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航空材料力学性能测定

时间:2023-08-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:在保证试验正常进行的条件下,夹紧力应尽可能小。图8-7 图解法确定实际压缩力F4.规定塑性压缩强度的测定力-变形曲线图解法。即图8-10 图解法求Ftc图8-10 图解法求Ftc6.上压缩屈服强度和下压缩屈服强度的测定1)呈现明显屈服现象的金属材料,相关产品标准应规定测定上压缩屈服强度或下压缩屈服强度或两者。

航空材料力学性能测定

1.试验条件

1)试验应在室温(10~35℃)下进行。

2)试验速度:对于有应变控制的试验机,设置应变速率为0.005min-1。对于用载荷控制或用横梁位移控制试验机,允许设置一个相当于应变速率0.005min-1的速度。如果材料应变速率敏感,可以采用0.003min-1的速度。对于没有应变控制的系统,保持一个恒定的横梁位移速率,以达到在试验过程中需要的平均速率的要求。

3)在试验过程中恒定的横梁位移速率并不能保证试验过程中恒定的应变速率。无论采用哪种方法,都应采用恒定的速率,不准许突然的改变。

4)板材试样装进约束装置前,两侧面与夹板间应铺一层厚度不大于0.05mm的聚四氟乙烯薄膜,或均匀涂一层润滑剂,例如小于70μm石墨粉调以适量的精密仪表油的润滑剂,以减少摩擦。

5)板状试样铺薄膜或涂润滑剂之前,应用无腐蚀的溶剂清洗。装夹后,应把两端面用细纱布擦干净。

6)安装试样时,试样纵轴中心线应与压头轴线重合。

7)除非另有规定,试验一般在室温(10~35℃)范围内进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。

2.板状试样夹紧力的选择

根据材料的规定塑性压缩强度Rpc0.2(或下压缩屈服强度)及板材厚度来选择夹紧力。一般使摩擦力Ff不大于Fpc0.2估计值的2%;对极薄试样,允许摩擦力达到Fpc0.2估计值的5%。在保证试验正常进行的条件下,夹紧力应尽可能小。

注意:一般认为厚度小于0.3mm的试样为极薄试样。

3.板状试样实际压缩力F的测定

1)试验时自动绘制的力-变形曲线,一般初始部分因受摩擦力影响而并非线性关系(见图8-7)。当力足够大时,摩擦力达到一个定值,此后摩擦力不再进一步影响力-变形曲线。设摩擦力F1平均分布在试样表面上,则实际压缩力F可表示为

F=F0-F1/2

式中 F0——试样上端所受的力。

2)用图解法确定实际压缩力(F)。在自动绘制的力-变形曲线图上,沿弹性直线段,反延直线交原横坐标轴O″,在原横坐标轴原点O′O″的连线中点上,作垂线交反延的直线于O点,O点即为力-变形曲线的真实原点。过O点作平行原坐标轴的直线,即为修正后的坐标轴,实际压缩力可在新坐标系上直接判读(见图8-7)。

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图8-7 图解法确定实际压缩力F

4.规定塑性压缩强度Rpc的测定

(1)力-变形曲线图解法。力轴的比例应使所求Fpc点位于力轴的二分之一以上,变形放大倍数n的选择应保证图8-8中的OC长度不小于5mm。

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图8-8 图解法求Fpc

在自动绘制的力-变形曲线图上,自O点起,截取一段相当于规定塑性变形的距离OCepcLon),过C点作平行于弹性直线段的直线CA交曲线于A点,其对应的力Fpc为所测规定塑性压缩力(见图8-8)。规定非比例压缩强度按式(8-2)计算。即

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式中 So——试样原始横截面积。

(2)逐步逼近法 如果力-变形曲线无明显的弹性直线段,采用逐步逼近法。先在曲线上直观估读一点A0,约为规定塑性压缩应变0.2%的力FA0,而后在微弯曲线上取G0Q0两点,其分别对应的力978-7-111-58451-3-Part02-128.jpg978-7-111-58451-3-Part02-129.jpg,作直线G0Q0,按力-变形曲线图解法过C点作平行于G0Q0的直线CA交曲线于A1点,如A1点与A0点重合,则978-7-111-58451-3-Part02-130.jpg即为Fpc0.2(见图8-9)。G0Q0直线的斜率一般可以用于图解确定其他规定塑性压缩强度的基准。

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图8-9 逐步逼近法求Fpc

A1点未与A0点重合,需要按照上述步骤进行进一步逼近。此时,取A1点对应的力FA1来分别确定0.1FA1、0.5FA1对应的点G1Q1,然后如前述过C点作平行线来确定交点A2。重复相同步骤直至最后一次得到的交点与前一次的重合。

5.规定总压缩强度Rtc的测定(www.xing528.com)

用力-变形图解法测定。力轴按图8-8的规定,总压缩变形一般应超过变形轴的二分之一以上。

在自动绘制的力-变形曲线图(见图8-10)上,自O点起在变形轴上取OD段(etcLon),过D点作与力轴平行的DM直线交曲线于M点,其对应的力Ftc为所测规定总压缩力。规定总压缩强度按式(8-3)计算。即

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图8-10 图解法求Ftc

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6.上压缩屈服强度ReHc和下压缩屈服强度ReLc的测定

1)呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,相关产品标准应规定测定上压缩屈服强度或下压缩屈服强度或两者。如未具体规定,仅测定下压缩屈服强度。

2)用力-变形曲线图解法测定。在自动绘制的力-变形曲线图上,判读力首次下降前的最高实际压缩力(FeHc)和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最低实际压缩力或屈服平台的恒定实际压缩力(FeLc)。上压缩屈服强度和下压缩屈服强度分别按式(8-4)和式(8-5)计算。即

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如经协商同意,屈服力可以在测力度盘上判读。

7.抗压强度Rmc的测定

试样压至破坏,从力-变形曲线图上确定最大实际压缩力Fmc,或从测力度盘读取最大力值。抗压强度按式(8-6)计算。即

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允许使用自动装置或自动测试系统测定抗压强度,可以不绘制力-变形曲线。对于塑性材料,根据应力-应变曲线在规定应变下测定其抗压强度,在报告中应指明所测应力处的应变。

8.压缩弹性模量Ec的测定

用力-变形曲线图解法测定。力轴按图8-8的规定,变形放大倍数n应不小于500倍。

在自动绘制的力-变形曲线图上,取弹性直线段上JK两点(点距应尽可能长),读出对应的力FJFK,变形ΔLJ、ΔLK(见图8-10)。压缩弹性模量按式(8-7)计算。即

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如材料无明显的弹性直线段,在无其他规定时,则按逐步逼近法处理。

9.试验结果的数值修约

试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求,测得的强度性能结果应按照表8-1的要求进行修约;弹性模量测定结果保留三位有效数字,修约的方法按照GB/T 8170—2008。

8-1 强度性能结果数值的修约间隔 (单位:N/mm2

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10.试验结果处理

1)出现下列情况之一时,试验结果无效,应重做同样数量试样的试验。

①试样未达到试验目的时发生屈曲。

②试样未达到试验目的时,端部就局部压坏以及试样在凸耳部分或标距外断裂。

③试验过程中试验仪器设备发生故障,影响了试验结果。

2)试样上出现冶金缺陷(如分层、气泡、夹渣、缩孔等),应在试验记录及报告中注明。

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