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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。. p& m1 f' ]- J1 e* [
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。. W( M  ]5 K% s4 E) R& Z! C
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？+ d' o9 A# J0 C* u' v+ D& K2 o
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
% a6 _! a) h9 O% {1 ]/ R$ N) K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。
9 v! h4 F/ {- A: U# C; n5 p/ b, W
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。7 l; p% K) x" p8 d$ g
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 {% V1 c6 J- e# [7 ?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。
) J4 Y( q- H6 C: F/ E+ ^- }
6 l2 h7 I5 u0 \) e/ o- k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# }! }+ @, ~& Y4 }* q' J
兩點需要大俠驗證的。
2 C- K1 t7 `" @  d+ P1。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。5 D; o1 h. X' Z5 E* T
2。材料的各方向模 ...

& }' p! V* R3 y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 14:59' z2 U0 O# T" k( p" f
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。9 e. u; i/ q2 o! S6 L

% n  `6 X+ m3 g1 w8 X以前遇到過一個案 ...

: ?" k; c' Z: b0 z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 10:268 H8 d* D! K4 w/ U" 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。

9 Z3 @4 W& m' @/ N' M$ S  x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
# D) Z! M7 p# f0 V" @( c. R) ^; O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？

- M( i: H0 l: G8 K- e3 I9 z7 {, c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* M5 j0 T, V6 C
兩點需要大俠驗證的。
0 \- u4 t3 R4 K1。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。& B' ~5 A( j& B; l! C# E2 x
2。材料的各方向模 ...
1 _* {( u/ B8 M0 c; d6 D5 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？
; x) Z5 @; d4 R9 b: N- l6 R
) T7 h4 Y0 t. s# \6 E8 N取樣點要布置在初始直線段。
6 g3 d) l6 M# M. c( u' F
" R6 w+ G  w% 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
# U$ T3 j2 j5 M; @你所說的2%的精度是指測力精度還是指位移精度？, g. E& W3 S; w) w4 d% @

- _% ^" x- u: u1 \. V  j, M5 ~取樣點要布置在初始直線段。6 a' t& v6 _* Z! _: z% O

5 J6 X  q" x& @; m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* D1 k- x0 A% |# Y. M% ~2 S6 Y4 ^
應力值實驗設備是怎么取得的呀？
" O' W& U4 c5 E$ b% w5 u$ p
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. M$ y9 J5 T5 r: O- w6 T2 w
你所說的2%的精度是指測力精度還是指位移精度？) m" V2 Z) E' L5 D" ~

7 t$ m4 f- [) R1 r取樣點要布置在初始直線段。
5 l/ N0 G5 o, R, K& `  n0 ~
  \, E5 p9 n- t+ f. C8 t
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。( Z) b6 z# T; i0 W
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。
5 f7 z" m  c. N5 x5 z2。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。% X0 D6 P# _/ y  }0 h* J4 l
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。
' c1 S% Y" I: D" h/ Y4。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。
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0 \8 H! J2 B5 [5 e9 K0 G* K& k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' _) t/ d* b9 f2 _7 u
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 ...
( X- w4 v& b2 r$ e: B  [: }+ [
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
2 V2 U/ `( c8 M& B, D* m呵呵，說幾個問題。
: O5 U6 D, I  g& d! Z( k1。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。. x/ P( j; c0 f4 w1 a3 m: e9 U
2。看大俠的測量設 ...
$ E. T& P8 _, [/ A- _  y
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/ J* N0 U# B7 O1 E( O, M5 G
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 ...

0 {4 C5 i; C) `' L( W' o我對不銹鋼沒什么研究' D, t' W- h' M7 Z& c1 t% a$ D4 k% Z+ n
! S. X4 m. R' N0 H% X
不銹鋼的彈性模量大致在200GPa。
9 {% I4 z$ V2 H2 Z3 F
( b6 E2 y( g* v! i+ r比它更高的有：& U  z6 ~. r1 A
鎢 400GPa) d2 |) j. [# a; c; L. @
碳化硅 450GPa
$ O" i+ u$ [4 n8 n# ^4 W' D- b碳化鎢 450~650GPa: E7 ?! O; y/ o, X, t5 n! Y+ I/ Z
鉆石 1000~1200GPa* Q6 ~! j9 @6 W3 e
碳纖維 230~430GPa
4 o& |4 I6 k$ S- {5 S( G; B) W
作者: a270001226    時間: 2016-5-10 16:32
fwsc 發表于 2016-5-8 18:58* D% M5 m' l- z5 f/ w) G6 c
我對不銹鋼沒什么研究
5 T- H! P- M* p1 O
# X4 @) ~7 n5 N7 A0 l& v不銹鋼的彈性模量大致在200GPa。
: r5 o, M+ |* W; k  c
' g1 q8 p6 B& ^; U
謝謝大俠' j. U  `  g2 }  w) ]




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