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1.基本特征＆試驗目標

拉伸試驗是最基本的一種力學性能試驗方法，是指在規定的溫度、濕度和試驗速度下，在試樣上沿縱軸方向施加拉伸載荷使其破壞。拉伸性能包括抗拉強度、屈服強度、彈性模量、泊松比、斷后伸長率線等（彈性模量和泊松比通常取準靜態工況下測量值）。

高速拉伸試驗主要用于研究材料基于不同加載速率下多種應變率水平的力學特性，確定材料在不同應變率拉伸下的應力-應變曲線。

2.試樣設計

• 厚度2.5mm以下試樣尺寸高速拉伸與靜態拉伸常用圖紙（供參考）

  

     圖1 高速拉伸試樣尺寸


      圖2 靜態拉伸試樣尺寸

 

注：對于2.5mm以上試樣，可參考標準重新設計

3.加載速率＆應變速率

• 名義應變速率：

• 平均應變速率：

其中，A為斷后伸長率，t_f為試樣斷裂時刻。

• 特征應變速率：

指試樣屈服-抗拉段應變速率的平均值。

注：高速拉伸試驗時，通常以名義應變速率設定加載速率；客戶要求以特征應變速率為基準時，需要通過預試驗以確定預定加載速率。

4.試驗設備
 

萬能試驗機示意圖


低速/高度攝像機

非接觸式變形測量系統

電子材料萬能試驗機：最大量程試驗機250kN，測試速度范圍0.001~1000mm/min，主要用于準靜態測試和動態測試的應變片換算載荷系數標定；

低速/高速攝像機：拍攝準靜態和動態試驗過程中的試樣二維變形

非接觸分析系統：分析試驗錄像，計算試樣靜態/動態變形，可以做2D、3D全場分析

4.2 測量方法

5. 有限元模擬對標

為驗證試驗數據和擬合獲取的真實應力-塑性應變曲線的有效性，通過LS-DYNA軟件對試驗材料進行了有限元模擬仿真分析?？紤]到材料模型對網格尺寸的敏感性，采用實體單元對試樣進行網格劃分，有限元模擬試件尺寸與實際試件相同（參見下圖）。參照試驗條件，試件左端固支，右端采用*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION對試件加載（輸入速度-時間曲線）。通過在測量段設置橫截面*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE定義拉伸載荷輸出（下圖中黑實線），同時在測量段兩端選取兩個節點（下圖測量段兩端的白色圓點），定義*DATABASE_HISTORY_NODE，通過計算這兩個點的相對位移獲得拉伸位移量，并將仿真獲得的載荷對位移曲線和試驗進行比對完成對標。
 

     注：模型采用LS-DYNA 24號材料卡*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY描述鋼材料力學特性，使用*DEFINE_TABLE和*DEFINE_CURVE關鍵字輸入一組應變率效應流動應力-塑性應變曲線。
 

 200s^-1應變率下模擬對標結果