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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。
9 u0 q2 v) C& F; d) ]5 ]$ k! U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。! L6 [( S( @/ I
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？
& L" p0 r/ X$ y) \6 O2 H4 d
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 10:26
4 f9 H; i2 p& `; c2 x# h* i  \, Y  j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。

$ E! o+ i8 R! 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。! f; P& }% @1 {) [
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。
7 F$ z. S$ H2 Q+ P/ }$ |2。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。7 K  l7 p$ S( K: \# p; K( e: n
' S/ U% A& F: M
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
+ v8 ~" ?1 m4 {- l: i  v' ?& S两点需要大侠验证的。7 s# ]9 e, D7 T0 |# o
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。% ?! {& f) t- ]" S, a3 @
2。材料的各方向模 ...
6 S# B1 Q; C' j! D4 K
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
. B: z* i, \+ t- C& U* J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。
- z7 ~& [; K' _% W; y  X3 r7 N4 S, m+ c: P
以前遇到过一个案 ...

" W3 d$ M% m6 q" V- M* O: Z! E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" s2 U" a( b% b6 r
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。
' f2 f7 f0 F) c; r" q# u) }
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 O7 k- c; f0 R/ d) n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？
4 v7 L) o$ z7 Q% j) X2 X
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 11:17
; R) r" n. a8 I6 ?; I0 P2 A7 Y; q两点需要大侠验证的。
9 h. t; }& T" G9 {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。0 J- ~0 _: g' T$ I6 V
2。材料的各方向模 ...
5 t( m2 b$ N3 N5 L( G
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？% x) ~" b. Z; P+ J
3 w" ]$ F6 Z4 w9 q0 Y  K  h2 K
取样点要布置在初始直线段。, v' u$ T( z+ I$ B) V$ K

* D2 b: z- T  l3 B- j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! @. b7 O( ?, F4 Y8 j
你所说的2%的精度是指测力精度还是指位移精度？, t/ C: s+ c) @" N. S3 s
7 T% q1 b9 {6 I' s2 X9 F6 k) n
取样点要布置在初始直线段。; ^, F. G: @3 K

4 F: m3 G7 ?" z$ ]# I: _; }1 ^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
7 [6 ]! K( w; V5 H8 W* s; B1 F" p. B  H应力值实验设备是怎么取得的呀？
! V3 _, C, w8 B4 ?2 V/ s/ d* w
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' E  n3 ~% d5 v$ P
你所说的2%的精度是指测力精度还是指位移精度？/ \8 y4 C4 z; m/ w- Z

# j6 a7 g1 ~4 d; M取样点要布置在初始直线段。
% P- e( K4 A3 V% M- w
) ]" b5 L, @- r7 P5 ~% i
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。
1 S4 q0 V+ Z0 ]3 Q/ Z' A7 i$ o1。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。, y# `& U: P& r( x5 a
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。
- z. I9 @: H+ ~# E3。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。
% P7 B; B4 a9 S  p4 g% [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。, h- P) G0 f6 |# M+ n# n

% D( X* O) T  I+ E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
7 B5 V0 p3 G8 d& L9 j& H, j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 ...

. a; o* F. r0 \2 @; 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，有没有刚度很大的材料推荐
作者: a270001226    时间: 2016-5-8 14:14
zerowing 发表于 2016-5-8 02:26  i  _$ q- c! C' A9 s
呵呵，说几个问题。
. y; k) y" z2 L" p9 D6 c# }8 H8 D1。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。! e9 j4 m1 a7 s. W9 p; y% c5 s
2。看大侠的测量设 ...
4 S9 C: s6 S$ h3 U6 }$ |6 n
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
# A9 p' G) g& d$ q& H1 }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 ...

" i( \9 |. n0 D+ v) n$ O我对不锈钢没什么研究% O, m2 K) O# b5 @" n7 F' v3 f8 Z5 @

. d3 N1 y4 w3 g4 |6 D不锈钢的弹性模量大致在200GPa。
8 G  {, d; p6 Z( w) a! `6 e$ O5 Z7 Z9 r% L- P' d
比它更高的有：
6 j: n4 b4 k, }* g" s  T* c6 n钨 400GPa1 e4 m: }8 C& W6 _( I/ n
碳化硅 450GPa
5 l% r9 E: d/ f  `6 j: H! ]碳化钨 450~650GPa- e; g% x. U1 |8 ^
钻石 1000~1200GPa, s8 N- z8 c9 u7 Y# P/ x
碳纤维 230~430GPa5 H$ z; T  a  y
作者: a270001226    时间: 2016-5-10 16:32
fwsc 发表于 2016-5-8 18:58
- g: A  e0 M, R- u. l5 W我对不锈钢没什么研究
/ |- Q" A8 a6 n" v. X) A& ^# w, M/ @9 U) p4 [* h
不锈钢的弹性模量大致在200GPa。
/ R8 R; e1 q1 U1 g5 ]" V
6 ~  i/ _7 m4 b- P  o. N
谢谢大侠! K+ }" E) Q& c0 @" `1 E1 K




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