工程技术 弯曲挠度对材料拉伸性能测试的影响① 陈晓林 （江汉石理局沙市钢管厂 湖北荆州４３４００１） 摘要：阐述了在相同试验条件对不同弯曲挠度的试样进行拉伸试验，通过拉伸曲线及试验结果对比，找出了不同弯曲绕度及不同弯曲部 位对拉伸性能的影响，井提出了对策。 关键词：弯曲挠度 屈服强度 抗拉强度 仲长率 中图分类号：ＴＰ２ｌ ２．１ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７２－－３７９１（２ｏｌ１）Ｏ５（ｂ）一ｏｏ３０一ｏ２ 屈服强度常作为防止因材料过量塑性 变形而导致机件失效的设计和选材依据； 根据屈服强度与抗拉强度之比的大小，衡 量材料进一步产生塑性变形的倾向，是作 为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓 依据。伸长率是反映材料塑性变形好坏的 重要标准。准确的测出材料的拉伸性能参 数就显得尤为重要，但实际操作过程中往 往受诸多方面的因素的影响而导致测量数 据偏差，笔者就在测试过程中就最易产生 解应力集中防止脆断的参考依据。抗拉强 误差的因素＿＿弯曲挠度，对材料拉伸性能 度表示材料在承受拉伸载荷时的实际承载 测试的影响做了一个探讨。为了更加详细 能力，对于变形要求不高的金属机件，有时 的测试弯曲挠度对拉伸性能的影响，笔者 为了减轻自重，也常用抗拉强度作为设计 选择了两个影响因素，一个是在试样上选 表１试样编号与分类 取不同的弯曲部位，另一个 是对同一部 位选择不同的弯曲挠度，并对两种因素产 生的结果做了分析评判，同时提出了合理 化建议。 １试验仪器及工具 １０００ｋＮ材料性能试验机、壁厚为ｌ１．１ｍｍ 材质为Ｌ４５０ＭＢ的试样１ ５组，每组为取自钢 板相近部位的２块试样（一块作为试验样， 块作为对比样）、游标卡尺、紧固夹头。 一＼蛮曲 ２ｍｍ ３．５ｎｌｍ Ｈｌｍ ６．５ｍｍ ８ｍｒｎ ２试验过程 ２．１试样尺寸 通过火焰切割的方法将试样从钢管上 切取下来后，采用机械加工的方法去除剪 切变形和热影响区，制成缩减段宽度为 ３８ｉｉｌｍ，缩减段长度大于１２０ｒａｍ的板样。 夹持段 缩减段 全长度 ｌ ６ ｌｌ ２ ７ １２ ３ ８ １３ ４ ９ ｌ４ ５ １Ｏ ｌ５ 表２ 试验样与对比样的强度测试结果 ＼２ｍｍ ３．部位 试样类型 Ｒ夹持段 １ＴＪ ＲｔＯ．５ 缩 减段 Ｒｍ Ｒｔ０．５ 全长度 Ｒｍ ＲｔＯ．５ ２．２试样前处理 将ｌ ５组试样分别按下表１的方案进行 不同部位的弯曲和弯曲挠度不同。 ２．３试验参数 将１ ５组试验样全部按照上述参数制成 对应的试验样以后，分别在每组试样上打 上标距，在ｌ０００ｋＮ拉伸试验机上进行试验， 试验时位移速率控制在ｌ ９ｉ３＂１ｍ／ｍｉｎ～ ３０ｒａｍ／ｒａｉｎ，设备操作均按照正常操作规程 完成。 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 ６０５ ６ｌ５ ６３５ ６３５ ６４０ ６３５ ６ｌＯ ６０５ ６２５ ６１０ ５０ｏ ５２５ ５３５ ５０５ ５２０ ４７５ ５２０ ４６５ ５５５ ４４０ ６３０ ６３０ ６２０ ６２５ ６２５ ６２５ ６０５ ６０５ ５９５ ６００ ５４０ ５６０ ４９５ ４７０ ５４０ ５０５ ５２５ ４８５ ５ｌ５ ３９０ ６０５ ６ｌ５ ６２５ ６２０ ６０５ ５９５ ６ｌ５ ６ｌ５ ６ｌＯ ６０５ ４８０ ５３０ ５５０ ５４０ ４９０ ４６０ ５０ｏ ４５０ ５２５ ４３０ ５ｍｒｒｔ ５ｍｍ ６．５ｍｍ ３试验结果及处理 ３．１实验现象 （１）随着夹持段弯曲挠度的增加，试验 机施力到材料开始受力变形的时间增加， 并且这一规律对缩减端和全长度挠度的增 加也同样适用。（２）同一弯曲挠度、不同弯曲 部位的试样，夹持段弯曲试样从试验机施 力到材料受力变形的时间明显大于缩减端 弯曲和全长度弯曲。缩减段弯曲和全长度 弯曲的拉伸曲线则没有明显的差异。（３）对 比样的拉伸曲线图大致相似，差异较小。 ３．２抗拉强度和屈服强度 对ｌ ５组试样的试验样和对比样的抗拉 强度和屈服强度的测定，获得的结果如表 ８ｍｍ 表３试验结果对比 ＼＼ 夹持段 △Ｒｍ ２ｍｍ ３．５ｍｍ ，ｎ１订１ 缩减段 △Ｒｍ ０ ５ ０ 全长度 △Ｒｍ 一ｌ０ ５ ｌＯ △Ｒｔ０．５ －２５ ３０ ４５ △Ｒｔ０．５ －２０ ２５ ３５ △ＲｔＯ．５ －５０ １Ｏ ３０ 一１Ｏ Ｏ ５ ６．５ｍｍ ８ｍｍ ５ １５ ５５ １ｌ５ Ｏ ５ ４０ ｌ２５ Ｏ ５ ５０ ９５ 表４伸长率对比 ＼挠度 ２ｍｍ ３．５ｍｍ ５ｍｍ ６．５ｍｍ ８ｍｍ ＿ ＝＝＝ 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 对比样 试验样 夹持段 缩减段 ３６ ３８ ３６ ４０ ３６ ３８ ３６ ４０ ３４ ３４ ３４ ３４ ３６ ３６ ３６ ３６ ３６ ３６ ３８ ４０ 全长度 ３２ ３２ ３８ ３８ ４０ ４２ ３８ ３８ ４０ ４０ ①作者简介：陈晓林（１９８６一），男，四川，本科，助理工程师，主要从事材料理化性能检测工作。 ３０ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 工程技术 ＳＣｌＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ 强度的测试影响很小，试验时应保证试样 不打滑。（３）弯曲挠度对材料的伸长率的测 试影响不明显。通过以上试验结果可知：在 实际钢管生产检测中，对于需要测试屈服 强度和伸长率的试样（主要为母材拉伸性 能），试验前应将试样进行冷校平。 由弯曲到伸直，再到屈服，最后拉断的过 程。由于加装引伸计的缘故，试样由弯曲到 伸直的变形被引伸计记录，当引伸计记录 变形达到０．２５ｍｉｉｌ时，试验机便把此刻的强 度判定为屈服强度，而真实的屈服强度却 还在随后的变形过程中。由于试样由弯曲 到伸直所需要的试验力小于试样的屈服变 １ ５ＭＰａ。（２）对同一弯曲挠度不同的弯曲部 形时所需要的力，故测得的结果小于材料 位而言，弯曲部位对材料的抗拉强度的测 的屈服强度，而且试样的弯曲挠度越大，这 试影响同样也不明显，对比样与试验样两 种差值也越大。（２）抗拉强度测试只需要记 者的差值时正时负，把偶然误差考虑在其 录试样所受到的最大拉力和原始横截面积 中，差值可以忽略不计。（３）不同的弯曲挠度 即可，无需引入变形测量工具。不论试样是 和弯曲部位对材料的屈服强度的测试影响 否经历由弯曲到伸直的阶段，试样的原始 ２：为了显示两种试样的测试结果的差距， 根据表３的不同强度的测试结果，我们将对 比样和试验样不同类型的对应结果数据作 差值，可以得出的数据如表３所示。从对比 表中可以得出如下结论：（１）对同一弯曲部 位而言，不同的弯曲挠度对材料的抗拉强 度的测试影响不大，差值最大也仅有 参考文献 【ｌ】机械工业理化检验人员技术培训和资 格鉴定委员会．力学性能试验［Ｍ】．北 京：中国计量出版社，２００８． 【２】徐恒钩．材料科学基础【Ｍ】．北京：北京 工业大学出版社，２００７． 较大，对于同一弯曲部位而言，随着弯曲挠 度的增大，测试值差距逐渐增大，最大差距 可达到１２５ＭＰａ。（４）对同一弯曲挠度而言， 不同的弯曲部位对材料的屈服强度的测试 影响不明显，测试结果较为接近。 ３．３伸长率的测定 通过对以上ｌ ５组试样的断后标距的测 定，结果如表４所示：从以下数据可以看出： （１）对比样与试验样的伸长率比较接近；（２） 相同的弯曲部位不同的弯曲挠度对材料的 伸长率的测定影响不大；（３）相同的弯曲挠 度不同的弯曲部位对材料伸长率的测定影 响也较小。 横截面积和最大拉力不会改变，测得的结 果能真实的反应材料的抗拉性能，故本次 ［３】王从曾，刘会亭．材料性能学［Ｍ】．北京： 北京工业大学出版社，２００８． 【４】冶金工业信息标准研究院标准化研究 所．金属材料无力试验方法［Ｍ］．北京： 中国标准出版社，２００２． ［５】美国石油学会标准．ＡＰＩ ＳＰＥＣ ５Ｌ管线 钢管规范［ｓ】．北京：石油工业标准化研 究所，２００８． 试验对比样和试验样的抗拉强度测试数据 较为接近。（３）伸长率是一个材料性能测试 的宏观参数，试验时只需要测试原始标距 和断后标距即可算出。虽然测量原始标距 时试验样并不是伸直状态，但是在弯曲挠 度不是很大的情况下，与对比样的测试值 较为接近。这种差距只是在缩减段弯曲和 全长度弯曲才存在，对于夹持段弯曲试样 并不存在。故ｌ ５组试样的伸长率测试的结 果显示为所有的试样的伸长率差距较小。 ［６］机械电子工业部机械标准化研究所．国 内理化检验标准汇编［Ｓ】．上海：上海市 新闻出版局，１ ９９１． 【７】武汉钢铁公司．钢铁产品标准汇编［Ｓ】． 武汉，１９８９． ５结语 ４试验结果分析 （１）屈服强度测试是通过引伸计测定 的，当变形试样在拉伸过程中，试样经历了 （１）弯曲挠度对材料的屈服强度的测试 影响较为明显，试样的弯曲挠度越大，材料 的测试值越小。（２）弯曲挠度对材料的抗拉 （上接２９页） ３．２一对一关系的应用 对一关系就是一个图形符号对应一 一（１）图形符号的地理属性完全一致。例 很低，可以先安全配置好一个面域点后，通 如，一条河流分成几段，每一段都有地理属 过复制的方式完成其它区域面域点的布置。 性，如果它们属性完全相同，则可以共用一 个属性库记录，是属性连接的基本关系，属 条属性记录。（２）逐字布置的地名注记。例 参考文献 性记录中保存了相应要素的地理信息。如 如，河流名称在地图中是逐字布置，每个字 【ｌ】肖计划，刘海砚，张吉才．设计模式在地 果要素的位置、形状发生变化， 《直接使用 都是一个的图形元素，但是为了最终 图制图软件开发中的应用【Ｊ】．科技资 图形编辑修改工具进行修改，如果要素的 提前数据时形成一个地名数据，因此每一 讯，２００８（５）． 属性信息发生变化，则使用属性编辑修改 个字要连接同一个地名属性。（３）有地名属 【２ Ｊ许德合，史瑞芝，朱长青．数字地图制图与 工具。如果采集新要素，则先确定属性，再 性的居民地。地名本身与地名属性表中一 出版模式的研究［Ｊ］．测绘通报，２００８（２）． 确定位置，通过符号化控制表布置符号。由 条记录对应，同时与之对应的居民地符号 ［３】王立新，朱伟．基于ＡｒｃＧＩＳ的１：５万ＤＬＧ 对应关系可以派生出一对多、多对一、 也与这条记录连接，这样在数据提取时可 数据库生成地形图的设计与实现【Ｊ】．科 技资讯，２００８（５）． 多对多三种关系。 以保持居民地的地名指针。 一一３．３一对多关系的应用’ 对多关系就是一个图形元素与多个 一［４】王石岩，禄丰年．基于ＡＭＬ的ＣＡＤ数据 多对多的关系是由多对一关系和一对 到ＧＩｓ数据的转换［Ｊ］．科技创新导报， ２００６（２）． 数据库属性记录相连。例如，圈形居民地符 多关系演变而来，即多个图形元素指向多 号有两个指针：指向图形要素属性表中的 个数据库记录。例如，国家行政区面域点， ［５】李欣．开放式空间数据挖掘集成系统的 属性记录和指向地名属性表中相应的地名 个国家如果由几个面组成，每个面都有 设计与实现［Ｊ】．科技资讯，２００８（４）． 记录。其目的是保持图形要素与地名之间 属性完全相同的面域点，即多个面域点指 ｆ６】谢忠，韩祺娟，吴亮．ＧＩＳ空间数据库的 的联系，通过地名指针最终实现地图符号 向同一属性记录，同时，每个面域点也指向 库两用”策略研究【Ｊ】．地理与地理信 一３．５多对多关系的应用 “一与地名建立联系。一对多关系反映了地图 同一地名属性记录，这种情况就可以看作 息科学，２００８（２）． 要素属性的多样化，这种关系也是ＧＩＳ中最 是多对多关系。再如多个街区组成的居民 ｆ７】李玉群，周荣，张军．多源数据在国防交 为常用的关系，某一要素可以通过连接的 地，每个街区都有一个面域点，所有面域点 通图编制中的应用［Ｊ】．辽宁工程技术大 不同属性表记录反映出这一要素的多样的 同时指向一个属性表记录，同时也指向一 学学报，２００７（Ｓ２）． 属性信息。 ３．４多对一关系的应用 【８】张宏，周建平．多源数据在地图制图生 当制图人员掌握了地图上各种要素与 产中的综合利用【Ｊ】．国土资源导刊， ２００８（３）． 多对一关系是多个图形符号指向一个 属性表记录关系后，就可充分利用这些关系 数据属性记录，这种情况适用图形符号的 进行地图编辑，能大大提高作业效率。例如， 【９】陈学业，杨盈，蒋毅生．地图综合缩编系 地理属性完全相同的情况，以下几种情况 国家行政区面域点和街区面域点，每个都要 统中可视化环境的建立【Ｊ］．地理空间信 息，２００９（４）． 用到了多对一的关系。 连接两个属性记录，如果一一的进行，效率 个地名记录。 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
