为 200000N/mm2S-1×10mm/min×1min/60S×1/50mm=666N/mm2S-1
一般的钢材屈服强度就小于600Mpa,所以只需要1秒钟就把试样拉到了屈服,这个速度显然太快。所以在弹性段,一般都选择采用应力速率控制或者负荷控制。塑性较好的材料试样过了弹性段以后,载荷增加不大,而变形增加很快,所以为了防止拉伸速度过快,一般采用应变控制或者横梁位移控制。所以在GB228-2002里面建议了,“在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在规定的应力速率的范围内(材料弹性模量E/(N/mm2)<150000,应力速率控制范围为2―20(N/mm2)?s-1、材料弹性模量E/(N/mm2)≥ 150000,应力速率控制范围为6―60(N/mm2)?s-1。若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s~0.0025/s之间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。在塑性范围和直至规定强度(规定非比例延伸强度、规定总延伸强度和规定残余延伸
强度)应变速率不应超过0.0025/s。”。这里面有一个很关键的问题,就是应力速度与应变速度的切换点的问题。最好是在弹性段结束的点进行应:力速度到应变速度的切换。在切换的过程中要保证没有冲击、没有掉力。这是拉力试验机的一个非常关键的技术。其次是引伸计的装夹、跟踪与取下来的时机。对于钢材的拉伸的试验,如果要求取最大力下的总伸长(Agt),那么引伸计就必须跟踪到最大力以后再取下。对于薄板等拉断后冲击不大的试样,引伸计可以直接跟踪到试样断裂;但是对于拉力较大的试样,最好的办法是试验机拉伸到最大力以后开始保持横梁位置不动,等取下引伸计以后在把试样拉断。有的夹具在夹紧试样的时候会产生一个初始力,一定要把初始力消除以后再夹持引伸计,这样引伸计夹持的标距才是试样在自由状态下的原始标距。能够这么做试验的试验机不多,请您在选购和使用的时候注意这几点。 任何的材料在受到外力作用时都会产生变形。在受力的初始阶段,一般来说这种变形与受到的外力基本成线性的比例关系,这时若外力消失,材料的变形也将消失,恢复原状,这一阶段通常称为弹性阶段,物理学中的虎克定律,就是描述这一特性的基本定律。但当外力增大到一定程度后,变形与受到的外力将不再成线性比例关系,这时当外力消失后,材料的变形将不能完全消失,外型尺寸将不能完全恢复到原状,这一阶段称为塑性变形阶段。由于材料种类繁多,性能差异很大,弹性阶段与塑性阶段的过渡情况很复杂,通过和残余应力等指标作为材料弹性阶段与塑性阶段的转折点的指标来反应材料的过渡过程的性能,其中屈服点与非比例应力是最常用的指标。虽然屈服点与非比例应力同是反应材料弹性阶段与塑性阶段“转折点”的指标,但它们反应了不同过渡阶段特性的材料的特点,因此它们的定义不同,求取方法不同,所需设备也不完全相同。因此笔者将分别对这两个指标进行分析。本文首先分析屈服点的情况:
一切的产品与设备都是由各种不同性能的材料构成,它们在使用中会受到各种各样的外力作用,自然就会产生各种各样的变形,,但这种变形必须被限制在弹性范围之内,否则产品的形状将会发生永久变化,影响继续使用,设备的形状也将发生变化,轻则造成加工零部件精度等级下降,重则造成零部件报废,产生重大的质量事故。那么如何确保变形是在弹性范围内呢?从上面的分析已知材料的变形分为弹性变形与塑性变形两个阶段,只要找出这对已知材料的力学性能进行试验与理论分析,人们总结出了采用屈服点、非比例应力两个阶段的转折点,工程设计人员就可确保产品与设备的可靠运行。
从上面的描述,可以看出准确求取屈服点在材料力学性能试验中是非常重要的,在许多的时候,它的重要性甚至大于材料的极限强度值(极限强度是所有材料力学性能必需求取的指标之一),然而非常准确的求取它,在许多的时候又是一件不太容易的事。它受到许多因素的制约,归纳起来有:
* 夹具的影响;
* 试验机测控环节的影响;
* 结果处理软件的影响;
* 试验人员理论水平的影响等。
这其中的每一种影响都包含了不同的方面。下面逐一进行分析
一、 夹具的影响
这类影响在试验中发生的几率较高,主要表现为试样夹持部分打滑或试验机某些
力值传递环节间存在较大的间隙等因素,它在旧机器上出现的概率较大。由于机器在使用一段时间后,各相对运动部件间会产生磨损现象,使得摩擦系数明显降低,最直观的表现为夹块的鳞状尖峰被磨平,摩擦力大幅度的减小。当试样受力逐渐增大达到最大静摩擦力时,试样就会打滑,从而产生虚假屈服现象。如果以前使用该试验机所作试验屈服值正常,而现在所作试验屈服值明显偏低,且在某些较硬或者较脆的材料试验时现象尤为明显,则一般应首先考虑是这一原因。这时需及时进行设备的大修,消除间隙,更换夹块。
二、 试验机测控环节的影响
试验机测控环节是整个试验机的核心,随着技术的发展,目前这一环节基本上采用了各种电子电路实现自动测控。由于自动测控知识的深奥,结构的复杂,原理的不透明,一旦在产品的设计中考虑不周,就会对结果产生严重的影响,并且难以分析其原因。针对材料屈服点的求取最主要的有下列几点:
1、传感器放大器频带太窄
由于目前试验机上所采用的力值检测元件基本上为载荷传感器或压力传感器,而这两类传感器都为模拟小信号输出类型,在使用中必须进行信号放大。众所周知,在我们的环境中,存在着各种各样的电磁干扰信号,这种干扰信号会通过许多不同的渠道偶合到测量信号中一起被放大,结果使得有用信号被干扰信号淹没。为了从干扰信号中提取出有用信号,针对材料试验机的特点,一般在放大器中设置有低通滤波器。合理的设置低通滤波器的截止频率,将放大器的频带限制在一个适当的范围,就能使试验机的测量控制性能得到极大的提高。然而在现实中,人们往往将数据的稳定显示看的非常重要,而忽略了数据的真实性,将滤波器的截止频率设置的非常低。这样在充分滤掉干扰信号的同时,往往把有用信号也一起滤掉了。在日常生活中,我们常见的电子秤,数据很稳定,其原因之一就是它的频带很窄,干扰信号基本不能通过。这样设计的原因是电子秤称量的是稳态信号,对称量的过渡过程是不关心的,而材料试验机测量的是动态信号,它的频谱是非常宽的,若频带太窄,较高频率的信号就会被衰减或滤除,从而引起失真。对于屈服表现为力值多次上下波动的情况,这种失真是不允许的。就万能材料试验机而言,笔者认为这一频带最小也应大于10HZ,最好达到30HZ。在实际中,有时放大器的频带虽然达到了这一范围,但人们往往忽略了A/D转换器的频带宽度,以至于造成了实际的频带宽度小于设置频宽。以众多的试验机数据采集系统选用的AD7705、AD7703、AD7701等为例。当A/D转换器以“最高输出数据速率4KHZ”运行时,它的模拟输入处理电路达到最大的频带宽度10HZ。当以试验机最常用的100HZ的输出数据速率工作时,其模拟输入处理电路的实际带宽只有0.25HZ,这会把很多的有用信号给丢失,如屈服点的力值波动等。用这样的电路当然不能得到正确试验结果。
2、数据采集速率太低
严格来说这需要许多的专用测试仪器及专业人员来完成。但通过下面介绍的简单方法,可做出一个定性的认识。当一个系统的采样分辨率达到几万分之一以上,而显示数据依然没有波动或显示数据具有明显的滞后感觉时,基本可以确定它的通频带很窄或采样速率很低。除非特殊场合(如:校验试验机力值精度的高精度标定仪),否则在试验机上是不可使用的。
目前模拟信号的数据采集是通过A/D转换器来实现的。A/D转换器的种类很多,但
在试验机上采用最多的是∑-△型A/D转换器。这类转换器使用灵活,转换速率可动态调整,既可实现高速低精度的转换,又可实现低速高精度的转换。在试验机上由于对数据的采集速率要求不是太高,一般达每秒几十次到几百次就可满足需求,因而一般多采用较低的转换速率,以实现较高的测量精度。但在某些厂家生产的试验机上,为了追求较高的采样分辨率,以及极高的数据显示稳定性,而将采样速度降的很低,这是不可取的。因为当采样速度很低时,对高速变化的信号就无法实时准确采集。例如金属材料性能试验中,当材料发生屈服而力值上下波动时信号变化就是如此,以至于不能准确求出上下屈服点,导致试验失败,结果丢了西瓜捡芝麻。
那么如何判断一个系统的频带宽窄以及采样速率的高低呢?
3、控制方法使用不当
针对材料发生屈服时应力与应变的关系(发生屈服时,应力不变或产生上下波动,而应变则继续增大)国标推荐的控制模式为恒应变控制,而在屈服发生前的弹性阶段控制模式为恒应力控制,这在绝大多数试验机及某次试验中是很难完成的。因为它要求在刚出现屈服现象时改变控制模式,而试验的目的本身就是为了要求取屈服点,怎么可能以未知的结果作为条件进行控制切换呢?所以在现实中,一般都是用同一种控制模式来完成整个的试验的(即使使用不同的控制模式也很难在上屈服点切换,一般会选择超前一点)。对于使用恒位移控制(速度控制)的试验机,由于材料在弹性阶段的应力速率与应变速率成正比关系,只要选择合适的试验速度,全程采用速度控制就可兼容两个阶段的控制特性要求。但对于只有力控制一种模式的试验机,如果试验机的响应特别快(这是自动控制努力想要达到的目的),则屈服发生的过程时间就会非常短,如果数据采集的速度不够高,则就会丢失屈服值(原因第2点已说明),优异的控制性能反而变成了产生误差的原因。所以在选择试验机及控制方法时最好不要选择单一的载荷控制模式。
三、 结果处理软件的影响
目前生产的试验机绝大部分都配备了不同类型的计算机(如PC机,单片机等)),以完成标准或用户定义的各类数据测试。与过去广泛采用的图解法相比有了非常大的进步。然而由于标准的滞后,原有的部分定义,就显得不够明确。如屈服点的定义,只有定性的解释,而没有定量的说明,很不适应计算机自动处理的需求。这就造成了:
1、判断条件的各自设定
就屈服点而言(以金属拉伸GB/T 228-2002为例)标准是这样定义的:
“屈服强度:当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点,应区分上屈服强度和下屈服强度。
上屈服强度:试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
下屈服强度:在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力。”
*上下屈服强度的疑问:若材料出现上下屈服点,则必然出现力值的上下波动,但这个波动的幅度是多少呢?国标未作解释,若取的太小,可能将干扰误求为上下屈服点,若取得太大,则可能将部分上下屈服点丢失。目前为了解决这一难题,各厂家都想了许多的办法,如按材料进行分类定义“误差带”及“波动幅度”,这可以解决大部分的使用问题。但对不常见的材料及新材料的研究依然不能解决问题。为此部分厂家将“误差带”及“波动幅度”设计为用户自定义参数,这从理论上解决了问题,但对
使用者却提出了极高的要求。
这个定义在过去使用图解法时一般没有什么疑问,但在今天使用计算机处理数据时就产生了问题。
*屈服强度的疑问:如何理解“塑性变形发生而力不增加(保持恒定)”?由于各种干扰源的存在,即使材料在屈服阶段真的力值保持绝对恒定(这是不可能的),计算机所采集的数据也不会绝对保持恒定,这就需要给出一个允许的数据波动范围,由于国标未作定义,所以各个试验机生产厂家只好自行定义。由于条件的不统一,所求结果自然也就有所差异。
2、对下屈服点定义中“不计初始瞬时效应”的误解什么叫“初始瞬时效应”?它是如何产生,是否所有的试验都存在?这些问题国标都未作解释。所以在求取下屈服强度时绝大多数的情况都是丢掉了第一个“下峰点”的。笔者经过多方查阅资料,了解到“初始瞬时效应”是早期生产的通过摆锤测力的试验机所特有的一种现象,其原因是“惯性”作用的影响。既然不是所有的试验机都存在初始瞬时的效应,所以在求取结果时就不能一律丢掉第一个下峰点。但事实上,大部分的厂家的试验机处理程序都是丢掉了第一个下峰点的。
四、 试验人员的影响
在试验设备已确定的情况下,试验结果的优劣就完全取决于试验人员的综合素质。目前我国材料试验机的操作人员综合素质普遍不高,专业知识与理论水平普遍较为欠缺,再加上新概念、新名词的不断出现,使他们很难适应材料试验的需求。在材料屈服强度的求取上常出现如下的问题:
1、将金属材料的屈服点与塑料类的屈服点混淆
由于金属材料与塑料的性能相差很大,其屈服的定义也有所不同。如金属材料定义有屈服、上屈服、下屈服的概念。而塑料只定义有屈服的概念。另外,金属材料的屈服强度一定小于极限强度,而塑料的屈服可能小于极限强度,也可能等于极限强度(两者在曲线上为同一点)。由于对标准的不熟悉,往往在试验结果的输出方面产生一些不应有的错误,如将塑料的屈服概念(上屈服)作为金属材料的屈服概念(一般为下屈服)输出,或将无屈服的金属材料的最大强度按塑料的屈服强度定义类推作为金属材料屈服值输出,产生金属材料屈服值与最大值一致的笑话。
2、将非比例应力与屈服混为一谈
虽然非比例应力与屈服都是反应材料弹性阶段与塑性阶段的过渡状态的指标,但两者有着本质的不同。屈服是材料固有的性能,而非比例应力是通过人为规定的条件计算的结果,当材料存在屈服点时是无需求取非比例应力的,只有材料没有明显的屈服点时才求取非比例应力。部分试验人员对此理解不深,以为屈服点、上屈服、下屈服、非比例应力对每一个试验都存在,而且需全部求取。
3、将具有不连续屈服的趋势当作具有屈服点
国标对屈服的定义指出,当变形继续发生,而力保持不变或有波动时叫做屈服。但在某些材料中会发生这样一种现象,虽然变形继续发生,力值也继续增大,但力值的增大幅度却发生了由大到小再到大的过程。从曲线上看,有点象产生屈服的趋势,并不符合屈服时力值恒定的定义。正如在第三类影响中提到的,由于对“力值恒定”的条件没有定量指标规定,这时经常会产生这一现象是否是屈服,屈服值如何求取等问题的争论。
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