比例極限

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比例極限

比例極限是應力-應變曲線上的點,線性彈性變形區域在此過渡到非線性塑性變形區域。換句話說,比例極限決定了與應變成正比的最大應力。過渡點可以通過指定的斜率百分比變化來計算。由於許多測試標準並未要求比例極限,因此它通常用於教育目的,而不是材料測試行業的實際應用。

比例極限與彈性極限有何不同?

彈性極限是可以施加到材料而不引起塑性(永久)變形的最大應力。對於許多材料而言,彈性極限等於或幾乎等於比例極限。對於其他材料(例如彈性體)而言,應力-應變關係是非線性的,並且該材料在通過其比例極限之後很長時間仍將處於其彈性區域內。彈性極限本質上是一個理論值,很難使用萬能試驗機確定,因此主要用於教育目的,而不是材料測試行業的實際應用。

比例極限與屈服強度有何不同?

與彈性極限類似,材料的屈服強度也可能出現在材料的比例極限之外。與彈性極限不同,應力-應變曲線上的屈服強度已由 ASTM 和 ISO 測試標準定義。根據材料在屈服時的應力-應變行為,所選標準會指定首選的屈服計算方法。例如,金屬測試標準(ASTM E8或ISO 6892)已標準化 0.2% 的偏移屈服,這使得金屬行業可以客觀地評估不同的金屬。下面的應力-應變曲線顯示了金屬測試中比例極限(斜率變化 4%)和 0.2% 偏移屈服點之間的差異。

比例極限範例之間的差異

壓力傳感器

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壓力傳感器

壓力傳感器是一種將壓力轉換為電訊號的裝置,因此可用作測量感測器。

熔體壓力傳感器設計用於測量熱流體(例如熔融塑膠)中的壓力。它們用於擠出機等加工機器,也用於毛細管流變儀等實驗室儀器,在這些儀器中,它們提供測試的主要原始輸出(在大多數應用中,比十字頭/活塞上的力感測器更準確)。典型範圍高達 200 MPa(2000 巴或 30000 psi),但市面上也有不同的範圍可供選擇,以配合預期的工作範圍,從而獲得最佳準確度。

提示測試

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提示測試

為了簡化測試,Bluehill Universal 使用者可以使用「提示測試方法」,在整個測試過程中為系統操作員提供自訂的逐步指導。在測試之前或之後,系統會提示使用者輸入重要的測試參數,例如操作員姓名、批號、樣本測量和樣本註解。詳細的說明和圖片可以新增到提示畫面中,以向使用者展示應如何設定測試,從而有助於在多個操作員之間保持測試程序的一致性。「提示測試方法」在可能有多個具有不同經驗水平的測試操作員的環境中非常有用。

預先循環

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預先循環

測試段,其中橫樑移動以在測試開始之前在指定的範圍之間循環樣本。在預先循環段期間會擷取數據,但不適用於後續分析。

蒲松比Poisson’s Ratio

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蒲松比Poisson's Ratio

蒲松比是指材料在承受拉伸或壓縮力時,一個軸向的膨脹與另一個軸向的收縮之比率。例如,對橡皮筋施加拉伸應變會使其沿軸向伸長,並在橫向收縮,同時變長也變薄。對橡膠球施加壓縮力會導致材料在縱向收縮時沿橫軸橫向膨脹。蒲松比僅僅是軸向和橫向變形之間關係的表示。

計算蒲松比的公式為 ν=(-ε_trans)/ε_axial。橫向應變 (ε_trans) 是在垂直於施加力的方向上測量的,而軸向應變 (ε_axial) 是在施加力的方向上測量的。在給定樣本的彈性範圍內,蒲松比基本上是恆定的,並且是橫向應變與由均勻分佈的軸向應力在材料的比例極限以下產生的相應軸向應變之比率的負值。

對於拉伸試驗,橫向應變被認為是樣本中的負橫向變形,而軸向應變被認為是正縱向變形。對於壓縮試驗,這些值會反轉。蒲松比沒有單位,通常為正值,因為所有常見材料在拉伸試驗期間都會在其橫截面積中出現變窄。大多數材料的蒲松比介於 0 和 0.5 之間,像橡膠這樣的高彈性材料的蒲松比通常約為 0.5。大多數金屬(例如不鏽鋼)的蒲松比通常約為 0.3。然而,軟木的蒲松比實際上為 0,這意味著軟木在承受軸向載荷時幾乎沒有橫向變形,反之亦然,這使其成為密封葡萄酒瓶的理想選擇。

當按照標準測試樣本時,標準通常會要求計算蒲松比的軸向應變範圍。這是為了在材料的彈性範圍內確定蒲松比。例如,當按照 ASTM D638 進行測試時,蒲松比應在 0.05% 至 0.25% 的軸向應變範圍內計算。工程師主要使用蒲松比來確定材料在失效之前可以拉伸或壓縮多少。這通常用於新結構的設計中,因為它允許工程師考慮給定材料在負載下的預期尺寸變化。

Poisson's ratio example