抗拉强度计算 【知识普及】拉伸强度的概念及其测试方法

抗拉强度是指产生材料最大均匀塑性变形的应力。

1.在拉伸试验中，试样上直到断裂的最大拉伸应力是拉伸强度，结果用兆帕表示。有些错误叫抗拉强度，抗拉强度等。

2.用该仪器测试试样的拉伸强度时，可以同时获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力和断裂伸长率的数据。

3.抗拉强度的计算:

σt = p /( b×d)

其中σt为抗拉强度(MpA)；p为最大载荷(n)；b是样品的宽度(mm)；d是样品的厚度(mm)。

注:计算中使用的面积是试样在断裂处的原始横截面积，而不是断裂后端口的横截面积。

测试胶粘剂拉伸强度的实验过程

1.原则

试件为单搭接结构，纵向拉伸剪切力施加在试件搭接面上，测量试件能承受的最大载荷。搭接面上的平均剪应力是胶粘剂金属对金属搭接的拉伸剪切强度，单位为MPa。

2.实验装置和样品

1)试验机

所用的试验机应使试样的失效载荷在全标准载荷的(15~85)%之间。试验机力值的指示误差不应大于1%。试验机应配备一对自动对准的样品架，以保持力线与样品中心线一致。试验机应确保样品架的移动速度在(5±1)毫米/分钟内保持稳定。

2)测量工具

用于测量样品重叠表面的长度和宽度的测量工具的精度不小于0.05毫米..

3)夹具

粘合样品的夹具应能确保粘合样品符合要求。在金属片不损坏的情况下，样品和样品架也可以用销钉和孔连接，但不能用于仲裁试验。

4)样本

标准试样的搭接长度为(12.5±0.5)毫米，金属板的厚度为(2.0±0.1)毫米。试样搭接长度或金属板厚度的不同会影响试验结果。

5)建议使用LY12-CZ铝合金、1Cr18Ni9Ti不锈钢、45碳钢、T2铜等金属材料。

6)对于常规试验，样品数量不得少于5个。仲裁试验样品的数量不得少于10个。对于高强度胶粘剂，如果金属材料在测试过程中屈服或断裂，可以适当增加金属板的厚度或减少搭接长度。还不如选择前者。测试时，金属板上的应力不应超过其屈服强度σS，金属板的厚度δ可计算如下:δ = (l τ)/σ s

式中:δ ——金属板厚度；L——样品的搭接长度；τ ——胶粘剂的拉伸剪切强度；σS——金属材料的屈服强度(MPa)。

3.样品制备

1)样品可以用无槽平板或单片制备。

2)用于粘接的金属板表面应光滑，无弯曲、翘曲、歪斜等变形。金属板应无毛刺，边缘应保持直角。

3)粘接时，金属板的表面处理、粘合剂的比例、涂胶量、涂胶次数、干燥时间、粘合剂的固化温度、压力和时间应根据粘合剂的应用要求进行。

4)应使用夹具制备样品，以确保样品被正确研磨和准确定位。

5)切割胶合平板时，为防止样品过热，尽量避免损坏胶合接头。

4.试验条件

样品的停放时间和测试环境应符合下列要求:

1)从样品制备到试验固化的最短时间为16 h，最长时间为30 d..

2)试验应在温度为(23±2)℃，相对湿度为(45~55)%的环境中进行。

3)对于只有温度要求的试验，试验前试样在试验温度下的停留时间不应少于0.5h；；对于有温度和湿度要求的试验，样品应在试验前在试验温度下放置不少于16小时。

5.实验步骤

1)用测量工具测量样品重叠表面的长度和宽度，精确度为0.05毫米..

2)将样品对称夹在上下夹具中，从夹持处到重叠端的距离为(50±1)mm。

3)启动试验机，并以(5±1)毫米/分钟的稳定速度加载。记录剪切失效的最大载荷和粘合失效的类型(内聚失效、粘合失效和金属失效)。

6.测试结果

金属搭接接头胶粘剂的拉伸剪切强度τ应按下式计算，单位为MPa。

τ= F /(b l)

式中:F——试样剪切破坏的最大载荷；

B——样品重叠表面的宽度；

L——样品重叠表面的长度；

试验结果表示为抗剪强度的算术平均值、最高值和最低值。取3个有效数字。

焦问:拉伸速度对测试结果有什么影响？

受迫高弹性变形过程和拉伸过程中的断裂过程都是松弛过程，受时间影响很大，所以作用力的速度也直接影响受迫高弹性变形的发生和发展。对于相同的外力，拉伸速度过快，受迫高弹性变形不能发生得太晚，或者受迫高弹性变形不能充分发展，试样会发生脆性断裂；但是，如果拉伸速度太慢，线性玻璃状聚合物中会发生一部分粘性流动；玻璃态聚合物的受迫高弹性只有在适当的拉伸速度下才能完全表现出来，因此只有在相同的拉伸速度下，测量结果才有可比性。

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