Page 31 - 理化检验-物理分册 2021年第六期
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敬仕煜, 等: 横梁位移模式下的拉伸试验速率控制与验证测试方案


            的塑性段, 其理论根源是错误的。                                   场合如核电领域, 要求苛刻的应力速率控制, 验证测
            2.3  验证测试方案的建立                                     试方案将会非常有用。
                 速率控制的最终目标, 是使试样平行段 ( 考核                      2.4  效果评价
            段) 应变速率符合预期, 确保受速率影响的力学性能                              笔者对两台试验机建立了系列验证测试方案,
            数据结果真实。然而工程实践中, 试验室通常仅考                            目前已完成约 220 个室温拉伸试样, 约 90 个短时高
            虑名义速率是否满足标准要求, 而鲜有关注试样上                            温拉伸试样, 主要涉及碳钢和低合金钢、 奥氏体不锈
            的应变速率。造成这一局面的根本原因, 是缺乏简                            钢。从结果看, 应变速率控制情况良好, 即使同一类
            便易行且行之有效的速率控制手段, 实属无奈。                             型不同强度级别的材料, 亦未发现明显偏离。
                 演示试验证实, 阶梯状的名义速率平台对应了                             实践表明, 验证测试方案可大幅度提高横梁位
            阶梯状的试样上应变速率平台。其间, 虽然存在柔                            移模式下的应变速率控制水平, 实现接近于引伸计
            性反噬现象干扰, 但备受关注、 且受应变速率影响最                          反馈模式的速率控制精度。通过建立系列的验证测

            大的屈服强度测定, 例如经常测试的规定塑性延伸                            试方案, 可替代 GB / T228.1-2010 中的试验机刚

                     , 仍位于应变速率平台范围, 如图 2c ) 和                  度修正。
            强度 R p 0.2

            图 3c ) 所示。
                                                              3  结束语
                 柔性反噬现象对试样上应变速率的影响程度,
            取决于材料的应力 - 应变曲线特征。强烈的柔性反                               横梁位移应变速率控制模式下, 名义速率与试
            噬现象, 如脉冲状应变速率, 经常发生于锯齿状屈服                          样上应变速率之间存在差异, 归因于试验装置柔性。
            平台[ 如图 2a )] 或明显下屈服的连续屈服材料, 而                      通过建立验证测试方案, 于试验前调整名义速率以

                                                               改变试样上应变速率, 满意后固化为作业文件, 可以
            这类材料的屈服特征明显, 受速 率波动影响不大。
            同样, 抗拉强度附近的柔性反噬现象, 主要发生于抗                          解决横梁位移模式的应变速率控制难题, 改变试验
            拉强度测定之后, 且由于应变速率对抗拉强度影响                            人员认为其速率控制粗糙的印象。实践证实, 验证
                                                               测试方案可大幅度提高横梁位移下的应变速率控制
            较小, 亦不必过于关注。
                 总而言之, 测定屈服强度和抗拉强度时, 试样上                       水平, 实现接近于引伸计反馈应变速率控制模式的

            应变速率呈平台状, 较为稳定, 这为横梁位移模式下                          精度。该方法具有可操作性, 可替代 GB / T228.1-
                                                              2010 中的试验机刚度修正。
            的应变速率控制奠定了基础条件。
                 归纳上述分析, 可建立测试验证方案。具体是,                        参考文献:
            针对某一类材料、 特定试验机以及目标速率, 通过调
                                                                [ 1 ]   孙绍广, 于秀娥, 苏洪英, 等 . 拉伸试验速率控 制 模 式
            整名义速率去改变试样上应变速率, 满意后予以固
                                                                    及试验速率的选择[ J ] . 理化检验( 物理分 册), 2013 ,
            化, 称之为验证测试方案, 可用于同类材料、 相似试
                                                                    49 ( 8 ): 497-500.
            样的日常 测试。例如: 演示试验的方案, 即 适用于
                                                                [ 2 ]   李和平 . 对金 属 材 料 室 温 拉 伸 试 验 方 法 标 准 GB / T
            C45.305 试验机 + 碳钢和低合金钢类 + 双头螺纹拉                          228.1-2010 及ISO6892-1 : 2016 的修订建议[ J ] . 理

            伸试样的室温拉伸试验。
                                                                    化检验( 物理分册), 2018 , 54 ( 9 ): 621-628.
                 验证测试方案的本质, 是修正试验装置的刚度                          [ 3 ]   王丽英 . 拉伸试验速率应用的分析与探讨[ J ] . 理化检
            影响。凡是可能导致试验装置刚度改变的重 要因                                  验( 物理分册), 2014 , 50 ( 4 ): 235-238.
            素, 均应考虑建立专门的验证测试方案。例如, ① 按                          [ 4 ]   李和平, 周星, 沈佳谊, 等 . 对金属材料拉伸试 验 方 法
            材料类别, 可分为低合金钢、 不锈钢等; ② 按试验温                             标准中推 荐 应 变 控 制 和 刚 度 修 正 方 法 的 验 证 分 析
            度, 可分为室温、 高温、 低温等; ③ 其他重要因素, 如                          [ J ] . 理化检验( 物理分册), 2014 , 50 ( 2 ): 75-82.
                                                                [ 5 ]   赵美兰, 王洪涛, 邱亮, 等 . 横梁位移速率控制 拉 伸 试
            夹持方式、 试样大小等。
                                                                    验速率 的 解 读 与 实 践 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册 ),
                 顺便指出, 按演示试验提供的思路和方法, 亦可
                                                                    2014 , 50 ( 4 ): 239-245.
            建立针对应力速率控制的验证测试方案。所不同的
                                                                [ 6 ]   李华卫, 王承忠 . 基于拉伸变形本质行为的试验方法
            是应力速率控制为应力和应变的综合控制                     [ 5 ] , 需要
                                                                    探讨[ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册 ), 2018 , 54 ( 4 ): 239-
            先获得弹性阶段后半段的试样上应力速率, 且把对
                                                                    243.
            应横梁位移速率保持到屈服强度测定之后。在某些                                                               ( 下转第 20 页)
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