Page 22 - 理化检验-物理分册 2021年第六期

高怡斐, 等: 拉伸试验方法 A2 的横梁位移速率补偿方法

表 2 K 值的分散性( 相对标准偏差) 应变速率分量增速相对较快, 而且逐渐接近目标应

Tab 2 Dis p ersionofKvalue relativestandarddeviation % 变速率。
K 值的分散性( 相对标准偏差) 式( 25 ) 定义的 K 值, 其取值范围为 K≥1 , 较高
试验机型号
s e s y
的值表示试验机系统应变速率分量较大。 K =1 , 在

MTSC5.105 3.5 3.8
理论上表示试验机系统应变速率分量为零, 换句话
ZWICKZ600 0.7 0.7

说, 试验机系统刚度无限大, 柔度变形为零, 但在实
ZWICKZ250 1.1 3.3
一般性表示的 践上不可能存在刚度无限大或柔度为零的情况。但
根据前面关于横梁位移速率v c
式( 11 ) 和式( 26 ), 可以写出: 在金属材料拉伸试验中, 当试样呈现不连续的平台
· · m 1 S 0 屈服状态时, 在平台屈服范围内会出现 K =1 的情
( 33 )
v c1 = K 1 e p 1 L c= e p 1 +L c
M 1 况, 这是因为屈服平台区的应力 - 应变曲线的斜率 m
· · m 2 S 0 值为零而导致式( 11 ) 右边括号内第 1 项的值为零,
( 34 )
v c2 = K 2 e p 2 L c= e p 2 +L c
M 2 由此而产生横梁位移速率全部转移成平行长度的伸
便有: 长速率, 此时平行长度的应变速率与平行长度估计的
· · m 1 S 0 · · 。实际试验也已测试到平
( 35 ) 应变速率相同, 即e p=e L
K 1 e p 1 L c= e p 1 +L c c
M 1
台屈服区 K=1或 K≅1 情况。鉴于这种情况存在,
· · m 2 S 0
( 36 ) 对于呈现单一平台屈服状态的材料试验, 测定屈服强
K 2 e p 2 L c= e p 2 +L c
M 2
度时可以不做补偿横梁位移速率预备试验。
两式相除并化简
4.2 K 值补偿应用于弹性阶段以缩短试验总耗时
K 1 m 1 S 0 m 2 S 0
= +1 / +1 ( 37 ) 当感兴趣点是在弹性阶段, K 值一般都比屈服
K 2 M 1 L c M 2 L c
阶段的高许多, 所以对于该点的横梁位移速率补偿
根据表 2 试验数据分析得出的结论, 相同感兴
也高许多。这意味着在该点之前的试验耗时将缩短
趣点的 K 值近似一致相同。则有:
许多。如果以缩短试验耗时为目的, 建议预备试验
( 38 )
K 1 ≅K 2
的 80% 附
因此, 式( 37 ) 变为 时测试 K 值的点选在材料屈服强度R p 0.2
近处, 以便有足够区间能将横梁位移速率平滑转换
m 2 S 0
m 1 S 0
+1 / +1 = 1 ( 39 ) 至屈服阶段所需的横梁位移速率。
M 1 L c M 2 L c
4.3 K 值补偿方法和斜率补偿方法的优缺点
于是得到:
缺点: 两种方法都必须事前做预备试验, 在感兴
m 1 m 2
≅ ( 40 )
趣点测定 K 的值以便用于计算补偿横梁位移速率。
M 1 M 2
应用式( 40 ) 和( 38 ), 可以分别得到补偿横梁位 也就是说, 一批相同的试样, 第 1 根试样必须用于预
表示式, 见式( 16 ) 和式( 31 )。 备试验, 以获得补偿横梁位移速率数据用于同批其
移速率v c , c
余试样的试验。必须保持试样和试验设备相同, 两
4 讨论
者或其中之一改变需重新做预备试验。
4.1 K 值的变化趋向和取值范围 优点: ① 同批其余试样使用补偿横梁位移速率
采用方法 A2 进行的拉伸试验, 试验初始阶段 进行方法 A2 试验, 对于感兴趣点能起到改善应变
中 K 值处于较高的值, 随着试验的进行其值逐渐降 速率的效果, 即改善试样平行长度的应变速率与要
低, 如果呈现平台屈服, 其值接近 1 , 如果呈现连续 求的应变速率的接近度; ② 缩短试验总耗时, 提高试
附近其值呈现大于 1 。 验效率, 对于大生产的大批量试样的试验更有意义。
屈服, 例如在屈服强度 R p 0.2

试验最初始阶段 K 值较高, 是因为此阶段横梁位移 4. 国际标准ISO6892-1 : 2019 ( E ) 附录 F的修订建议
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较大部分用于消除试样链连接件之间的间隙, 造成 4.4.1 式( F.1 )、 式( F.2 ) 和式( F.3 ) 中的刚度 C M 修
平行长度的应变速率与目标应变速率相差较大。进 改为斜率 M

入屈服阶段 K 值较低, 甚至接近 1 , 是因为进入屈 国际标准ISO6892-1 : 2019 ( E ) 的附录 F 仍有未
服阶段, 力的增加速率比弹性直线阶段的低, 试验机 说清楚的问题。附录中式( F.1 )、 式( F.2 ) 和式( F.3 )
系统的应变速率分量增速相对降低, 而平行长度的 中的量 C M 代表的应是斜率( 即试验机系统的 F-δ M
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