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機械社區

標題: 鋼材料的實測彈性模量問題 [打印本頁]
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 10:14
標題: 鋼材料的實測彈性模量問題
我查了很多資料，都說彈性模量只與材料的成分有關，與熱處理、形狀等因素無關或者關系很小，而且不同的不銹鋼材料彈性模量都差不多，為200GPa左右。" `7 ]( q7 V! {8 D
現在我做了一個不銹鋼材料（SUS420F）的拉伸試驗，熱處理前測得彈性模量為90GPa左右，熱處理后硬度達到HRC51左右，測得彈性模量為130GPa左右，與理論不符。5 H5 \  p) x: n8 a
請大牛幫忙解釋一下，還有一個問題是  如何提高不銹鋼材料的彈性模量？
; }+ k% `6 ~& e2 ^9 d% _6 }
作者: 召喚師170    時間: 2016-5-7 10:26
彈性模量本來就是固定值，或基本不變，我懷疑你的測量方法。公布一下測量過程吧。
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 10:53
召喚師170 發表于 2016-5-7 10:26/ [( g# t" u( X! j" N) W
彈性模量本來就是固定值，或基本不變，我懷疑你的測量方法。公布一下測量過程吧。
( `' Y2 |# W8 E8 u6 f: K7 B+ {
實驗是用拉伸實驗機做的，是個比較大的設備，2m高的樣子，具體還沒去拍照片，試樣是直徑3X250mm的棒料，而且是多次測量得出的數據
作者: zerowing    時間: 2016-5-7 11:17
兩點需要大俠驗證的。4 F$ @% X7 O; M/ f1 @
1。測量精度有多少，這個很重要，測量精度低會產生較大的誤差。1 c8 T$ z! @9 w- s) ~
2。材料的各方向模量一致性如何？如果存在方向性，那么這個問題就相對要復雜一些
作者: bamboo    時間: 2016-5-7 12:00
你好，怎么確定多大的拉力是彈性變形，而非到了屈服值？測得區域越小誤差越大吧。另外采用什么熱處理方式？
作者: fwsc    時間: 2016-5-7 14:59
彈性模量與原子核的外層電子有關，除鑄鐵外，成分相近的金屬，彈性模量幾乎沒有差別。
" _+ l/ H: ]$ c8 I( y8 j
5 x5 X$ g  H) s' T" S- y! H5 f以前遇到過一個案例，測量精度對計算結果影響很大，你將你的測量方法和測量數據發上來
作者: 楠軒    時間: 2016-5-7 16:21
過程才重要
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:04
zerowing 發表于 2016-5-7 11:17  O  {2 ]% E2 r" z5 W" X# f  F
兩點需要大俠驗證的。& ~7 F$ [% m9 G9 w
1。測量精度有多少，這個很重要，測量精度低會產生較大的誤差。, |4 @- K6 h7 k7 b
2。材料的各方向模 ...
8 w9 c3 _2 x1 s+ q+ @
不知道大俠說的測量精度是指什么精度，材料是各向同性的，實驗過程是裝夾好試樣后開始機器拉伸，直到斷裂，電腦得到應力應變曲線，然后根據這個曲線得到彈性模量，機器精度2%
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:11
fwsc 發表于 2016-5-7 14:592 W/ Z6 d  `! s
彈性模量與原子核的外層電子有關，除鑄鐵外，成分相近的金屬，彈性模量幾乎沒有差別。3 c) |4 G' Z/ Q6 N1 y4 k, f2 w( ?. t

5 }$ m9 Q( m7 u& `! p! x以前遇到過一個案 ...
5 ^4 ^" d0 V. d5 H3 P
這是設備和熱處理前后的曲線跟數據
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:17
這是測量機器和熱處理前后的數據和應力應變曲線，機器精度2%以內，材料是各向同性的，熱處理前材料硬度是20HRC左右，熱處理后硬度是51HRC左右
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:18
召喚師170 發表于 2016-5-7 10:26
2 |7 a& N/ B2 t# [6 {彈性模量本來就是固定值，或基本不變，我懷疑你的測量方法。公布一下測量過程吧。
' b: e+ j$ T) {7 @- [
已公布測量過程
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:19
bamboo 發表于 2016-5-7 12:00! j9 D( a! E( p* r# Z
你好，怎么確定多大的拉力是彈性變形，而非到了屈服值？測得區域越小誤差越大吧。另外采用什么熱處理方式？
: i7 O1 s6 D* W0 [3 j
這些都是電腦通過應力應變曲線自動計算的
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 17:20
zerowing 發表于 2016-5-7 11:17
! E1 F) _+ G7 d2 r兩點需要大俠驗證的。
) M+ H5 i3 O2 F& ~  z1。測量精度有多少，這個很重要，測量精度低會產生較大的誤差。
1 Z* y, ]2 P$ P5 }5 s# z2。材料的各方向模 ...
( q, K1 M: e3 n" H" v; t$ ?( W
已公布測量曲線和數據
作者: fwsc    時間: 2016-5-7 18:53
你所說的2%的精度是指測力精度還是指位移精度？7 j0 [9 A0 ^6 C) R4 @1 v

' y$ w) w; d2 ?# j: V. O9 ~取樣點要布置在初始直線段。
2 I, p5 C9 f7 O& p" c  P
+ W# Q7 |7 Y" W' S* x根據你的圖片所示的曲線，其斜率得出的是彈性系數K，要計算剛度，還需要截面積。你的試樣的形狀和截面是怎樣的？
作者: 召喚師170    時間: 2016-5-7 21:47
應力值實驗設備是怎么取得的呀？
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 23:14
fwsc 發表于 2016-5-7 18:53+ a' h2 r9 e& E- M$ S3 [
你所說的2%的精度是指測力精度還是指位移精度？
" u; }0 f' l- G. B0 X- h3 p) o
  r, E" z- X+ y) @取樣點要布置在初始直線段。
. ~8 k4 G6 i2 p* R$ m* j

# {9 j1 U0 v1 I2 d實驗人員說的精度是機器的測量精度，我也不知道具體是哪個，截面積是用卡尺量的
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 23:15
召喚師170 發表于 2016-5-7 21:47; c3 w* \- a3 e+ |
應力值實驗設備是怎么取得的呀？
# k6 S# V" C/ |; J, u9 C
反正不是人工測的，應該是機器上的傳感器測量的
作者: a270001226    時間: 2016-5-7 23:17
fwsc 發表于 2016-5-7 18:53" z% q3 @8 `: B1 ~1 A7 H# p
你所說的2%的精度是指測力精度還是指位移精度？. j2 T. [5 q3 m1 R. f  Z

* n; V  y" x  t- E5 _0 ]4 o' K取樣點要布置在初始直線段。
, j$ @3 b! Y9 F; k

" h& J+ g' @& e! v& V試樣的長度是250mm，直徑是3.5mm，
作者: zerowing    時間: 2016-5-8 02:26
呵呵，說幾個問題。1 k! I* R( ?4 g- B7 H
1。類似線脹系數、彈性模量這類的數據，還是用光杠桿法要精確些。
; V/ F' ]4 Q+ {: m6 ^2。看大俠的測量設備，想必也不是貼的應變片，拉力是電子測力計，變形量估計是機器本身的位移計算。" b1 ]( p, ]: r7 Z5 K6 t% E5 \8 n
3。說方向性，就是要告訴你，先是用使用的材料絕大多數都是各向異性或者叫偽各向同性。楊模在單晶的不同方向上有很大差別，同樣，一旦類似冷拔鋼絲這類的帶有明顯方向性的情況出現，楊模的方向性也是不可忽略的。
0 I2 W, o$ Q: V* ~' ~4。像馬氏體不銹鋼這類，本身熱處理前后組織就有很大變化，出現楊模差合情合理。加讓塑性變形可能同時帶來超過20%的楊模變化，以及測試時溫度的影響，出現40%的差量可以理解。但是你這97，130的數據未免差得太多。所以，目測你是測試速度過快，拉伸過程中鋼絲局部出現高溫升，楊模自然就掉下來了。
作者: fwsc    時間: 2016-5-8 08:38
不清楚你的軟件計算彈性模量的取樣方式，取樣點應分布在初始直線段，進入弧線段之后，試驗會發生縮頸，截面尺寸會縮小，如果將這些區域也計算在內，會導致結果偏差很大。
5 G1 R+ \7 e/ t% O/ I+ K: d
$ ]1 u( ?6 Z8 S* m6 i$ h4 \做彈性模量檢測，最好是用懸臂粱的方式進行，它只需要直接測量力和位移，沒有中間轉換，干擾因素少，誤差小。
作者: a270001226    時間: 2016-5-8 14:12
我自己對這個設備不是很懂，我下次把你的建議給實驗人員說一下，大俠你對不銹鋼有研究嗎，有沒有剛度很大的材料推薦
作者: a270001226    時間: 2016-5-8 14:13
fwsc 發表于 2016-5-8 08:38, K0 e. d& S5 D3 e- V% S2 i
不清楚你的軟件計算彈性模量的取樣方式，取樣點應分布在初始直線段，進入弧線段之后，試驗會發生縮頸，截面 ...
6 U" W4 G8 M# h2 E
我自己對這個設備不是很懂，我下次把你的建議給實驗人員說一下，大俠你對不銹鋼有研究嗎，有沒有剛度很大的材料推薦
作者: a270001226    時間: 2016-5-8 14:14
zerowing 發表于 2016-5-8 02:26
# A( R8 @# z# [8 s呵呵，說幾個問題。
% {: ~9 V# W% K% }* ~1。類似線脹系數、彈性模量這類的數據，還是用光杠桿法要精確些。
2 x' K2 K! G' M: N! {& z- ]2。看大俠的測量設 ...

0 D" D) D. m5 y6 t: T我自己對這個設備不是很懂，我下次把你的建議給實驗人員說一下，大俠你對不銹鋼有研究嗎，有沒有剛度很大的材料推薦
作者: fwsc    時間: 2016-5-8 18:58
a270001226 發表于 2016-5-8 14:13
( U( n6 v. D! V) g) Z! U! L- U我自己對這個設備不是很懂，我下次把你的建議給實驗人員說一下，大俠你對不銹鋼有研究嗎，有沒有剛度很大 ...

8 f6 E- M, ]& W! f+ u: _' z3 `我對不銹鋼沒什么研究) J" j2 N4 `, [/ }1 Y/ N+ Z
3 V1 ^( {- v. L7 J4 A3 T
不銹鋼的彈性模量大致在200GPa。, h4 b8 R5 \4 Y1 C; G: G

) @  F2 \- k6 X& P比它更高的有：
" A$ R( X- E; `& \" z鎢 400GPa# j" b1 ?8 d! `  b
碳化硅 450GPa
- `# ]6 }" ]5 H5 w: a碳化鎢 450~650GPa
& P. w4 Q( X% P6 Z6 z! M  W鉆石 1000~1200GPa
# A: J) F3 h, j. B4 ~碳纖維 230~430GPa
" [5 w4 l+ u8 _' c
作者: a270001226    時間: 2016-5-10 16:32
fwsc 發表于 2016-5-8 18:58
$ {! }- z, w# R8 N) @1 m我對不銹鋼沒什么研究
1 y& T( E5 _& u0 A$ L. e8 c  b  Z; c, H( C9 Z. ~: l3 f* g' a
不銹鋼的彈性模量大致在200GPa。3 @" m! ]# o& v9 `$ _
6 d  V% Y. F& J4 r2 e! }
謝謝大俠! ]# Z, V6 P. _/ f. @" Z




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