金屬材料拉伸試驗基礎知識

拉伸試驗是金屬力學試驗中基本的試驗。通過拉伸試驗獲得的拉伸力學性能是工程材料的基本力學性能，拉伸試驗的基本目的就在于此。

S1為瞬時橫截面積；L1為瞬時長度。將式（1-3）中S1代替式（1-1）中的ST，得到：…………（1-4）；

實際應用中通常采用工程應力。按照GB/T10623-2008的定義，按原始橫截面積計算的軸向應力稱為工程應力（而在施加力方向上的應力分量稱為軸向應力），簡稱應力。

通過拉伸試驗可以評定金屬材料的彈性性能、強度性能、延性性能等方面多種性能參數。為金屬材料檢驗、研制和開發新材料、改進材料限度地發揮材料潛力、進行金屬材料制件的失效分析、確定金屬材料制件的合理設計、制造、安全和維護提供依據，也為選材和控制提供重要依據。

因外力作用而發生變形的試樣，同時亦導致其內部各質點間相互作用而產生抵抗這種變形的內力。

顯然，在計算應力時，用試樣實際瞬時橫截面積或受力前的原始橫截面積，其結果會不同。GB/T10623-2008《金屬材料 力學性能試驗術語》的定義。

e為工程應變；式（1-4）為真應力與工程應力的關系。在測定金屬拉伸硬化指數n時，在計算中用到此關系式。

在拉伸試驗中試樣處于均勻延伸狀態下，真應力與工程應力有固定關系。通過假定試樣變形時體積保持不變，可以寫出如下關系：；那么…………（1-3）；

與真應力相比較，用工程應力表示的內力強度不如真應力的準確。但在金屬材料的彈性范圍內，或總應變不大的情況下，工作應力的誤差不大，對于大多數工程實際來說準確度是足夠的。

內力在橫截面上均勻分布。為了便于比較幾何相似的試樣的內力強度，需要引入一個力學參量，作為比較的基礎。

力學性能的判據是表征和判定金屬力學性能所用的指標和依據，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平，是評定金屬材料的重要依據。

二、拉伸試驗力學參量

金屬力學性能正是材料承受外載荷而不發生失效的能力。

1.應力：一根原始橫截面積為So、長度為Lo的直桿試樣，若在其兩端施加拉力F，在力的作用下發生變形，軸向延伸和橫向縮短，如圖1-1所示。

在圖1-1的情況下，作用力通過直桿試樣的橫截面中心，橫截面上內力的合力與外作用力F大小相等，方向相反。

按照瞬時橫截面積計算的軸向應力稱為真應力，用公式（1-1）表示：；式中：為真應力；F為橫截面上承受的力；ST為實際的瞬時橫截面積。

雖然用真應力表示內力強度是準確的方法，但在實際中，由于隨著外力的變化試樣橫截面積也隨之變化，因此，式（1-1）表示的真應力不便于工作實際的使用。

這個力學參量就是“應力"。應力定義為單位面積上的內力。一般用符號表示，單位用MPa表示。

用式（1-2）表示：………………（1-2）；——為工程應力；F為橫截面上承受的力；So為原始橫截面積。

按照上述定義，應力與作用力和受力的橫截面積大小相關。圖1-1中受外力作用的試樣，作用力變化時，由于縱向延伸和橫向縮短，實際上瞬時橫截面積也隨之變化。

金屬材料拉伸試驗的目的和意義，金屬材料受外力作用時會表現出各種不同的行為，呈現出彈性與非彈性反應相關或涉及應力-應變關系的力學特性。

影響金屬材料拉伸力學性能測定的因素很多，為了限制和減小因素的影響，以便測出可供分析對比和利用的各種性能，拉伸試驗必須標準化、通用化并與國際接軌。更好地促進技術的發展和交流。