Hur påverkar olika provgeometrier resultaten av dragprovning?

Tilldragsprovningsresultaten omfattar den ultimata draghållfastheten, sträckhållfastheten, Young-modulen, duktiliteten och exponenten för töjningshärdning. Alla dessa egenskaper kan beräknas med hjälp av en universell provningsmaskin utrustad med rätt styrenhet, programvara, grepp och tillbehör. Valet av grepp kan variera beroende på materialtyp, geometri och dimensioner. I många fall dikteras provstorlekar och geometrier av ASTM-standarder.

Denna blogg kommer att diskutera om dragegenskaperna påverkas om samma standardmaterial testas i olika geometrier eller dimensioner. Det korta svaret är att det beror på dragegenskapen och egenskaperna hos det material som testas. För en given tvärsnittsarea och för alla mätlängder har olika provgeometrier ingen effekt på den slutliga draghållfastheten och sträckgränsen för standardmaterial. Olika mätlängder och tvärsnittsytor har dock förändrande effekter på vissa egenskaper, som beskrivs nedan.

1- Effekt av olika mätlängder

Låt oss jämföra två provkroppar, tillverkade av samma material, med två olika mätlängder:

Prov A mätlängd >Prov B mätlängd

När dragprovet startas och prov A eller prov B dras, är töjningen jämn längs mätlängden fram till den punkt där den maximala kraften uppnås och inskränkningen börjar. Sträckningen i varje material är enhetlig fram till denna punkt. Kraften börjar då sjunka, vilket visas i spännings-deformationskurvan nedan, och minskningen av arean är inte längre proportionell mot materialets sträckning.

Innhalsningsområdet kommer att uppta en mycket större del av 1-tums mätlängden på prov B jämfört med den del som upptas på 2-tums mätlängden på prov A. När provningen är avslutad och provkropparnas två sprickor är sammanfogade kommer den uppmätta procentuella förlängningen av provkropp B med den mindre mätlängden att vara större än den procentuella förlängningen av provkropp A med den större mätlängden.

Ekvation 1:

Procentuell förlängning = ∆L/L0 x 100

Varvid:

• L0 är den ursprungliga mätlängden
• ∆L är förändringen av längden av den ursprungliga mätlängden. Mäts efter att provkroppen har brutits och provkroppen har monterats ihop (se figur 2)

Då mätlängden ökar minskar den procentuella förlängningen.

2- Effekten av olika tvärsnittsytor

Den här gången har provkropp A och provkropp B, som är tillverkade av samma material, identiska mätlängder, men tvärsnittsytan för provkropp A är ändå större än tvärsnittsytan för provkropp B. I likhet med konceptet med mätlängden och den del som upptas av inskränkningen kommer inskränkningsområdet att uppta en mycket större del av den mindre tvärsnittsytan hos prov B jämfört med den del som upptas av den större tvärsnittsytan hos prov A.

Tvärsnittsytan hos ett prov har en betydande effekt på töjningsmätningar. Slankhetskvoten mäts genom mätlängden dividerad med kvadratroten av tvärsnittsytan, och är därför omvänt proportionell mot tvärsnittsytan.

Ekvation 2:

Slankhetskvoten = L0/√A0

Varvid:

• L0 är den ursprungliga mätlängden.
• A0 är provets ursprungliga tvärsnittsarea

När slankhetskvoten ökar och tvärsnittsarean minskar, minskar den procentuella förlängningen.