拉力試驗(yàn)機(jī)拉力測(cè)試速度和拉力的關(guān)系

拉力試驗(yàn)機(jī)在測(cè)試過程中，拉力（載荷）與測(cè)試速度的關(guān)系并非簡單的線性關(guān)聯(lián)，而是受材料特性、測(cè)試階段和控制模式的綜合影響。以下是系統(tǒng)解析：

FR發(fā)瑞拉力試驗(yàn)機(jī)

一、核心關(guān)系總結(jié)

材料類型速度對(duì)拉力的影響規(guī)律典型表現(xiàn)示例

金屬材料速度↑ → 拉力↑（應(yīng)變速率強(qiáng)化效應(yīng)）低碳鋼：速度從1→50 mm/min，屈服強(qiáng)度提升10%~20%

塑料/橡膠速度↑ → 拉力先↑后↓（黏彈性行為）PP塑料：速度過快時(shí)分子鏈斷裂，拉力下降

脆性材料速度影響小，但過快會(huì)直接斷裂陶瓷：速度變化對(duì)峰值拉力無顯著影響

復(fù)合材料取決于基體與增強(qiáng)相的相互作用碳纖維：速度↑可能導(dǎo)致界面脫粘，拉力波動(dòng)

二、科學(xué)機(jī)理分析

1. 應(yīng)變速率效應(yīng)（金屬主導(dǎo)）

K,n：材料常數(shù)（如低碳鋼n≈0.2）

物理意義：速度越快，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻越嚴(yán)重，材料表現(xiàn)更“硬”。

2. 黏彈性行為（高分子主導(dǎo)）

能量耗散：高速下分子鏈來不及解纏，彈性響應(yīng)增強(qiáng)，拉力上升；

溫升軟化：持續(xù)高速變形導(dǎo)致局部發(fā)熱，材料軟化，拉力下降（見圖1）。

3. 測(cè)試階段差異

彈性階段：速度對(duì)拉力影響極小（胡克定律區(qū)）。

塑性階段：速度影響顯著（如金屬頸縮后需加速維持恒定力）。

三、操作影響與標(biāo)準(zhǔn)參考

1. 速度選擇依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)推薦速度范圍適用材料

ISO 6892-1應(yīng)變速率0.00025~0.0025 s?1金屬

ASTM D6381~500 mm/min塑料

GB/T 1040.15~50 mm/min通用塑料

2. 設(shè)備控制模式

位移控制：固定速度，拉力隨材料響應(yīng)變化（常用）。

力控制：固定拉力，速度自動(dòng)調(diào)節(jié)（易出現(xiàn)速度突變）。

應(yīng)變控制：通過引伸計(jì)反饋實(shí)時(shí)調(diào)整速度（高精度需求）。

四、工程應(yīng)用建議

金屬測(cè)試

低速（1~5 mm/min）：精確測(cè)量屈服點(diǎn)。

高速（50~100 mm/min）：模擬沖擊工況，但需修正數(shù)據(jù)。

塑料測(cè)試

避免速度＞100 mm/min（除非特殊要求），防止熱軟化干擾。

設(shè)備保護(hù)

設(shè)置力值上限（如120%量程自動(dòng)停機(jī)），防止高速過載。

五、常見問題解答

Q：為什么同一材料在不同速度下斷裂拉力不同？

→ 速度改變材料變形機(jī)制（如金屬位錯(cuò)增殖、高分子鏈斷裂方式）。

Q：如何選擇優(yōu)測(cè)試速度？

→ 三步法：

查閱材料標(biāo)準(zhǔn)（如ISO/ASTM）；

預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性；

固定速度進(jìn)行正式測(cè)試。