1.基本特征＆试验目标

拉伸试验是最基本的一种力学性能试验方法，是指在规定的温度、湿度和试验速度下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏。拉伸性能包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、泊松比、断后伸长率线等（弹性模量和泊松比通常取准静态工况下测量值）。

高速拉伸试验主要用于研究材料基于不同加载速率下多种应变率水平的力学特性，确定材料在不同应变率拉伸下的应力-应变曲线。

2.试样设计

• 厚度2.5mm以下试样尺寸高速拉伸与静态拉伸常用图纸（供参考）

  

     图1 高速拉伸试样尺寸


      图2 静态拉伸试样尺寸

 

注：对于2.5mm以上试样，可参考标准重新设计

3.加载速率＆应变速率

• 名义应变速率：

• 平均应变速率：

其中，A为断后伸长率，t_f为试样断裂时刻。

• 特征应变速率：

指试样屈服-抗拉段应变速率的平均值。

注：高速拉伸试验时，通常以名义应变速率设定加载速率；客户要求以特征应变速率为基准时，需要通过预试验以确定预定加载速率。

4.试验设备
 

万能试验机示意图


低速/高度摄像机

非接触式变形测量系统

电子材料万能试验机：最大量程试验机250kN，测试速度范围0.001~1000mm/min，主要用于准静态测试和动态测试的应变片换算载荷系数标定；

低速/高速摄像机：拍摄准静态和动态试验过程中的试样二维变形

非接触分析系统：分析试验录像，计算试样静态/动态变形，可以做2D、3D全场分析

4.2 测量方法

5. 有限元模拟对标

为验证试验数据和拟合获取的真实应力-塑性应变曲线的有效性，通过LS-DYNA软件对试验材料进行了有限元模拟仿真分析。考虑到材料模型对网格尺寸的敏感性，采用实体单元对试样进行网格划分，有限元模拟试件尺寸与实际试件相同（参见下图）。参照试验条件，试件左端固支，右端采用*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION对试件加载（输入速度-时间曲线）。通过在测量段设置横截面*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE定义拉伸载荷输出（下图中黑实线），同时在测量段两端选取两个节点（下图测量段两端的白色圆点），定义*DATABASE_HISTORY_NODE，通过计算这两个点的相对位移获得拉伸位移量，并将仿真获得的载荷对位移曲线和试验进行比对完成对标。
 

     注：模型采用LS-DYNA 24号材料卡*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY描述钢材料力学特性，使用*DEFINE_TABLE和*DEFINE_CURVE关键字输入一组应变率效应流动应力-塑性应变曲线。
 

 200s^-1应变率下模拟对标结果