拉伸强度(抗拉强度、拉伸断裂强度、断裂强力)检测
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发布时间:2025-07-14 15:33:27 更新时间:2025-07-13 15:33:28
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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拉伸强度,也被称为抗拉强度、拉伸断裂强度或断裂强力,是材料力学性能中最核心的参数之一。它表征了材料在单向拉伸载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力,是评估材料在静态拉伸应力下承载极限的关键指标。在工程应用、产品研发、质量控制和失效分析等领域,拉伸强度检测具有极其重要的地位。无论是金属、塑料、橡胶、复合材料还是纺织品,其设计、选材和安全性评价都离不开对拉伸强度的精确测定。通过此项检测,可以获取材料的弹性极限、屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率等多项关键性能数据,为产品设计与质量控制提供科学依据。
拉伸强度检测主要包含以下核心项目:
* 抗拉强度/拉伸强度 (Tensile Strength):材料在拉伸断裂前所能承受的最大工程应力(σmax = Fmax / A0,Fmax为最大力,A0为原始横截面积)。
* 断裂强力 (Breaking Force):材料断裂瞬间所承受的拉力(适用于纺织品、绳索、线材等,通常以力值N或kN表示,而非应力)。
* 屈服强度 (Yield Strength):材料开始产生明显塑性变形(屈服)时所对应的应力。对于无明显屈服点的材料,常测定规定非比例延伸强度(如Rp0.2)。
* 断裂伸长率 (Elongation at Break):试样断裂时的标距伸长量与原标距长度的百分比。
* 弹性模量 (Young's Modulus):材料在弹性变形阶段内应力与应变的比值,表征材料抵抗弹性变形的能力。
* 断面收缩率 (Reduction of Area):试样拉断后,缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比(主要针对金属材料)。
进行拉伸强度检测的核心仪器是万能材料试验机 (Universal Testing Machine, UTM),其主要组成部分包括:
* 主机框架:提供高刚性的加载结构,通常有立式和卧式两种。
* 加载系统:由伺服电机、驱动器、传动机构(丝杠/齿轮)或液压缸组成,提供精确可控的位移或力加载。
* 测力系统:高精度负荷传感器(Load Cell),用于实时测量试样所受的拉力。
* 夹持系统:根据试样类型(金属棒材、塑料哑铃片、织物、薄膜等)配备不同的夹具,如楔形夹具、气动夹具、缠绕夹具、对夹夹具等,确保试样在测试过程中不打滑或损坏夹持部位。
* 变形测量系统:引伸计(Extensometer),用于精确测量试样标距内的微小变形(应变)。接触式引伸计和非接触式(视频/激光)引伸计各有应用场景。
* 控制系统与数据采集系统:计算机和相关软件,用于控制试验过程(如位移速率、加载方式)、实时采集力值、位移和变形数据,并生成应力-应变曲线和计算结果。
* 环境箱(可选):用于进行高低温等环境条件下的拉伸试验。
拉伸强度检测遵循标准化的试验流程:
1. 试样制备:严格按照相关产品标准或材料测试标准(如GB/T, ISO, ASTM等)的要求,制备规定形状(棒状、哑铃状、条状、薄膜条等)和尺寸的标准试样。试样表面应无损伤、划痕,尺寸需精确测量并记录。
2. 试样安装:将试样正确、同轴地安装在试验机的上下夹具中,确保受力方向沿试样轴向。对于需要测量应变的试样,在标距内安装(或设定)引伸计。
3. 参数设置:在试验机软件中设置测试标准、试样尺寸、试验类型(拉伸)、控制模式(位移控制最常见)、试验速率(如规定应变速率或横梁分离速率)。
4. 开始测试:启动试验机,载荷平稳施加。系统自动记录载荷-位移/应变数据。
5. 过程监控:观察测试过程,特别是屈服点和断裂点。
6. 测试结束:试样断裂后,试验机自动停机。取下试样(和引伸计)。
7. 数据分析:软件根据采集的数据自动计算并报告各项性能参数(抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率、弹性模量、断面收缩率等),绘制应力-应变曲线图。
8. 结果报告:出具包含测试条件、试样信息、关键结果和曲线的检测报告。
拉伸强度检测必须依据公认的国家标准、国际标准或行业标准进行,以确保结果的可比性和权威性。常用标准包括:
* 金属材料:
- GB/T 228.1-2021 《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》
- ISO 6892-1:2019 《Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature》
- ASTM E8/E8M-22 《Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials》
* 塑料:
- GB/T 1040.1-2018 《塑料 拉伸性能的测定 第1部分:总则》 / GB/T 1040.2-2006 《塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》
- ISO 527-1:2019 Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles / ISO 527-2:2012 Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics
- ASTM D638-22 《Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics》
* 橡胶/弹性体:
- GB/T 528-2009 《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》
- ISO 37:2017 《Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of tensile stress-strain properties》
- ASTM D412-16(2021) 《Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers—Tension》
* 纺织品/纤维/纱线:
- GB/T 3923.1-2013 《纺织品 织物拉伸性能 第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》
- ISO 13934-1:2013 《Textiles — Tensile properties of fabrics — Part 1: Determination of maximum force and elongation at maximum force using the strip method》
- ASTM D5034-21 《Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Fabrics (Grab Test)》
- ASTM D2256/D2256M-22 《Standard Test Method for Tensile Properties of Yarns by the Single-Strand Method》
* 复合材料:
- GB/T 3354-2014 《定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法》
- ISO 527-4:2021 《Plastics — Determination of tensile properties — Part 4: Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites》
- ASTM D3039/D3039M-17 《Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials》
* 标准选择:必须选择与被测材料类型和预期用途最相符的标准。不同标准在试样形状、尺寸、制备方法、试验速度、结果计算等方面可能存在显著差异。
* 试样状态调节:温湿度对许多材料(尤其是高分子材料)的性能影响巨大。测试前需按规定条件(如23±2°C, 50±10% RH)对试样进行状态调节。
* 制样精度
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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