号钢应力应变曲线试验研究

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1、65号钢应力应变曲线试验研究65号钢应力-应变曲线试验研究摘要：使用CMT5105型电子万能试验机对65号钢进行单轴拉伸试验，得到其应力-应变曲线和拉伸时的机械性能，通过理论推导得到其真应力-真应变曲线。最后采用Ramberg-Osgood公式，利用最小二乘法获取65号钢试验数据的拟合曲线，以用于有限元等进一步研究中。关键词：65号钢单轴拉伸试验应力-应变曲线Ramberg-Osgood公式ExperimentalStudyonStress-StrainCurvesofSteelNo.65Abstract:CMT5105electronicuniversaltestingmach

2、ineisusedfortheuniaxialtensiletestofsteelno.65.Thestress-straincurveandthemechanicalpropertiesoftensileareobtained.Thetruestress-truestraincurveisobtainedthroughtheoreticalderivation.Finally,Ramberg-Osgoodequationisusedandtheleastsquaresmethodisappliedtoobtaintheexperimentaldatacurvefittingof

3、steelno.65,whichwillbeusedforfurtherstudiessuchasfiniteelement.KeyWords:SteelNo.65;UniaxialTensileTest;Stress-StrainCurves;Ramberg-Osgoodequation.前言目前国内关于65号钢的疲劳寿命研究相对来说比较少，对其性能的了解还不足以应用到实际工程中。譬如，运用ANSYS疲劳分析模块分析桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命时，需要输入钢丝绳材料的应力-寿命曲线或者应变-寿命曲线，然而ANSYS材料库中虽自带该材料的应力-寿命曲线和应变-寿命曲线，但是自带材料

4、与实际工程应用中的材料力学属性相差较大，对于ANSYS的模拟结果会造成较大的误差，没有实际参考意义。考虑到应力-寿命和应变-寿命研究实验周期长、费用高等因素，本文采用优先获取应力-应变曲线的方法进行初步研究。近年来一些学者提出了很多种方法，朱兆祥等[1]提出了刀刃法测量应力-应变曲线，但此方法求得的误差很大，且试件材料越硬，这样的误差就越大。王晋平等[2]提出了三减二法，即取5个相同的试件，用3个叠在一起的试件压缩曲线减去两个叠在一起的压缩曲线，就可以得到单个试件的应力-应变曲线。万华培[3]利用自动动态增量非线性分析程序对其原理进行验证，但该实验要求3个试件的同轴度非常好，对试

5、件加工精度提出了很高的要求。一旦加工试件的同轴度或试件端面平行度有偏差，对结果影响将很大。国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》[4]提出的常规方法是选用圆柱形长试件(L=5～10D)，应力值采用试验机上的力传感器获得，应变则由引伸计读出。这样大长径比对试件加工要求很高，稳定性差，实验时很容易发生失稳现象，试验结果偏差较大。本文通过对65号钢的应力-应变曲线试验对其力学性能进行了初步的研究，为桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命的进一步研究和实际应用提供了依据。该试验简单易行，同时具有重要的理论意义和工程应用价值。11实验方法及原理1.1实验机型号试验采用CMT5105型

6、微机控制电子万能试验机，如图1所示，其各项技术参数见表1；拉伸试验原理简图如图2所示。图1CMT5105型微机控制电子万能试验机表1CMT5105型微机控制电子万能试验机主要技术参数最大试验力/kN100变形试验机级别测量范围/%FS0.52-100位移分辨率/με0.03恒力、变形、位移控制范围/%FS0.5~100有效宽度/mm540有效伸长/mm365（480）1.2实验材料试验材料选用65号钢，来源于某钢厂32t×42m双梁桥式起重机所使用的钢丝绳。1.3实验方法（1）用游标卡尺测量试样的直径和长度，即测量同一试样两端及中部三处的直径，取其平均值；（2）调试和安装好拉伸试

7、验用的夹具及试样；（3）设定拉力机的试验条件（实验速度等）；（4）键入试样参数（标定间距、试样的直径及长度）；（5）检查条件无误后开始实验，同时注意记录仪的工作，观察扫描出来的载荷-伸长曲线；（6）试样被拉断时停止实验。1.4实验原理拉伸试验是在规定的试验温度、湿度和速度的条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。拉伸时，试样在纵轴方向所受到的标准应力ζ为：2ζ=P/A0（MPa）（1）式中：P——拉伸载荷；A0——试样的初始截面。试样的伸长率即应变ε为：ε