课堂|一文看懂拉力测试机的拉伸试验
一、拉力测试机拉伸试验的目的：
1）为了应用而选择特定材料或物品
2）预测材料在使用的正常和极端施力的型态。
3）确认是否符合规范、法规或合同的要求。
4）决定新产品开发是否有望成功：概念证明。
5）证明提出专利的实用性。
6）为其他科学、工程和品质保证提供标准数据。
7）提供基础的技术通信。
8）用于比较几种选择的方法。
9）提供诉讼程序的证据。
二、拉力测试机拉伸试验的原理：
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标弹性极限、伸长率、弹性模量、泊松比、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS（帕）表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为 0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2 表示。材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb（帕）表示。 塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。延伸率又叫伸长率,是指材料试样受拉伸载荷折断后,总伸长度同原始长度比值的百分数,用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数，用ψ表示。 条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率 δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。 试验方法 拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。
三、拉力测试机拉伸试验的标准：
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力测试机拉伸试验的试样：
A. 圆型肩部使用螺纹固定
B. 圆型肩部使用圆形夹头以及锯齿垫片固定
C. 圆型肩部使用分离环固定
D. 平肩部使用锯齿夹头
E. 平肩部使用洞－销联接
1、常规参数设置
常规参数设置区如图所示：软件程序自动调出最后一次保存的参数，并填写到列表中。自动计算试验编号，用户填写完成所有的参数后单击确定按钮，进入试验界面。注意：若试样个数不是 5 个，请将试样个数填到编辑框中。
2、试样参数设置
首先准备试样，试样上必须标出确定标距的标记，标记离试样的中心点距离大致相等。标距精度要求 1%，标线不能刻划、冲刻或压印在试样上，以免受试材料损坏，应采用对受试材料无影响的标记物质，而且所画的平行线要尽量细。
试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿不能有划痕、坑洞、污迹和毛刺。如不符合要求，应舍弃或在试验前机加工到合适尺寸或外形。测量试样尺寸，并将其填写到软件的试样参数中。
试样参数配置区如图所示：
单击要编辑的试样序号，然后在列表中直接修改试样参数值，如果我们要删除某一个试样，首先选中该试样，然后单击鼠标右键，然后选择“删除选择试样”即可；添加试样可通过右键菜单中的“添加试样”实现。
3、控制试验
控制参数在控制台中设置，拉伸试验控制台如图所示：
“启动”：系统按照设定的速度和选择的引伸计进行试验控制，直到试验结束。
“停止”：终止试验进行
“校零”：清除位移与负荷。
“返车”：试验结束后有效，横梁返回到试验启动前位置。
1）选择传感器
试验的最大负荷应该在传感器测量范围的 2%-100%之内；在试验前，选择适当传感器。
安装传感器前先断掉拉力机的电源，然后连接传感器信号线到拉力机的插头上，接通电源，调整横梁位置，并将传感器固定到横梁上，安装夹具，通过调整横梁上方的紧固螺母，使夹具中心线重合；
2）装夹试样
若拉伸夹具尚未安装，首先更换拉伸夹具，锁紧连结部位的锁紧螺母。然后点“清零”按钮进行力值、位移清零；最后安装试样
首先将横梁调整到合适位置，将试样放入上下夹具的卡牙中心部位，转动把手旋紧上夹具，再旋紧下夹具；尽量防止试样相对夹具滑动。夹持系统不能使试样在夹具处引起过早破坏。
注意：试样的轴线应与拉伸方向一致，旋紧锁紧螺母。如果不使用引伸计做试验，试验机软件系统将根据夹具间距计算伸长率和弹性模量，因此请保证夹具间距和试样参数。
若使用引伸计，请将引伸计夹头夹持在标线位置上，如下图所示；并在控制台窗口上选中引伸计（Y 向引伸计操作方法与大变形引伸计相同 ）
3）试验速度
试验速度选择根据产品标准或协商确定，如无特殊要求，速度选择应能使试样在 5分钟内断裂。若所需的试验速度未在列表中列出，使用键盘输入即可。
注：测量弹性模量时，试验速度应尽可能使应变速率接近 1 分钟 1%标距。如：标距为50mm，夹具间距为 115mm 的试样，在测量弹性模量时速度宜选用 1mm/min。
4）控制参数
启动试验前，请检查上限位位置，并将其调整到适当位置（试样最大断裂伸长区以外，防止遇到限位停车）。若启动试验前，试样受力较大，请单击“调节”按钮进行横梁调节，调节完成后，单击“启动”按钮，启动试验，此时试验机按照设定的试验速度向上运动，对试样进行纵向拉伸，试样断裂、遇到上限位或传感器超量程时停车。
注：在肩部断裂或肩部弯曲扩展到整个肩宽的哑铃型试样，应作废，另取试样重做。
6）试验报告
点击“试验报告”按钮，进入试验报告界面如图所示，可以查看试验报告，设置打印选项等；
单击“上一页”“下一页”按钮，进行翻页察看报告；
4、导出试验报告
删除试验记录：先选中试验记录，然后单击“删除”按钮。若同时删除多条试验记录，按住 shift 键，选择要删除的条目，然后单击“删除”按钮。
1）为了应用而选择特定材料或物品
2）预测材料在使用的正常和极端施力的型态。
3）确认是否符合规范、法规或合同的要求。
4）决定新产品开发是否有望成功：概念证明。
5）证明提出专利的实用性。
6）为其他科学、工程和品质保证提供标准数据。
7）提供基础的技术通信。
8）用于比较几种选择的方法。
9）提供诉讼程序的证据。
二、拉力测试机拉伸试验的原理：
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标弹性极限、伸长率、弹性模量、泊松比、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS（帕）表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为 0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2 表示。材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb（帕）表示。 塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。延伸率又叫伸长率,是指材料试样受拉伸载荷折断后,总伸长度同原始长度比值的百分数,用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数，用ψ表示。 条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率 δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。 试验方法 拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。
三、拉力测试机拉伸试验的标准：
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力测试机拉伸试验的试样：
如何准备试件取决于测试目的、试验方法或规范。试件通常是一个标准化的截面。试片分为肩部及标距（中央部分）：肩部较大，以容易使机器夹持；中央部分具有较小横截面，故变形和破坏可在这个区域发生。通过使用非常相似的试件，可以找到试验机的可重复性。
各种试件肩部夹持型式：
A至C为圆型肩部试件；D 和 E 为平肩部试件A. 圆型肩部使用螺纹固定
B. 圆型肩部使用圆形夹头以及锯齿垫片固定
C. 圆型肩部使用分离环固定
D. 平肩部使用锯齿夹头
E. 平肩部使用洞－销联接
五、拉力测试机拉伸试验的具体步骤：
现在我们以苏州科准仪器有限公司生产的20KG拉力测试机为例，介绍如何使用拉力测试机做拉伸性能试验。拉伸性能试验是试样在沿其纵向轴以恒速拉伸直到断裂或应力（负荷）或应变（伸长率）到达预定值；测量在这一过程中试样所受的负荷和伸长率。单击工具栏中的“新建”按钮，或从菜单中选择“新试验”菜单项，出现如图所示对话框，选择拉伸试验；单击“新试验”按钮，进入程序界面。
：新建按钮
1、常规参数设置
常规参数设置区如图所示：软件程序自动调出最后一次保存的参数，并填写到列表中。自动计算试验编号，用户填写完成所有的参数后单击确定按钮，进入试验界面。注意：若试样个数不是 5 个，请将试样个数填到编辑框中。
2、试样参数设置
首先准备试样，试样上必须标出确定标距的标记，标记离试样的中心点距离大致相等。标距精度要求 1%，标线不能刻划、冲刻或压印在试样上，以免受试材料损坏，应采用对受试材料无影响的标记物质，而且所画的平行线要尽量细。
试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿不能有划痕、坑洞、污迹和毛刺。如不符合要求，应舍弃或在试验前机加工到合适尺寸或外形。测量试样尺寸，并将其填写到软件的试样参数中。
试样参数配置区如图所示：
单击要编辑的试样序号，然后在列表中直接修改试样参数值，如果我们要删除某一个试样，首先选中该试样，然后单击鼠标右键，然后选择“删除选择试样”即可；添加试样可通过右键菜单中的“添加试样”实现。
3、控制试验
控制参数在控制台中设置，拉伸试验控制台如图所示：
“启动”：系统按照设定的速度和选择的引伸计进行试验控制，直到试验结束。
“停止”：终止试验进行
“校零”：清除位移与负荷。
“返车”：试验结束后有效，横梁返回到试验启动前位置。
1）选择传感器
试验的最大负荷应该在传感器测量范围的 2%-100%之内；在试验前，选择适当传感器。
安装传感器前先断掉拉力机的电源，然后连接传感器信号线到拉力机的插头上，接通电源，调整横梁位置，并将传感器固定到横梁上，安装夹具，通过调整横梁上方的紧固螺母，使夹具中心线重合；
2）装夹试样
若拉伸夹具尚未安装，首先更换拉伸夹具，锁紧连结部位的锁紧螺母。然后点“清零”按钮进行力值、位移清零；最后安装试样
首先将横梁调整到合适位置，将试样放入上下夹具的卡牙中心部位，转动把手旋紧上夹具，再旋紧下夹具；尽量防止试样相对夹具滑动。夹持系统不能使试样在夹具处引起过早破坏。
注意：试样的轴线应与拉伸方向一致，旋紧锁紧螺母。如果不使用引伸计做试验，试验机软件系统将根据夹具间距计算伸长率和弹性模量，因此请保证夹具间距和试样参数。
若使用引伸计，请将引伸计夹头夹持在标线位置上，如下图所示；并在控制台窗口上选中引伸计（Y 向引伸计操作方法与大变形引伸计相同 ）
3）试验速度
试验速度选择根据产品标准或协商确定，如无特殊要求，速度选择应能使试样在 5分钟内断裂。若所需的试验速度未在列表中列出，使用键盘输入即可。
注：测量弹性模量时，试验速度应尽可能使应变速率接近 1 分钟 1%标距。如：标距为50mm，夹具间距为 115mm 的试样，在测量弹性模量时速度宜选用 1mm/min。
4）控制参数
启动试验前，请检查上限位位置，并将其调整到适当位置（试样最大断裂伸长区以外，防止遇到限位停车）。若启动试验前，试样受力较大，请单击“调节”按钮进行横梁调节，调节完成后，单击“启动”按钮，启动试验，此时试验机按照设定的试验速度向上运动，对试样进行纵向拉伸，试样断裂、遇到上限位或传感器超量程时停车。
注：在肩部断裂或肩部弯曲扩展到整个肩宽的哑铃型试样，应作废，另取试样重做。
试验结束后，自动计算试验结果并显示在如下图所示列表中：
横梁调节按钮：
你可以重新计算试验结果：在需要重新计算的试样行上单击鼠标右键，出现“计算结果”菜单项，单击“计算结果”，软件自动重新计算结果。试验完成后，点“保存”按钮保存试验机记录；试验结束后，单击返车按钮，回到试验启动的初始位置。
保存：
5）曲线参数设置界面如图所示：
该界面中我们选择曲线类型：如：负荷-位移曲线、应力-应变曲线、力-时间；位移-时间曲线等等，通过位移-时间曲线我们可以观察试验速度的精确度，单击色块修改该曲线颜色，如图所示：6）试验报告
点击“试验报告”按钮，进入试验报告界面如图所示，可以查看试验报告，设置打印选项等；
单击“上一页”“下一页”按钮，进行翻页察看报告；
4、导出试验报告
将试验报告导出到网页文件或 Excel 中，便于修改和发布：单击“网页文件或EXCEL”按钮，在如下图所示界面中选择导出类型，填写文件名，然后点击“保存”按钮，数据导出后自动打开显示。
网页文件或EXCEL：
单击工具条上的“打开记录”按钮，或选择“文件”菜单的“打开记录”菜单项，调出打开对话框；选择拉伸试验类型，在列表选择试验记录，然后单击“打开”按钮，或双击该条目，打开该试验记录。
打开记录：
删除试验记录：先选中试验记录，然后单击“删除”按钮。若同时删除多条试验记录，按住 shift 键，选择要删除的条目，然后单击“删除”按钮。
