拉伸曲線也能錯？看完你就知道了
2020-04-22 來源：Goal Science
拉伸曲線是錯的？
明明是按國標要求做的實驗，操作也沒問題，而且是設備直接導出的數據，為什么導師一看拉伸曲線就說數據是錯的呢？
就是這條超高強鋼拉伸曲線，大家看出來哪里出了問題嗎？
在分析這條曲線之前，讓我們先看下典型拉伸曲線是什么樣的。
拉伸曲線的形狀反應材料在外力作用下發生的脆性、塑性、屈服、斷裂等各種形變過程。金屬材料典型拉伸曲線主要分為四個階段：
1、彈性階段ob
oa段為直線，應力與應變在此階段成正比關系，符合胡克定律，oa的斜率tanα=E為材料的彈性模量，直線部分最高點對應應力值為比例極限；ab階段已不再是直線，但在此階段卸載應力，變形也隨之消失，ab段也發生彈性變形，b點對應應力值為彈性極限。
比例極限理論上具有較大意義，但實際中很難準確測定，對變形測量儀器分辨力要求較高，最近兩版國家標準取消了該性能測定，規定塑性（非比例）延伸性能代替。
2、屈服階段bc
bc階段應力不增加（或者在小范圍內波動），而形變卻急劇增長，此階段最低點對應的應力稱為屈服強度。屈服強度分為上屈服強度ReH和下屈服強度ReL。對于無明顯屈服的金屬材料，規定以產生0.2%殘余變形的應力值為其屈服強度RP0.2。
上屈服強度ReH：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力。
下屈服強度ReL：在屈服期間，不計初始瞬時效應時的最小應力。
由于下屈服點的數值較為穩定，因此以它作為材料抗力的指標，稱為屈服點或屈服強度。
3、強化階段cd
經過屈服階段，材料恢復抵抗變形能力，隨著應變增加，應力增大，稱為強化階段。曲線最高點對應的應力為Rm（抗拉強度），是衡量材料強度的一個重要指標。
抗拉強度（tensile strength）是金屬由均勻塑性形變向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力，是衡量零件本身承載能力的重要指標。符號為Rm，單位為MPa。
4、頸縮和斷裂階段de
到達d點后，試樣某一局部變形顯著增加，橫截面積急劇減小，出現頸縮現象，試樣很快被拉斷，此階段稱為頸縮和斷裂階段。
由于國標的更新，拉伸試驗常用性能名稱和符號也發生變化，部分如下：
那我們現在看看最開始的那條拉伸曲線的問題出在哪？
答案是彈性模量。彈性模量主要由材料本身的化學成分決定，合金化、熱處理、冷熱加工等對其影響很小。在室溫下，鋼的彈性模量大都在190,000～220,000N/mm^2之間，各種鋼的彈性模量差別很小，GB 50017-2017 《鋼結構設計標準》規定鋼材和鑄鋼件的彈性模量一般取206,000N/mm^2。而該拉伸曲線的彈性模量經計算只有不到60,000N/mm^2，遠小于常規值，因此，該拉伸曲線存在問題。
為什么會出現這種情況呢？
可能由于拉伸時未安裝引伸計，在拉伸的過程中，存在試樣與夾持端的相對滑動。
大家在做實驗過程中還遇到過多少類似的簡單錯誤呢？歡迎在下方留言，幫助更多的人少走科研的彎路。
參考文獻：
[1] 卓家壽. 工程材料的本構演繹[M]. 科學出版社，2009.
[2] GB/T 228-1987，金屬拉伸試驗法[S].
[3] GB/T 228.1-2010，金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法[S].
[4] GB 50017-2017， 鋼結構設計標準[S].