金屬材料拉伸試驗的案例
一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗 附《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》下載
1、金屬抗拉性能相關指標
常溫下金屬抗拉性能通常包括抗拉強度、屈服強度又稱屈服點或規定屈服強度、伸長率和斷面收縮率四個指標。前二者稱為強度指標,后二者稱為塑性指標。
所謂強度系指試樣受軸向拉伸負荷過程中任一瞬間,金屬抵抗變形或破斷的能力,一般以原單位橫截面積上所受的力表示。而塑性則為試樣經拉伸到破斷后，以百分數表示的標距的伸長率和斷裂處原橫截面積的縮減率。
2、拉伸試驗步驟
1）準備試件。對相同大小規格形狀的普碳鋼和鋁合金試樣分別進行拉伸試驗。用刻度機在原始標距范圍內刻劃圓周線。將標距內分為等長的10格。測量得到其原始直徑為10mm，原始標距長度為100mm。
2）調整試驗機。手動控制上夾頭至合適的夾持位置。選擇合適的測力度盤。開動試驗機，使工作臺上升10mm左右，以消除工作臺系統自重的影響。調整主動指針對準零點，從動指針與主動指針靠攏，調整好自動繪圖裝置。
3）裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內，再將下夾頭移動到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。（鋁合金材料無顯著屈服現象需轉載電子引伸計）
4）檢查與試車。檢查以上步驟完成情況。開動試驗機，預加少量載荷（載荷對應的應力不能超過材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗機工作是否正常。
5）進行試驗。開動試驗機，緩慢而均勻地加載，仔細觀察測力指針轉動和繪圖裝置繪出圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來用以計算屈服點應力值。屈服階段注意觀察滑移現象。
展開 室溫下金屬圓棒試樣高應變速率拉伸試驗影響因素分析
全文速讀：
在不同應變速率下對鑄鐵和鑄鋁圓棒試樣進行了單軸高速拉伸試驗，研究了它們的動態力學性能及斷裂情況，分析了相關因素對試驗的影響。結果表明：測試應變、應力的方法，試樣標距長度及夾持端長度等對試驗準確性和曲線振蕩程度有較大影響；使用比剛度和比強度高的夾具、短標距試樣、應變片測試應力、兩臺相機測試應變、適當增加夾持端長度可以提高試驗結果的準確性。
工程上對金屬材料的拉伸試驗通常要求應變速率在10?2～103 s?1之間。一般應變速率小于0.1 s?1時，可以在靜態試驗機上進行試驗，規范參考GB/T 228.1—2010《金屬材料拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》；當應變速率大于0.1 s?1時，需要在高速拉伸試驗機上進行試驗，稱為高應變速率拉伸測試。ISO 26203-2:2011 Metallic materials — Tensile testing at high strain rates — Part 2: Servo-hydraulic and other test systems 及 GB/T 30069.2—2016對金屬板材試樣的高應變速率拉伸測試有詳細的說明，但對金屬圓棒試樣缺乏指導性規范。
機械設備結構件多為鑄件，其力學性能關系到產品的碰撞安全性。鑄件的力學性能一般通過測試標準圓棒試樣獲得，因此了解圓棒試樣高應變速率測試時的影響因素，獲得準確的高應變速率條件下的拉伸應力應變曲線等相關信息對零件結構的碰撞安全性評價非常重要。
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試驗材料及方法
試驗材料為啞鈴型鑄鋁和鑄鐵件，根據常用零件的最小壁厚，選擇平行段直徑為 5 mm、夾持端直徑為 12 mm 的試樣。平行段工作部分表面粗糙度為 0.32 μm，同軸度小于 0.01 mm，使用銑床和外圓磨床進行加工。
展開 基于workbench19.2的金屬材料拉伸仿真 ￥5
塑性材料拉伸力學實驗的詳細實驗方法可參考國家標準《GB/T 228.1-2010 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》。本文以圓形截面拉伸試驗樣件為例利用ansys Workbench仿真塑性材料拉伸力學試驗。根據GB/T 228.1-2010試驗樣件尺寸如下圖所示。
取直徑d0=10mm，L0=5*d0=50mm，Lc=L0+d0/2=55mm，Lt>Lc+4*d0，取Lt=115mm。
2、ANSYS Workbench仿真分析
2.1 材料設置
在ANSYS Workbench中創建結構靜力學分析項目（Static Structural）。設置材料參數如下：楊氏模量2E11 Pa，泊松比0.325，屈服極限（Tensile Yield Strength）350Mpa，強度極限（Tensile Ultimate Strength）516Mpa。塑性階段采用Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動強化模型)材料本構關系模型，用列表形式輸入應力與塑性應變。（關于Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動強化模型)材料模型的介紹可
可用電子拉力機對小試件做力學性能試驗來確定的。通過試驗可以得到上述材料應力應變曲線圖。注意試驗得到的是總應變，而在上面材料模型中需要的是Plastic Strain，所以還需將試驗所得的總應變減去對應的彈性應變（即屈服點之后的每一個試驗點的總應變減去這個點對應的彈性應變，其中彈性應變=應力/彈性模量，這里不考慮其他因素影響近似認為總應變=彈性應變+塑性應變）。
有限元模型
載荷邊界設置
如果拉力過小會出現試件根本拉不到屈服階段，如果過大則會導致應力范圍超過之前設定的范圍，而出現計算出錯。
展開 淺談金屬拉伸試驗的必要性
在金屬的制造過程中，一個很重的力學性能就是金屬的拉伸能力。金屬拉伸試驗在金屬材料力學性能試驗中是最常見、最重要的試驗方法之一，它關乎到金屬的韌性、強度等，拉伸性能是通過拉伸試驗判定的。
金屬拉伸試驗所得到的材料強度和塑性性能數據，對于設計和選材、新材料的研制、材料的采購和驗收、產品的質量控制、設備的安全和評估，都有很重要的應用價值和參考價值。
金屬拉伸試驗一般分為四個階段：
1、彈性階段: 隨著荷載的增加，應變隨應力成正比增加。如卸去荷載，試件將恢復原狀，表現為彈性變形，此階段內可以測定材料的彈性模量。
2、屈服階段: 普碳鋼：超過彈性階段后，載荷幾乎不變，只是在某一小范圍內上下波動，試樣的伸長量急劇地增加，這種現象稱為屈服。
3、強化階段：試樣經過屈服階段后，若要使其繼續伸長，由于材料在塑性變形過程中不斷強化，故試樣中抗力不斷增長。應變增加應力也增加，力量最大值就是金屬材料抗拉強度的極限值。
4、頸縮階段：當應變增加應力下降，金屬材料就會產生“頸縮”狀態，直至斷裂。
我們通過金屬拉伸實驗可以測試出材料的強度、硬度、疲勞等等一系列的機械性能。作為沖壓件加工廠只有充分了解了材料的性能之后才能安全的制定材料的應用環境，才能放心投產，加工生產出優質、合格的沖壓件。
展開 
為什么材料拉伸試驗要用“引伸計”
試驗時，傳感器與試件測量段（亦稱“測量標距”）的兩端點“固定”，傳感器測得標距間的變形（伸長或縮短）并將其轉化為其他信號（如電信號、光信號），經放大器放大并由記錄器采集，從而獲得數據。
引伸計包括機械式引伸計、光學引伸計、電子引伸計（圖1）等。目前土木工程試驗中較常用電子引伸計，如各類材料的拉伸試驗。而電子引伸計又可分為軸向引伸計、橫向引伸計和夾式引伸計。本文主要談談對
軸向電子引伸計（測量試件沿加載方向的線變形）的一些理解，如圖1，其包括
刀刃、
標距桿、
標距桿墊片、
力臂等部件。
圖1 軸向電子引伸計
2. Why it ?| 為什么需要用引伸計？
目前多數試驗機都能記錄加載頭的位移，利用位移計也能測量試件的變形，這兩者相對于引伸計的安裝和使用都方便太多，所以剛開始做材料拉伸試驗時，我對試件上額外添加一個引伸計是疑惑的。
那么使用引伸計的意義是什么？
結合試驗來談一談會一點。
當進行材料拉伸試驗時，試件所受荷載可以直接從試驗機獲得，記為
F；試件的“受拉伸長量”也可以直接從試驗機獲得，記加載頭位移為
d；那拉伸試驗的荷載-位移曲線不就已經可以繪制了么？如果試件的截面積為
A，原長為
l，那
σ=
F/
A、
ε=
d/
l后拉伸試驗的應力-應變曲線也能得到。
圖2 應力-應變曲線
好像有道理哈？
展開 『下載』如何將拉伸試驗所得的材料數據輸入到材料庫中
如何將拉伸試驗所得的材料數據輸入到材料庫中，建立流動應力曲線
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單軸拉伸試驗是了解大多數材料并獲得應力和應變之間關系的主要方法。可以使用可塑性模型，并且可以在AnsysWorkbench中看到拉伸棒試樣的較大應變頸縮。 對標準試棒零件進行塑性材料進行拉伸模擬仿真。
此示例說明了拉伸試條的頸縮。介紹了多線性各向同性硬化塑性模型，并給出了驗證仿真結果的過程。
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GBT 6398-1986 金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法
GB T 6398-1986 金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-12-18 21:39:53被mgh_nx評為5星級，為發貼者加分100。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font><br/><br/><b>附件地址：</b><a href="http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=8093" target="_blank"><b>http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=8093</b></a>
展開 基于GTN模型的金屬材料拉伸頸縮現象模擬（原創案例賞析，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于GTN模型的金屬材料拉伸頸縮現象模擬
分析平臺：ANSYS17
技術難點：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮
關鍵詞：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮 孔洞生長和聚合
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：延性金屬的微觀損傷
工程意義：金屬損傷
研究對象：金屬圓桿
模擬過程：金屬材料拉伸頸縮現象模擬
GTN模型的適用范圍：延性金屬
微觀尺度的孔洞形核 生長和聚合模型
孔洞的演化方程
微觀塑性應變的演化方程
孔洞的形核有兩種：應力和應變
GTN模型的屈服準則
單元建模：
采用軸對稱
金屬干的軸對稱模型
GTN模型的材料定義
分析類型：靜力分析，（動態分析還沒有做，后續做出來再show一下）
邊界條件：下端固定，上端施加位移
計算結果
基于GTN損傷模型的延性金屬拉伸頸縮現象模擬
載荷位移曲線
后續可進一步的研究：
1、基于GTN的動態損傷、斷裂分析和裂紋擴展研究
2、動力學的GTN模型分析
作者說明：
ANSYS采用GTN的本構，利用宏觀的有限元方法實現模擬微觀尺度的延性金屬的損傷過程，但無法顯示孔洞的形核 生長 聚合甚至裂紋形成等微尺度信息，但可以從宏觀角度以較少的計算費用實現結構的損傷分析，相比于分子動力學，這個方面的優勢非常明顯。
另外分享一個基于分子動力學（MD)的金屬拉伸的孔洞形核、生長和聚合的數值仿真案例
展開 