課堂|一文看懂拉力測試機的拉伸試驗
一、拉力測試機拉伸試驗的目的：
1）為了應用而選擇特定材料或物品
2）預測材料在使用的正常和極端施力的型態。
3）確認是否符合規範、法規或合同的要求。
4）決定新產品開發是否有望成功：概念證明。
5）證明提出專利的實用性。
6）為其他科學、工程和品質保證提供標準數據。
7）提供基礎的技術通信。
8）用於比較幾種選擇的方法。
9）提供訴訟程序的證據。
二、拉力測試機拉伸試驗的原理：
拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。拉伸試驗可測定材料的一係列強度指標和塑性指標彈性極限、伸長率、彈性模量、泊鬆比、比例極限、麵積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。
拉伸試驗可測定材料的一係列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘餘塑性變形為 0.2%時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值，稱抗拉強度或強度極限，用σb（帕）表示。 塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷麵收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷後,總伸長度同原始長度比值的百分數,用δ表示。斷麵收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷後，斷麵縮小的麵積同原截麵麵積比值的百分數，用ψ表示。 條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率 δ和斷麵收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。 試驗方法 拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截麵的，也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品一般不需要加工而保持其全截麵進行試驗。試樣製備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響，並保證一定的光潔度。
三、拉力測試機拉伸試驗的標準：
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力測試機拉伸試驗的試樣：
A. 圓型肩部使用螺紋固定
B. 圓型肩部使用圓形夾頭以及鋸齒墊片固定
C. 圓型肩部使用分離環固定
D. 平肩部使用鋸齒夾頭
E. 平肩部使用洞－銷聯接
1、常規參數設置
常規參數設置區如圖所示：軟件程序自動調出最後一次保存的參數，並填寫到列表中。自動計算試驗編號，用戶填寫完成所有的參數後單擊確定按鈕，進入試驗界麵。注意：若試樣個數不是 5 個，請將試樣個數填到編輯框中。
2、試樣參數設置
首先準備試樣，試樣上必須標出確定標距的標記，標記離試樣的中心點距離大致相等。標距精度要求 1%，標線不能刻劃、衝刻或壓印在試樣上，以免受試材料損壞，應采用對受試材料無影響的標記物質，而且所畫的平行線要盡量細。
試樣不能扭曲，成對的平行麵間要相互垂直，表麵和邊沿不能有劃痕、坑洞、汙跡和毛刺。如不符合要求，應舍棄或在試驗前機加工到合適尺寸或外形。測量試樣尺寸，並將其填寫到軟件的試樣參數中。
試樣參數配置區如圖所示：
單擊要編輯的試樣序號，然後在列表中直接修改試樣參數值，如果我們要刪除某一個試樣，首先選中該試樣，然後單擊鼠標右鍵，然後選擇“刪除選擇試樣”即可；添加試樣可通過右鍵菜單中的“添加試樣”實現。
3、控製試驗
控製參數在控製台中設置，拉伸試驗控製台如圖所示：
“啟動”：係統按照設定的速度和選擇的引伸計進行試驗控製，直到試驗結束。
“停止”：終止試驗進行
“校零”：清除位移與負荷。
“返車”：試驗結束後有效，橫梁返回到試驗啟動前位置。
1）選擇傳感器
試驗的最大負荷應該在傳感器測量範圍的 2%-100%之內；在試驗前，選擇適當傳感器。
安裝傳感器前先斷掉拉力機的電源，然後連接傳感器信號線到拉力機的插頭上，接通電源，調整橫梁位置，並將傳感器固定到橫梁上，安裝夾具，通過調整橫梁上方的緊固螺母，使夾具中心線重合；
2）裝夾試樣
若拉伸夾具尚未安裝，首先更換拉伸夾具，鎖緊連結部位的鎖緊螺母。然後點“清零”按鈕進行力值、位移清零；最後安裝試樣
首先將橫梁調整到合適位置，將試樣放入上下夾具的卡牙中心部位，轉動把手旋緊上夾具，再旋緊下夾具；盡量防止試樣相對夾具滑動。夾持係統不能使試樣在夾具處引起過早破壞。
注意：試樣的軸線應與拉伸方向一致，旋緊鎖緊螺母。如果不使用引伸計做試驗，試驗機軟件係統將根據夾具間距計算伸長率和彈性模量，因此請保證夾具間距和試樣參數。
若使用引伸計，請將引伸計夾頭夾持在標線位置上，如下圖所示；並在控製台窗口上選中引伸計（Y 向引伸計操作方法與大變形引伸計相同 ）
3）試驗速度
試驗速度選擇根據產品標準或協商確定，如無特殊要求，速度選擇應能使試樣在 5分鍾內斷裂。若所需的試驗速度未在列表中列出，使用鍵盤輸入即可。
注：測量彈性模量時，試驗速度應盡可能使應變速率接近 1 分鍾 1%標距。如：標距為50mm，夾具間距為 115mm 的試樣，在測量彈性模量時速度宜選用 1mm/min。
4）控製參數
啟動試驗前，請檢查上限位位置，並將其調整到適當位置（試樣最大斷裂伸長區以外，防止遇到限位停車）。若啟動試驗前，試樣受力較大，請單擊“調節”按鈕進行橫梁調節，調節完成後，單擊“啟動”按鈕，啟動試驗，此時試驗機按照設定的試驗速度向上運動，對試樣進行縱向拉伸，試樣斷裂、遇到上限位或傳感器超量程時停車。
注：在肩部斷裂或肩部彎曲擴展到整個肩寬的啞鈴型試樣，應作廢，另取試樣重做。
6）試驗報告
點擊“試驗報告”按鈕，進入試驗報告界麵如圖所示，可以查看試驗報告，設置打印選項等；
單擊“上一頁”“下一頁”按鈕，進行翻頁察看報告；
4、導出試驗報告
刪除試驗記錄：先選中試驗記錄，然後單擊“刪除”按鈕。若同時刪除多條試驗記錄，按住 shift 鍵，選擇要刪除的條目，然後單擊“刪除”按鈕。
1）為了應用而選擇特定材料或物品
2）預測材料在使用的正常和極端施力的型態。
3）確認是否符合規範、法規或合同的要求。
4）決定新產品開發是否有望成功：概念證明。
5）證明提出專利的實用性。
6）為其他科學、工程和品質保證提供標準數據。
7）提供基礎的技術通信。
8）用於比較幾種選擇的方法。
9）提供訴訟程序的證據。
二、拉力測試機拉伸試驗的原理：
拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。拉伸試驗可測定材料的一係列強度指標和塑性指標彈性極限、伸長率、彈性模量、泊鬆比、比例極限、麵積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。
拉伸試驗可測定材料的一係列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘餘塑性變形為 0.2%時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值，稱抗拉強度或強度極限，用σb（帕）表示。 塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷麵收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷後,總伸長度同原始長度比值的百分數,用δ表示。斷麵收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷後，斷麵縮小的麵積同原截麵麵積比值的百分數，用ψ表示。 條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率 δ和斷麵收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。 試驗方法 拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截麵的，也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品一般不需要加工而保持其全截麵進行試驗。試樣製備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響，並保證一定的光潔度。
三、拉力測試機拉伸試驗的標準：
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力測試機拉伸試驗的試樣：
如何準備試件取決於測試目的、試驗方法或規範。試件通常是一個標準化的截麵。試片分為肩部及標距（中央部分）：肩部較大，以容易使機器夾持；中央部分具有較小橫截麵，故變形和破壞可在這個區域發生。通過使用非常相似的試件，可以找到試驗機的可重複性。
各種試件肩部夾持型式：
A至C為圓型肩部試件；D 和 E 為平肩部試件A. 圓型肩部使用螺紋固定
B. 圓型肩部使用圓形夾頭以及鋸齒墊片固定
C. 圓型肩部使用分離環固定
D. 平肩部使用鋸齒夾頭
E. 平肩部使用洞－銷聯接
五、拉力測試機拉伸試驗的具體步驟：
現在我們以蘇州K8凯发 引领业界儀器有限公司生產的20KG拉力測試機為例，介紹如何使用拉力測試機做拉伸性能試驗。拉伸性能試驗是試樣在沿其縱向軸以恒速拉伸直到斷裂或應力（負荷）或應變（伸長率）到達預定值；測量在這一過程中試樣所受的負荷和伸長率。單擊工具欄中的“新建”按鈕，或從菜單中選擇“新試驗”菜單項，出現如圖所示對話框，選擇拉伸試驗；單擊“新試驗”按鈕，進入程序界麵。
：新建按鈕
1、常規參數設置
常規參數設置區如圖所示：軟件程序自動調出最後一次保存的參數，並填寫到列表中。自動計算試驗編號，用戶填寫完成所有的參數後單擊確定按鈕，進入試驗界麵。注意：若試樣個數不是 5 個，請將試樣個數填到編輯框中。
2、試樣參數設置
首先準備試樣，試樣上必須標出確定標距的標記，標記離試樣的中心點距離大致相等。標距精度要求 1%，標線不能刻劃、衝刻或壓印在試樣上，以免受試材料損壞，應采用對受試材料無影響的標記物質，而且所畫的平行線要盡量細。
試樣不能扭曲，成對的平行麵間要相互垂直，表麵和邊沿不能有劃痕、坑洞、汙跡和毛刺。如不符合要求，應舍棄或在試驗前機加工到合適尺寸或外形。測量試樣尺寸，並將其填寫到軟件的試樣參數中。
試樣參數配置區如圖所示：
單擊要編輯的試樣序號，然後在列表中直接修改試樣參數值，如果我們要刪除某一個試樣，首先選中該試樣，然後單擊鼠標右鍵，然後選擇“刪除選擇試樣”即可；添加試樣可通過右鍵菜單中的“添加試樣”實現。
3、控製試驗
控製參數在控製台中設置，拉伸試驗控製台如圖所示：
“啟動”：係統按照設定的速度和選擇的引伸計進行試驗控製，直到試驗結束。
“停止”：終止試驗進行
“校零”：清除位移與負荷。
“返車”：試驗結束後有效，橫梁返回到試驗啟動前位置。
1）選擇傳感器
試驗的最大負荷應該在傳感器測量範圍的 2%-100%之內；在試驗前，選擇適當傳感器。
安裝傳感器前先斷掉拉力機的電源，然後連接傳感器信號線到拉力機的插頭上，接通電源，調整橫梁位置，並將傳感器固定到橫梁上，安裝夾具，通過調整橫梁上方的緊固螺母，使夾具中心線重合；
2）裝夾試樣
若拉伸夾具尚未安裝，首先更換拉伸夾具，鎖緊連結部位的鎖緊螺母。然後點“清零”按鈕進行力值、位移清零；最後安裝試樣
首先將橫梁調整到合適位置，將試樣放入上下夾具的卡牙中心部位，轉動把手旋緊上夾具，再旋緊下夾具；盡量防止試樣相對夾具滑動。夾持係統不能使試樣在夾具處引起過早破壞。
注意：試樣的軸線應與拉伸方向一致，旋緊鎖緊螺母。如果不使用引伸計做試驗，試驗機軟件係統將根據夾具間距計算伸長率和彈性模量，因此請保證夾具間距和試樣參數。
若使用引伸計，請將引伸計夾頭夾持在標線位置上，如下圖所示；並在控製台窗口上選中引伸計（Y 向引伸計操作方法與大變形引伸計相同 ）
3）試驗速度
試驗速度選擇根據產品標準或協商確定，如無特殊要求，速度選擇應能使試樣在 5分鍾內斷裂。若所需的試驗速度未在列表中列出，使用鍵盤輸入即可。
注：測量彈性模量時，試驗速度應盡可能使應變速率接近 1 分鍾 1%標距。如：標距為50mm，夾具間距為 115mm 的試樣，在測量彈性模量時速度宜選用 1mm/min。
4）控製參數
啟動試驗前，請檢查上限位位置，並將其調整到適當位置（試樣最大斷裂伸長區以外，防止遇到限位停車）。若啟動試驗前，試樣受力較大，請單擊“調節”按鈕進行橫梁調節，調節完成後，單擊“啟動”按鈕，啟動試驗，此時試驗機按照設定的試驗速度向上運動，對試樣進行縱向拉伸，試樣斷裂、遇到上限位或傳感器超量程時停車。
注：在肩部斷裂或肩部彎曲擴展到整個肩寬的啞鈴型試樣，應作廢，另取試樣重做。
試驗結束後，自動計算試驗結果並顯示在如下圖所示列表中：
橫梁調節按鈕：
你可以重新計算試驗結果：在需要重新計算的試樣行上單擊鼠標右鍵，出現“計算結果”菜單項，單擊“計算結果”，軟件自動重新計算結果。試驗完成後，點“保存”按鈕保存試驗機記錄；試驗結束後，單擊返車按鈕，回到試驗啟動的初始位置。
保存：
5）曲線參數設置界麵如圖所示：
該界麵中我們選擇曲線類型：如：負荷-位移曲線、應力-應變曲線、力-時間；位移-時間曲線等等，通過位移-時間曲線我們可以觀察試驗速度的精確度，單擊色塊修改該曲線顏色，如圖所示：6）試驗報告
點擊“試驗報告”按鈕，進入試驗報告界麵如圖所示，可以查看試驗報告，設置打印選項等；
單擊“上一頁”“下一頁”按鈕，進行翻頁察看報告；
4、導出試驗報告
將試驗報告導出到網頁文件或 Excel 中，便於修改和發布：單擊“網頁文件或EXCEL”按鈕，在如下圖所示界麵中選擇導出類型，填寫文件名，然後點擊“保存”按鈕，數據導出後自動打開顯示。
網頁文件或EXCEL：
單擊工具條上的“打開記錄”按鈕，或選擇“文件”菜單的“打開記錄”菜單項，調出打開對話框；選擇拉伸試驗類型，在列表選擇試驗記錄，然後單擊“打開”按鈕，或雙擊該條目，打開該試驗記錄。
打開記錄：
刪除試驗記錄：先選中試驗記錄，然後單擊“刪除”按鈕。若同時刪除多條試驗記錄，按住 shift 鍵，選擇要刪除的條目，然後單擊“刪除”按鈕。
