GB T 8653-1988 金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法(静态法).pdf

1、中华人民共和国国家标准金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法（静态法）Metallic materials Determination of Youngs modulus, chord modulus ，阳ngentmodulus and Poi捕。血sratio (statical method) lJDC 669, 539. 32 GB 8 6 5 3 8 8 本标准适用于室温下用静态法测定金属材料弹性状态的杨氏模量、弦线模量、切线模量和？自松比。1 原理试样施加轴向力，在其弹性范围内测定相应的轴向变形和横向变形，以便测定本标准所定义的r!lj或几项力学性能。注轴roJ力措试样纵

2、轴方向施加的拉伸力和l压缩力2 定义输r1变形z在平面内千行于试样纵轴方向线长度的伸长和缩短横向变形在平面内垂直T试样纵轴ff向线长度的缩短和伸长，2. l 试样平行长度（L,) 试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间的平行长度。2.2 试样原始标距（ ) z在试样上用以测量试样长度变化的两标记间原始长度。2. 3 引伸计标距用引伸计测量试样变形时所使用试样部分的长度此长度一般不应大于试样原始标距，但不小于试样直径d，或宽度b,）。2. 3. 1 铀向引伸计标距（L）测量试祥轴向变形的号i仲t十标距。2. 3, 2 横向引伸计标距（L, ) 测量试样横向变形的引伸计标距。2. 4 应力（标称

3、应力（）试验时轴向力除以试样原始横截面积的商。2. 5 应变（标称线应变）：试样在轴向力下其原始线性尺寸单位长度的变化。2. 5. 1 辅向应变（, ) 在平面内平行于试样纵轴方向的线应变。2. 5. 2 横向应变（) 在平面内垂直于试样纵轴方向的线应变。2. 6 杨氏模量（E ) 轴向应力与轴向应变成线性比例关系范围内的轴向应力与轴向应变之比。有许多金属材料，其拉伸杨氏模量与压缩杨氏模量有差别，应注意区分。2.s.1 1tt伸杨氏模量（E,) z轴向拉伸应力与轴向拉伸应变成线性比例关系范围内的辅向拉伸应力与轴向拉伸应变之比。2. s.2 压缩杨氏模量（E，）轴向压缩应力与轴向压缩应变成线性比

4、例关系范周内的轴向压缩应力与轴向压缩应变之比。2. 7 弦线模量（E，）在弹性范围内轴向股力轴向应变曲线上任两规定点之间弦线的斜率。2.8 切线模量（E,.,) z在弹性范围内轴向应力轴向应变曲线上任一规定应力或应变值处的斜率。f十s弦线横量和切线模量适用于呈非线弹性状态的金属材料e2. 9 1自松比（）轴向成力与轴向应变成线性比例关系范围内横向应变与轴向应变之比的绝对值。中华人民共和国冶金工业部198801-18批准198日0201实施Soll GB 8653-88 3 符号、名称和单位符号、名称和单位列于表I 表1序号符号名称1 短形试样原始厚度2 b。矩形试样平行度部分的原始宽度3 圆形

5、试样平行民度部分的原始直径4 L, 试样平行民度5 f,. 试样原始标距6 L., 轴向引伸计标距7 L” 横向引伸计标距8 AL., 试样袖向变形9 AL., 试样横向变形10 A且轴向变形增量11 J, 横向变形增量12 s. 试样平行长度部分的原始横截面帜13 F 轴向力14 AF 轴向力增量15 轴向应力16 轴向应力的平均值17 E 杨氏模量18 E, 拉伸杨氏模量19 E, 压缩杨氏模量20 E., 弦线模量21 E, 切线模量22 轴向应变23 横向应变24 轴向应变的平均值25 横向应变的平均值26 v, 斜事变度数27 泊松比28 相关革数29 k 数据对数目30 !A 1k

6、累加符号4 试样4. l 试样形状和尺寸4. l. 1 圆形和矩形拉伸试样按GB6397-86金属拉伸试验试样的规定。4. 1.2 圆形和矩形压缩试样按GB7314- 87 金属压缩试验方法的规定E4. 1. 3 通过协商可以采用其他类形的试样。4. 1. 4 试样头部形状和尺寸应适合于试验机夹头的央持。单位mm mm N N/mm % 4. 1. 5 头部带承载销孔的矩形拉伸试样，销孔中心与标距部分的宽度的中心线偏离应不大于标距部分宽度的o.005倍。4. 1.日两面和四面机加工的矩形试样，其机加工丽的表面粗糙度应不大于几！.6 m。5Cl GB 86 5 3 8 8 4-2 样坯的切取与试

7、样制备4. 2. l 样坯切取的部位、方向和数量应按有关标准或协议的规定。4. 2.2 切取样坯和机加工试样时，成防止因冷加工或受热而影响金属的力学性能。4. 2. 3 完成最后机加工的试样，应平宜、无毛刺、表面无划伤及其他人为或机械损伤。4. 2. 4 从带卷切取的薄板试样，允许带有不影响性能测定的轻度弯曲。4. 2. 5 对于薄板的矩形试样，可以在试样宽度两侧制备小凸耳（不允许制各小缺口）供装卡引伸讨用n带凸耳的矩形试样，见GB3076 82 I金属薄板（带）拉伸试验方法和lGB 7:ll4 87 51伸计装卡f同侧两凸耳的外侧或内侧，其引伸计标距应为两凸耳宽度中心线之间的llP.离。4.

8、 3 试样贮存：试样应置于干燥无腐蚀介质的室温环境中持放，并防止贮存期间产生变形和表面损5 试样尺寸的测量5. 1 圆形试样应在标距两端及中间处相互垂直的方向上测量直径，各取其算术平均值，按公式（I）计算横截商积。将三处测得横截面积的算术平均值作为试样原始横截面积。S, 士时；. ( l ) s. 2 矩形试样应在标距两端及中间处测量厚度和宽度，按公式（2）计算横截面积。将三处测得横截面积的算术平均值作为试样原始横截面积。S, 。b，.( 2 ) it 带凸耳的试样，不应在靠近凸耳根部处测量真宽度5.3 测量试样原始横截面尺寸的量具应满足表2规定的要求回测量时应估该到量民最小刻度的半个刻度值。

9、横藏面尺寸o. l o. 5 O. 5 2. 0 2. 0 IO. 0 JO. 0 表25. 4 测量试梓尺寸的量具应由计量部门定期检定。6 试验设备6. l 试验机最；且最小刻度值，不大io. 001 0. 002 0 01 0. 05 min 6. 1. 1 各种类型的试验机均可使用，其误差应符合或优于JJG139 83拉力、压力和万能材料试验饥检定规程或JJG157- 83 I小负荷材料试验机检定规程的1级试验机要求。6. 1. 2 试验机应备有调速指示装置，能在本标准规定的速度范围内灵活调节。s. l 0 3 试验机应具有记录或显示装置，满足本标准测定力学性能的要求。s. 1. 4 压

10、缩试验府的试验机，除了要满足6.1. 1 6. 1. 3条要求外，其他附助装置，例如谓平台、力的导向装置和约束装置等的要求，按GB731487中第3章“试验设备”的规定。6-2 引伸计s. 2. 1 寻l伸计（包括记录器或指示器）应进行标定，如：定时的工作状态应尽可能与试验时的T作状态相同。引伸计的标定与分级方法应按GB228 87金属拉伸试验方法附录A进行。计算的标定系数保留4位有效数字叶算的应变示值误差保留两位有效数字。丁2GB 8653 88 s. 2. 2 经标定的引伸汁，在日常试验前应注意检查，当发现异常，应重新进行标定。s.2.3 用于测定杨氏模量、弦线模量、切线模量的轴向寻伸计和

11、用于测定泊松比的横向引伸计均应不低于B级。仲裁试验应达A级。横向引伸计的标定系数为轴向引伸计标定系数的比比之间为宜。s. 2. 4 测量试样轴向变形时，推荐使用能测量试样相对两侧平均变形的均值引伸计。s. 2. 5 测量试样横向变形时，横向引伸计应装卡在试样标距范围内的直径（宽度上。以此处的直径（宽度）尺寸作为横向引伸计标距。7 试验条件7. 1 试验速度：为了避免发生绝热膨胀或绝热收缩的影响，并能够准确测定轴向力和相应的变形，试验速度不应过高，但为了避免蠕变影响，速度不应太低，一般对于拉伸试验，弹性应力增加速率应在120 N/mms范围内对于压缩试验，弹性应力增加速率应在110N/mms 1

12、范围内，速度应尽可能保持恒定。7. 2 力的同轴度3试验机和夹持装置应能使试样承受轴向力，在初轴向力与终轴向力之间，在试样相对两侧测定的应变增量与其平均值之差不应大于3%。7. 2. 1 两头部带承载销孔的薄板矩形拉伸试样，销孔中心与标距部分宽度中心线的偏离满足1. 5 条要求时，则可达到7.2条规定的力的同轴度要求。7 2.2 压缩试验，使用GB7314-87中规定的调平台和力的导向装置以及约束装置，则可达到7.2 条规定的力的同轴度要求。7, 3 压缩试验的其他试验条件均按Gil7314-87执行a7. 4 试验应在室温（1035下进行。8 性能测定s. 1 杨氏模量的测定s. 1. 1

13、图解法：试验时，用自动记录方法绘制辅向力轴向变形曲线，见图10绘制曲线时，力轴比例的选择应使轴向力轴向变形曲线的弹性直线段的高度超过力轴量程的%以上。变形放大倍数的选择应使辅向力一轴向变形曲线的弹性直线段与力轴的夹角不小于40。为宜。在记录的轴向力辅向变形曲线上，确定弹性直线段，在该直线段上读取相距尽量远的A,B两点之间的轴向力增量和相应的输向变形增量，按公式（3）计算杨氏模量。E= （菩）（去）. ( 3 ) i于1可以借助于直尺将弹性直线段延长，在相距较远的两点之间读取轴向力增量和相应的轴向变形增量。,3 GB 8 6 53 8 8 l飞F土飞0眨一一一一一一一- .:-图13. 1. 2

14、 拟合法试验时，在弹性范围内记录轴向力和与其相应的轴向变形的一组数字数据对。数据对的数目一般不少于8对。用最小工乘法将数据对拟合袖向应力轴向应变直线，拟合直线的斜率即为杨氏模量，按公式（4）计算。式中z!iL, e,=-y:; Z凸, 丁Ii 飞了M。Z k一E:E(e，）- ke,u I (Sei - kei) ( 4 ) a.1.2.1 按公式（5）计算拟合直线的斜率变度系数，其值在2%以内，所得杨氏模量值为有效。 v, （古一l)/(k2)J x 100 ( 5 ) 式中zSe,L， (St1) , (S y = （：；（，）一J I (Se, ；一E一k一8. 1. 3 有关标准或协议

15、在规定杨氏模量时，应说明拉伸杨氏模量或压缩杨氏模量，分别用/l，和E，表示如无说明，般采用拉伸方法测定，报告为E值。8.2 弦线模量的测定8. 2. 1 图解法z试验时，用自动记录方法绘制轴向力轴向变形曲线，见图2.绘制曲线时，力轴比例的选择应使所画弦线的上应力点对应的力处于力轴量程的%以上。变形放大倍数的选择应使所面的孩线与力轴夹角不小于40为宜。在记录的轴向力轴向变形曲线上，通过与所规定的上、下两应力点（例如规定非比例伸长应力，. z的10%和50%两应力点）或两应变点相对应的A、B两点画弦线，在所产 GB 86 53 88 画出的弦线上读取轴向力增量和相应的轴向变形增量，按公式（6）计算

16、弦线模量曰E., （斐）（圭）”（6 ) 注可以借助T直尺将所画出的弦线延址，在相距较远的两点之间读取辅向力增量和相应的轴向变形增量。I. 斗（图2 8. 2. 2 拟合法：试验时，在弹性范围内记录轴向力和相应的轴向变形的一组数字数据对。将该组数据对拟合一数学表达式（例如多项式），得到拟合的轴向应力轴向应变曲线。在拟合的轴向应力轴向应变曲线的弹性范围内计算两规定应力或应变值之间所对应弦线的斜率，即为弦线模量。注对于非线弹性金属材料，有关标准或协议在规定弦线模量时应说明确寇弦线的上、下两点的应力或应变值a8. 3 切线模量的测定8. 3. 1 图解法z试验时，用自动记录方法绘制轴向力轴向变形曲线

17、，见图3。绘制曲线时，力轴比例的选择应使所规定应力点对应的轴向力处于力袖量程的%以上。变形放大倍数的选择应使所面的切线与力轴的夹角不小于40。为宜在记录的轴向力轴向变形曲线上，通过规定应力或应变值对应的R点作曲线的切线。在所画出的切线上读取相距尽量远的A,B两点之间的轴向力增量和相应的轴向变形增量，按公式（7）计算切线模量。E,. （苦）（主） ( 7 ) 8. 3. 2 拟合法E试验时，在弹性范围内记录轴向力和相应的铀向变形的一组数字数据对，将该组数据对拟合一数学表达式（例如多项式），得到拟舍的轴向应力轴向应变曲线在拟合的轴向应力轴向应变曲线的弹性范围内计算曲线在规定应力或应变值处的斜率，即

18、为切线模量注2对于非线弹性金属材料，有关标准或协议在规定切线模量时，应说明切点的应力或用变值:,GB 86 5 3 8 8 ,. I P B且J 。,L., 图38. 4 泊松比的测定8. 4, 1 图解法1试验时，用自动记录方法绘制横向变形轴向变形曲线，见图4。在记录的横向变形轴向变形曲线上，确定弹性直线段，在直线段上读取相距尽量远的C、D两点之间的横向变形增量和相应的轴向变形增量。按公式（8）计算f自松比。户（去）（主）L., :o飞, I 。L., ) 图4当在同一试验中，泊松比与杨氏模量一道进行测定时，推荐同时绘制轴向力轴向变形曲线和横向变形轴向变形曲线，见因5。056 GB 8653

19、 88 l s l F / 飞( 1 i飞一一一才i一一，口_, 斗,1,., ii 一I 图5注可以借助于直尺将弹性直线段延长，在相距较远的两点之间读取横向变形增量和相应的轴向变形增量a. 4. 2 图解法2：试验时，用自动记录方法同时绘制横向变形铀向力曲线和辅向变形轴向力曲线，见图6.在横向变形，轴向力曲线和轴向变形轴向力曲线的弹性直线段上，分别读取相距尽量远而且相同轴向力增量的c、D两点之间的横向变形增量，和A、B两点之间的轴向变形增量，按公式（的计算泊松比。I 飞- 1 . :J 下t_j j卡图6注可以借助于直尺将弹性直线段延长，分别在相距较远而且相同轴向力增量的两点之阅读取横向变形

20、增量和袖向变形增量如分别在不同轴向力增量上读取横向变形增量和轴向变形培暨，则不能直接使用公式的计算。日I分男1）计算出横向应变增量与袖向应力增量之比和轴向应变增量与轴向阳力增量之比。然后计算前者比值与后古比值之比，即为伯松比。,_ : 、GB 8 6 5 3 88 8. 4. 3 拟合法：试验时，在弹性范围内，在同一轴向力下记录横向变形和轴向变形的一组数字数据对。数据对的数目一般不小于8对。用最小二乘法将该组数据对拟合横向应变一袖向成变直线，直线的斜率即为泊松比。按公式（9）计算。式中t.L, Le Zt e,=k t.L., 工了:;, :E（内）ke山I:e: ke:) ( 9 ) 注s如

21、果分别记录横向变形轴向力和轴向变形轴向力的两组数字数据对，贝ll应用最小二乘法将每组数据对拟合横向院变袖向应力和轴向应变袖向应力直线，并计算拟告直线斜率。前者斜率与后者斜率之比即为市i松比8. 4.4 按公式（5）计算拟合直线斜率变度系数，其值在2%以内，所得泊松比为有效。8. 5 测定杨氏模量、弦线模量、切线模量和1自松比，在弹性范围内进行三次测定，报告三次测定的平均值。如用一次施力与其他力学性能一道进行测定，应注明9 测定性能数值的修约杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比，一般保留3位有效数字，其余数位的数字应进行修约，修约的方法按GB8170 87 数字修约规则执行。附加说明：本标准由冶金工业部钢铁研究总院起草。本标准主要起草人梁新邦本标准水平等级标记GB 8653 88 y 558