ISO 6 金属材料－拉伸试验
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ISO 6 金属材料－拉伸试验
第1部分：室温测试方法 （中文版）
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Metallic materials — Tensile testing —
Part 1: Method of test at room temperature
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目 录前 言 引 言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 符号 5 原理 6 试样 7 原始横截面积的测定 9 试验设备的准确度 10 试验要求 11 上屈服强度的测定 12 下屈服强度的测定 13 规定塑性延伸强度的测定 14 规定总延伸强度的测定 15 规定残余延伸强度的验证和测定 16 屈服点延伸率的测定 17最大力塑性延伸率的测定 18 最大力总延伸率的测定 19 断裂总延伸率的测定 20 断后伸长率的测定 21 断面收缩率的测定 22 试验报告 23 测量不确定度 附录A （资料性附录） 计算机控制拉伸试验机使用的建议 附录B （规范性附录） 厚度0.1mm～<3mm薄板和薄带使用的试样类型 附录C （规范性附录） 直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型 附录D （规范性附录） 厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度等于或大于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型 附录E （规范性附录） 管材使用的试样类型 附录F （资料性附录） 考虑试验机柔度估计的横梁位移速率 附录G （资料性附录） 为用单轴拉伸试验对确定金属材料弹性模量的测定 附录H （资料性附录） 断后伸长率低于5%的测定方法 附录I （资料性附录） 移位法测定断后伸长率 附录J （资料性附录） 棒材、线材和条材等长产品的无缩颈塑性伸长率Awn的测定方法 附录K （资料性附录） 测量不确定度的评定 附录L （资料性附录） 拉伸试验的精密度 — 根据实验室间试验方案的结果 参考文献
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GB/T金属材料拉伸弹性...
GB/T金属材料拉伸弹性模量(静态法)的测定解析&&
【摘要】文章介绍了一种利用微机控制电子万能试验机配以计算机来计算金属材料拉伸弹性模量的方法。该方法使用ORIGIN软件对金属材料的拉伸实验数据进行分析，通过线性回归法计算得出金属材料拉伸弹性模量，解决了GB/T 中测量金属材料拉伸弹性模量的问题。
【意义】弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等，金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（纤维组织）、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
【目的】弹性模量又称杨氏模量，弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体弹性变形难易程度的表征，用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以&单位面积上承受的力表示，单位为N/m&sup2;
拉伸试验中得到的屈服极限&s和强度极限&b，反映了材料对力的作用的承受能力，而延伸率&或截面收缩率&，反映了材料塑性变形的能力。为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为一旦零件按应力设计定型，在弹性变形范围内的服役过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。
例如要想提高零件的刚度E,或要减少零件的弹性变形，可选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积，刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性，对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此，构件的理论分析和设计计算来说，弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。
【关键词】金属材料，拉伸弹性模量，微机控制电子万能试验机万能试验机
材料受外力作用时必须发生形变，其内部胁强和胁变(即相对形变)的比值称为杨氏弹性模量，它是物体的一个重要参量。对该物理量的测量已有过很多探究性实验，对金属杨多模量的测量通常是把一根长约lm，直径0.25～0.5 mm的钢丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对钢丝施加力F以使其产生内部应力，通过测量原长度L以及加砝码后的伸长量△L 以定出应变，然后根据定义
E= (△F/S)/(△L/L)
确定杨氏模量E(式中S是截面积)。在此实验中通常是用光杠杆或测量显微镜(或测微目镜)测伸长量△L,用砝码测力。因为用到多种常用的长度测量方法以及测力方法，因此通常把它作为一个基本测量实验，但是此方法间接测量物理量较多，偶然误差较大。
杨氏弹性模量是金属材料的一项重要物理性能指标，结构材料均须测定这一参数。铸铁、不锈钢、纯铜和各种塑性良好的有色合金和轻合金等非线弹性金属材料在机车车辆工业中应用比较普遍，而这类材料的应力一应变曲线初始段部分没有线弹性金属材料那样明显弹性直线段。目前许多测试机械性能的软件所配置的弹性模量测试方法不理想，也无法判断结果的好坏。笔者在ETM205D微机控制电子万能试验机上以ADC12压铸铝合金金属材料作为试样，进行杨氏弹性模量的测试，建立了新的数据处理模型，取得良好的效果。
1 实验部分
1.1 实验仪器
目前，一般的智能电子拉力机都配有计算机及配套软件，可以实时显示拉伸曲线，并能记录实验过程中的检测数据。在进行拉伸弹性模量检测时，一般还需配备引伸计。本文使用三晶电阻应变片式引伸计来测量拉伸弹性模量的方法。
1.2 实验方法及步骤
拉伸弹性模量反映试样弹性阶段的整个试验特征，一般情况下采用标线间的应力应变来计算弹性模量。故本方法考虑用试样标线间的应力应变来计算弹性模量。
采用精密线切割机裁出200mm&25 mm 的无缺陷长条形试样，用精度为0.01 mm 的游标卡尺测量出试样厚度（本次实验试样厚度为5.03 mm）。
将试样与拉力试验机轴线成一直线装到夹具中。试样在试验前应处于基本不受力状态，设定拉伸速度为2 mm/min。启动试验机，观察计算机上的试验曲线，得到拉力- 变形曲线图及实验数据，其曲线图如图1所示
图1 拉力-变形曲线
1.3 实验分析及结论
为了消除试样在装夹时产生的影响，取入口点力为5N左右。从图中可以看出，铸铝材料明显无屈服阶段，在力F=3.7067kN进入强化阶段。F=0～3.067kN 时，曲线的斜率基本为一条直线，当F&3.067kN时，曲线表现一条无明显线性关系的曲线。按材料力学及工程计算要求，拉伸曲线初始部分的曲线斜率作为材料弹性模量，故取F＝1.59～3706.70 N 时的曲线进行计算。取相应的数据区间：&＝0..58716MPa,&＝0.000003 ～ 0.000369，利用ORIGIN中的线性回归法拟合曲线，可得出如图2 所示结果。从图2 可知，拟合曲线为y =.75811，试样的拉伸弹性模量为72.42232GPa。
图2 应力-应变曲线及拟合曲线方程
与ETM205D配置软件Test_Pilot所带软件所作弹性模量测试分析测试结果（E=35.9428GPa）图3比较可以看出分析软件Test_Pilot在计算金属材料拉伸弹性模量时的局限。
图3 Test_Pilot软件弹性模量测试结果
利用微机控制电子万能试验机，合理分析计算机中记录的实验数据及拉力曲线特点，配合ORIGIN的数据分析功能，可以比较精准地测量金属材料的拉伸弹性模量。该方法操作性强，解决了GB/T中测量金属材料拉伸弹性模量的问题。
*** 结束 ***
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官方公共微信如何测量材料的弹性模量和泊松比尽量介绍多种方法
幸福的百合花慧
国外标准概括国内外耐火行业弹性模量测试方法有DIN EN ISO 12680-1、ASTM C 885、ASTM C 1548-2、ASTM C 1419.标准中制定的均为耐火材料常温测试方法,还没对其高温弹性模量测试方法做具体说明.目前国际上已经制定的弹性模量标准均采用动态法.据有关方透露,静态法测试杨氏模量标准也在准备中.1.1 动态法动态法测试主要分为脉冲激振法、声频共振法、声速法.脉冲激振法：结构原理见图1.通过合适的外力给定试样脉冲激振信号,当激振信号中的某一频率与试样的固有频率相一致时,产生共振,此时振幅最大,延时最长,这个波通过测试探针或测量话筒的传递转换成电讯号送入仪器,测出试样的固有频率,由公式
计算得出杨氏模量E. 图1 弹性模量测试结构原理图（脉冲激振法）特点：--- 国际通用的一种常温测试方法,如ISO 12680-1、ASTM C 1548；
--- 信号激发、接收结构简单,测试测试准确；--- 信号激发、接收均采用非接触式,便于实现高温测试；--- 频谱分析得试样固有频率,准确、直观.声频共振法：结构原理见图2.指有声频发生器发送声频电信号,由换能器转换为振动信号驱动试样,再由换能器接收并转换为电信号,分析此信号与发生器信号在示波器上形成的图形,得出试样的固有频率f,由公式 E=C1&#8226;w&#8226;f2
得出试样的杨氏模量.
图2 弹性模量测试结构原理图（声频共振法）特点： ---
采用标准ASTM C 885 Standard Test Method for Young’s Modulus of Refractory Shapes by Sonic Resonance---
声频发生器、放大器等组成激发器；---
换能器接收信号,示波器显示信号；---
李萨如图形判断试样固有频率.缺点： ---
激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便；
示波器数据处理及显示单一；---
可能存在多个李萨如图形,易误判；---
该方法不方便用于高温测试.声速法：其结构原理见图3、4.由信号发生器给出超声信号,测试信号在试样中的传播时间,得出该信号在试样中的传播速度ν,由公式E=ρ&#8226;ν2计算得试样杨氏模量.
图3 声速法测试结构原理图
图4 声速测定原理图特点： ---
采用标准ASTM C 1419 Standard Test Method for Sonic Velocity in Refractory Materials at Room Temperature And Its Use In Obtaining an Approximate Young’s Modulus；---
超声波发生器及换能器组成激发系统；---
换能器转换信号；---
测试超声波在试样两平行面的传播时间差,计算声速.缺点： ---
激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便；---
时间差的信号处理点容易引入误差,只能得出近似杨氏模量；---
该方法不方便用于高温测试.1.2 静态法静态法是指在试样上施加一恒定的弯曲应力,测定其弹性弯曲挠度,或是在试样上施加一恒定的拉伸（或压缩）应力,测定其弹性变形量；或根据应力和应变计算弹性模量.特点： ---
国内采用的方法,国内外耐火行业目前还没制定相应的标准；---
获得材料的真实变形量
应力---应变曲线.缺点：试样用量大；准确度低；不能重复测定.1.3 小结
--- 国际上仅制定了常温动态弹性模量测试方法；--- 脉冲激振法可同时用于常温、高温弹性模量测试,其它标准均不易实现高温条件；--- 脉冲激振法结构较为简单,测试准确,更适于标准制定；--- 静态法可用于常温、高温杨氏模量测试,但目前还没有相关标准；--- 标准中仅简单提示可用于高温情况下的测量,但没有详细说明.
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中文名称：
金属材料 弹性模量和泊松比试验方法
英文名称：
Metallic materials--Determination of modulus of elasticity and Poission's ratio
标准状态：
中国标准分类(CNS)：
国际标准分类(ICS)：
【77.040.10】
发布日期：
正版打印价格：
实施日期：
废止日期：
适用范围：
本标准规定了用静态法测定金属材料杨氏模量、弦线模量、切线模量、泊松比、用动态法测定金属材料动态杨氏模量、动态切变模量、动态泊松比的范围、规范性引用文件、术语和定义、符号及说明、原理、试样、试验设备、试验条件、性能测定和试验报告。本标准静态法部分适用于室温下测定金属材料弹性状态的杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比；动态法部分适用于-196℃～1200℃间测定材质均匀的弹性材料的动态杨氏模量、动态切变模量和动态泊松比的测量。
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