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标题: 钢材料的实测弹性模量问题 [打印本页]
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 10:14
标题: 钢材料的实测弹性模量问题
我查了很多资料，都说弹性模量只与材料的成分有关，与热处理、形状等因素无关或者关系很小，而且不同的不锈钢材料弹性模量都差不多，为200GPa左右。
: N) o( I, t9 Q; I! c; ]3 i现在我做了一个不锈钢材料（SUS420F）的拉伸试验，热处理前测得弹性模量为90GPa左右，热处理后硬度达到HRC51左右，测得弹性模量为130GPa左右，与理论不符。
; n  U6 G1 [& }( y' B+ A& \2 j请大牛帮忙解释一下，还有一个问题是  如何提高不锈钢材料的弹性模量？8 K& q, L9 J! L9 C) o0 x# A& E- \
作者: 召唤师170    时间: 2016-5-7 10:26
弹性模量本来就是固定值，或基本不变，我怀疑你的测量方法。公布一下测量过程吧。
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 10:53
召唤师170 发表于 2016-5-7 10:265 m# A8 n7 i) V9 i% ~( |' F
弹性模量本来就是固定值，或基本不变，我怀疑你的测量方法。公布一下测量过程吧。

  X+ l8 Z2 v3 ^3 F7 F# e* q1 Y实验是用拉伸实验机做的，是个比较大的设备，2m高的样子，具体还没去拍照片，试样是直径3X250mm的棒料，而且是多次测量得出的数据
作者: zerowing    时间: 2016-5-7 11:17
两点需要大侠验证的。
3 K, K1 F8 W2 A  j1。测量精度有多少，这个很重要，测量精度低会产生较大的误差。
5 Y" b' k& \; V5 g( t2。材料的各方向模量一致性如何？如果存在方向性，那么这个问题就相对要复杂一些
作者: bamboo    时间: 2016-5-7 12:00
你好，怎么确定多大的拉力是弹性变形，而非到了屈服值？测得区域越小误差越大吧。另外采用什么热处理方式？
作者: fwsc    时间: 2016-5-7 14:59
弹性模量与原子核的外层电子有关，除铸铁外，成分相近的金属，弹性模量几乎没有差别。
9 _2 _) Z" R+ `  S: `! F* M4 l: x9 N# Q3 E' k* g1 h
以前遇到过一个案例，测量精度对计算结果影响很大，你将你的测量方法和测量数据发上来
作者: 楠轩    时间: 2016-5-7 16:21
过程才重要
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:04
zerowing 发表于 2016-5-7 11:17
8 G( C5 Y8 Y" y; q6 U0 _3 l两点需要大侠验证的。
2 l# |5 y9 U, U+ L) g" k1。测量精度有多少，这个很重要，测量精度低会产生较大的误差。
, Z# o, k9 p- _0 |) G9 R) w2。材料的各方向模 ...
* l% Z: n( g4 _0 e5 G4 G5 x
不知道大侠说的测量精度是指什么精度，材料是各向同性的，实验过程是装夹好试样后开始机器拉伸，直到断裂，电脑得到应力应变曲线，然后根据这个曲线得到弹性模量，机器精度2%
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:11
fwsc 发表于 2016-5-7 14:59- y5 B6 N: \1 m
弹性模量与原子核的外层电子有关，除铸铁外，成分相近的金属，弹性模量几乎没有差别。7 f4 t" X9 s% j- `& {, s2 y* ^& e# `

9 x6 e4 V+ \+ b9 \2 v以前遇到过一个案 ...
6 \- O  X* {9 n: i: B1 Y
这是设备和热处理前后的曲线跟数据
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:17
这是测量机器和热处理前后的数据和应力应变曲线，机器精度2%以内，材料是各向同性的，热处理前材料硬度是20HRC左右，热处理后硬度是51HRC左右
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:18
召唤师170 发表于 2016-5-7 10:26$ a. v. Z- c4 M
弹性模量本来就是固定值，或基本不变，我怀疑你的测量方法。公布一下测量过程吧。

( I( t/ T3 I+ t/ {) p- [已公布测量过程
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:19
bamboo 发表于 2016-5-7 12:00
4 H1 ?/ M2 C$ B+ R0 b6 r你好，怎么确定多大的拉力是弹性变形，而非到了屈服值？测得区域越小误差越大吧。另外采用什么热处理方式？

/ s6 f6 p+ F2 |& c3 t. S这些都是电脑通过应力应变曲线自动计算的
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 17:20
zerowing 发表于 2016-5-7 11:174 S7 }; _! U3 V! Z  ~) Y. v
两点需要大侠验证的。2 ?! f- ?! A$ x* w8 |6 c) {8 K
1。测量精度有多少，这个很重要，测量精度低会产生较大的误差。
# D' z; p! p' k  D8 [2。材料的各方向模 ...
4 p1 ?+ k* }' S3 Y$ _" T/ W
已公布测量曲线和数据
作者: fwsc    时间: 2016-5-7 18:53
你所说的2%的精度是指测力精度还是指位移精度？
7 ?2 D8 l  C9 A8 G/ ~' g  [8 W" X) o! `' G( k$ i4 W
取样点要布置在初始直线段。
) h: c4 Y9 |5 e& q! O# H+ s9 r0 N4 l4 a  H
根据你的图片所示的曲线，其斜率得出的是弹性系数K，要计算刚度，还需要截面积。你的试样的形状和截面是怎样的？
作者: 召唤师170    时间: 2016-5-7 21:47
应力值实验设备是怎么取得的呀？
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 23:14
fwsc 发表于 2016-5-7 18:53
0 q- M2 b) h- r6 A- [你所说的2%的精度是指测力精度还是指位移精度？
; H7 y' a3 ^" z. K( `* X! R
1 ]  H) Y: s: `, D( C取样点要布置在初始直线段。/ n  w7 L; r3 U/ G" \. i' @: {$ ~

5 Z: t. M. N% w' H! m7 \, T  S实验人员说的精度是机器的测量精度，我也不知道具体是哪个，截面积是用卡尺量的
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 23:15
召唤师170 发表于 2016-5-7 21:47
% [. d+ F( f: n# l& C" `3 P应力值实验设备是怎么取得的呀？

2 n+ [- j) b2 d* ~' ?. C: z反正不是人工测的，应该是机器上的传感器测量的
作者: a270001226    时间: 2016-5-7 23:17
fwsc 发表于 2016-5-7 18:53
! F( `7 K' O% R, y你所说的2%的精度是指测力精度还是指位移精度？
& G9 M3 ?% |+ U# e/ q1 W
8 J" M; @. q1 a8 |+ m取样点要布置在初始直线段。
+ ]! @+ |+ q$ }% p/ Y* l
$ R+ E* b# `4 ?# X* b2 G( `# a9 L
试样的长度是250mm，直径是3.5mm，
作者: zerowing    时间: 2016-5-8 02:26
呵呵，说几个问题。. O. k' U0 Y% C% A% n: F
1。类似线胀系数、弹性模量这类的数据，还是用光杠杆法要精确些。' _' G) @6 C. q8 d# s3 G
2。看大侠的测量设备，想必也不是贴的应变片，拉力是电子测力计，变形量估计是机器本身的位移计算。
6 R4 `  s5 h; W: M. j3。说方向性，就是要告诉你，先是用使用的材料绝大多数都是各向异性或者叫伪各向同性。杨模在单晶的不同方向上有很大差别，同样，一旦类似冷拔钢丝这类的带有明显方向性的情况出现，杨模的方向性也是不可忽略的。+ \- b: i7 L  U# @
4。像马氏体不锈钢这类，本身热处理前后组织就有很大变化，出现杨模差合情合理。加让塑性变形可能同时带来超过20%的杨模变化，以及测试时温度的影响，出现40%的差量可以理解。但是你这97，130的数据未免差得太多。所以，目测你是测试速度过快，拉伸过程中钢丝局部出现高温升，杨模自然就掉下来了。
作者: fwsc    时间: 2016-5-8 08:38
不清楚你的软件计算弹性模量的取样方式，取样点应分布在初始直线段，进入弧线段之后，试验会发生缩颈，截面尺寸会缩小，如果将这些区域也计算在内，会导致结果偏差很大。3 u7 ~9 w- d* |5 _
- Q  u& t: P1 K, S( q/ s
做弹性模量检测，最好是用悬臂粱的方式进行，它只需要直接测量力和位移，没有中间转换，干扰因素少，误差小。
作者: a270001226    时间: 2016-5-8 14:12
我自己对这个设备不是很懂，我下次把你的建议给实验人员说一下，大侠你对不锈钢有研究吗，有没有刚度很大的材料推荐
作者: a270001226    时间: 2016-5-8 14:13
fwsc 发表于 2016-5-8 08:38
4 ]% B/ m8 W0 o不清楚你的软件计算弹性模量的取样方式，取样点应分布在初始直线段，进入弧线段之后，试验会发生缩颈，截面 ...

9 i5 q/ H& m: N5 K; L我自己对这个设备不是很懂，我下次把你的建议给实验人员说一下，大侠你对不锈钢有研究吗，有没有刚度很大的材料推荐
作者: a270001226    时间: 2016-5-8 14:14
zerowing 发表于 2016-5-8 02:26
; Q$ L4 e, ^" x( v呵呵，说几个问题。2 ]. c% n: m- y, K- p
1。类似线胀系数、弹性模量这类的数据，还是用光杠杆法要精确些。
5 Z6 w* E: E4 `' y6 F( w5 W2。看大侠的测量设 ...

8 J. a! T  |; |' p" u! i我自己对这个设备不是很懂，我下次把你的建议给实验人员说一下，大侠你对不锈钢有研究吗，有没有刚度很大的材料推荐
作者: fwsc    时间: 2016-5-8 18:58
a270001226 发表于 2016-5-8 14:13
' d; G* k1 G1 L8 o0 g我自己对这个设备不是很懂，我下次把你的建议给实验人员说一下，大侠你对不锈钢有研究吗，有没有刚度很大 ...

/ Z$ i2 r: o: k4 s/ ~/ y" Z# I我对不锈钢没什么研究
/ \/ z- g( }! M" i& X0 l- N+ I7 p* w
不锈钢的弹性模量大致在200GPa。3 V& H* c+ C+ r3 ^8 K9 j  I8 }

1 k+ m! Y2 P% D比它更高的有：; Q9 D% c6 I  H, i6 y5 g4 X
钨 400GPa  e9 \6 x! m; k; b$ Z  ~
碳化硅 450GPa
1 s7 }' p/ t# r3 z" M1 b碳化钨 450~650GPa
# z6 n9 \! F  r7 |! T( l钻石 1000~1200GPa
1 E2 ~4 G. w: e8 k碳纤维 230~430GPa
' @3 F: `, t" W
作者: a270001226    时间: 2016-5-10 16:32
fwsc 发表于 2016-5-8 18:58
, [- F2 }! q7 `  [我对不锈钢没什么研究
' {& s6 I( m6 C# L% Z8 s  v/ s; o/ U3 r8 [
不锈钢的弹性模量大致在200GPa。
) r) t* Y. u( y+ O9 V8 y! q

) _4 O/ X; `0 T2 u: }1 s谢谢大侠
+ @" J1 @% U: c; ^



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