拉伸曲线也能错？看完你就知道了
2020-04-22 来源：Goal Science
拉伸曲线是错的？
明明是按国标要求做的实验，操作也没问题，而且是设备直接导出的数据，为什么导师一看拉伸曲线就说数据是错的呢？
就是这条超高强钢拉伸曲线，大家看出来哪里出了问题吗？
在分析这条曲线之前，让我们先看下典型拉伸曲线是什么样的。
拉伸曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程。金属材料典型拉伸曲线主要分为四个阶段：
1、弹性阶段ob
oa段为直线，应力与应变在此阶段成正比关系，符合胡克定律，oa的斜率tanα=E为材料的弹性模量，直线部分最高点对应应力值为比例极限；ab阶段已不再是直线，但在此阶段卸载应力，变形也随之消失，ab段也发生弹性变形，b点对应应力值为弹性极限。
比例极限理论上具有较大意义，但实际中很难准确测定，对变形测量仪器分辨力要求较高，最近两版国家标准取消了该性能测定，规定塑性（非比例）延伸性能代替。
2、屈服阶段bc
bc阶段应力不增加（或者在小范围内波动），而形变却急剧增长，此阶段最低点对应的应力称为屈服强度。屈服强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服强度RP0.2。
上屈服强度ReH：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。
下屈服强度ReL：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。
由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
3、强化阶段cd
经过屈服阶段，材料恢复抵抗变形能力，随着应变增加，应力增大，称为强化阶段。曲线最高点对应的应力为Rm（抗拉强度），是衡量材料强度的一个重要指标。
抗拉强度（tensile strength）是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力，是衡量零件本身承载能力的重要指标。符号为Rm，单位为MPa。
4、颈缩和断裂阶段de
到达d点后，试样某一局部变形显著增加，横截面积急剧减小，出现颈缩现象，试样很快被拉断，此阶段称为颈缩和断裂阶段。
由于国标的更新，拉伸试验常用性能名称和符号也发生变化，部分如下：
那我们现在看看最开始的那条拉伸曲线的问题出在哪？
答案是弹性模量。弹性模量主要由材料本身的化学成分决定，合金化、热处理、冷热加工等对其影响很小。在室温下，钢的弹性模量大都在190,000～220,000N/mm^2之间，各种钢的弹性模量差别很小，GB 50017-2017 《钢结构设计标准》规定钢材和铸钢件的弹性模量一般取206,000N/mm^2。而该拉伸曲线的弹性模量经计算只有不到60,000N/mm^2，远小于常规值，因此，该拉伸曲线存在问题。
为什么会出现这种情况呢？
可能由于拉伸时未安装引伸计，在拉伸的过程中，存在试样与夹持端的相对滑动。
大家在做实验过程中还遇到过多少类似的简单错误呢？欢迎在下方留言，帮助更多的人少走科研的弯路。
参考文献：
[1] 卓家寿. 工程材料的本构演绎[M]. 科学出版社，2009.
[2] GB/T 228-1987，金属拉伸试验法[S].
[3] GB/T 228.1-2010，金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法[S].
[4] GB 50017-2017， 钢结构设计标准[S].