金属材料拉伸试验基础知识

拉伸试验是金属力学试验中基本的试验。通过拉伸试验获得的拉伸力学性能是工程材料的基本力学性能，拉伸试验的基本目的就在于此。

S1为瞬时横截面积；L1为瞬时长度。将式（1-3）中S1代替式（1-1）中的ST，得到：…………（1-4）；

实际应用中通常采用工程应力。按照GB/T10623-2008的定义，按原始横截面积计算的轴向应力称为工程应力（而在施加力方向上的应力分量称为轴向应力），简称应力。

通过拉伸试验可以评定金属材料的弹性性能、强度性能、延性性能等方面多种性能参数。为金属材料检验、研制和开发新材料、改进材料限度地发挥材料潜力、进行金属材料制件的失效分析、确定金属材料制件的合理设计、制造、安全和维护提供依据，也为选材和控制提供重要依据。

因外力作用而发生变形的试样，同时亦导致其内部各质点间相互作用而产生抵抗这种变形的内力。

显然，在计算应力时，用试样实际瞬时横截面积或受力前的原始横截面积，其结果会不同。GB/T10623-2008《金属材料 力学性能试验术语》的定义。

e为工程应变；式（1-4）为真应力与工程应力的关系。在测定金属拉伸硬化指数n时，在计算中用到此关系式。

在拉伸试验中试样处于均匀延伸状态下，真应力与工程应力有固定关系。通过假定试样变形时体积保持不变，可以写出如下关系：；那么…………（1-3）；

与真应力相比较，用工程应力表示的内力强度不如真应力的准确。但在金属材料的弹性范围内，或总应变不大的情况下，工作应力的误差不大，对于大多数工程实际来说准确度是足够的。

内力在横截面上均匀分布。为了便于比较几何相似的试样的内力强度，需要引入一个力学参量，作为比较的基础。

力学性能的判据是表征和判定金属力学性能所用的指标和依据，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平，是评定金属材料的重要依据。

二、拉伸试验力学参量

金属力学性能正是材料承受外载荷而不发生失效的能力。

1.应力：一根原始横截面积为So、长度为Lo的直杆试样，若在其两端施加拉力F，在力的作用下发生变形，轴向延伸和横向缩短，如图1-1所示。

在图1-1的情况下，作用力通过直杆试样的横截面中心，横截面上内力的合力与外作用力F大小相等，方向相反。

按照瞬时横截面积计算的轴向应力称为真应力，用公式（1-1）表示：；式中：为真应力；F为横截面上承受的力；ST为实际的瞬时横截面积。

虽然用真应力表示内力强度是准确的方法，但在实际中，由于随着外力的变化试样横截面积也随之变化，因此，式（1-1）表示的真应力不便于工作实际的使用。

这个力学参量就是“应力"。应力定义为单位面积上的内力。一般用符号表示，单位用MPa表示。

用式（1-2）表示：………………（1-2）；——为工程应力；F为横截面上承受的力；So为原始横截面积。

按照上述定义，应力与作用力和受力的横截面积大小相关。图1-1中受外力作用的试样，作用力变化时，由于纵向延伸和横向缩短，实际上瞬时横截面积也随之变化。

金属材料拉伸试验的目的和意义，金属材料受外力作用时会表现出各种不同的行为，呈现出弹性与非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的力学特性。

影响金属材料拉伸力学性能测定的因素很多，为了限制和减小因素的影响，以便测出可供分析对比和利用的各种性能，拉伸试验必须标准化、通用化并与国际接轨。更好地促进技术的发展和交流。