标准规范下载简介

GBT228.1-2021金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法.pdf

C.5计算机兼容标准的代表

GB/T 228.12021

通过单轴拉伸试验测定金属材料的弹性模量

本附录包含使用单轴拉伸试验确定弹性模量的附加要求。本试验方法仅限于符合下列条件的 材料。 忽略评估范围内材料的蠕变效应 一评估范围内材料弹性范围内有足够的直线区域。 这些要求与试验设备的设计、试样和试验评估相关。 弹性模量是材料的一种性能特性YD5178-2009标准下载，用于计算符合胡克定律的产品和部件的弹性。 注：由于受引伸计位移精度等级的限制，该试验通常以区别于拉伸试验的单独试验进行。

D.3.1试验设备的准确度

D.3.1.1力值测量装置

试验机力测量系统的准确度等级在相应测量范围应满足GB/T16825.1或JJG139中的1级准确 度等级的要求。

D.3.1.2引伸计系统

两侧测量应变。推荐使用大于或等于50mm标距的引伸计 注：如果只在试样单侧测量应变，由于附加弯曲应变会对测量结果带来较大误差

D.3.1.3测试系统的分辨率

测试系统的分辨率应足以在评估范围内获得至少50个不同的离散测量值

D.3.1.4测定相关试样尺寸的测量装置

用于测定原始横 相关标准进行校准，并可道溯至国家测量系统。 量装置应能保证测量数据的准确度优于测量值的土0.5%

D.3.2夹持方法和同轴腐

GB/T228.12021

夹持和对准方法对于测定弹性模 012。其他有用信息可见GB/T34104。推荐使用力学装置（例如试样定位块）来保证试样有） 同轴度。

试样应平直。 注：弯曲或扭曲的试样不能根据本附录进行试验。 试样的表面状态不应影响试验结果。如果样品中存在残余应力，无论是先前加工还是样品制备带 来的，所测定的模量值可能不代表基材

D.4.2原始横截面积的测定

原始横截面积的测定见第7章。除第7章中的要求外，每个尺寸至少应进行三次测量。原 积S。是平均横截面积，应根据适当尺寸的测量值进行计算。原始横截面积的测量准确度应不 5%。

D.5.2设定力值零点

力值零点的设定应按照10.1进行，

D.5.3.1试验速率

相比拉伸试验测定的其他性能指标 围1的要求。其他试验速率包括方法 是充许的。试验速率宜较低，以达到分析所需的数据 点数量。宜采用恒定的横梁位移速率！ 现任何不连续

).5.3.2数据采样频率

选择应确保在相关范围（R；，R2)内至少获得50 可以通过公式（D.1）计算得到：

数据采样频率的选择应确保在相关范围（Ri，R2）内至少获得50个测量值。 最低的采样频率可以通过公式（D.1）计算得到：

D.5.3.3试验过程

果试样用于多次测定弹性模量，则施加的力不应天于对应于预期R或R0.2的50%的值。 验可进行到发生塑性变形的位置

D.6.1引伸计信号的平均化

6.2中计算所需的平均应变，是通过 的试样两侧的应变得到。试样相对两 数据和两条曲线斜率的差异可以通过优化测试设备（减少弯曲）来减小。有关更多信息

b一应力的偏置量，单位为兆帕（MPa）。 在最佳测试条件下，选择的默认值对计算结果影响不大。示例：如果材料满足D.2中描述的一般条 件，并且确定的默认值R，和R，分别为R或R02的10%和40%，则在确定的间隔内使用默认值重新 十算公式（例如10%到20%，20%到30%，30%至40%的R或R0.2）不会对结果产生显著影响。 如果材料没有显示出弹性直线，例如铸铁，或回归数据的数量不够，即R²<0.9995，则不应确定弹 生模量。 建议在日常的测试中使用合适的参考试样，定期检查结果的重复性。合适的参考试样可以在内部

制造，并且应具有与试样相同的几何形状。进一步的数学方法和计算机分析方法可用于评价弹性模量。

用拉伸试验测定的金属材料弹性模量，其测量不确定度是根据JJF1059.1并参考附录O导则进行 评定的。对于弹性模量的合成标准不确定度，其A类不确定度的信息来源于最小二乘法线性回归统计 分析，其B类不确定度的信息来源于所用测量设备和仪器的准确度级别或检定证书，以及试验方法标 准规定的相关测量误差要求等。

D.7.2弹性模量的测量不确定度评定

D.7.2.1弹性模量测量不确定度的表示

D.7.2.2弹性模量的测量不确定度评定举例

GB/T228.1—202

GB/T228.1—2021

e.Arel(E): ES.

Ue.A(m) uc.A.rel(E) ....(D.10) m/S.A m

ue.A(m ue.A.rel(E)= m/S.A m

性模量相对合成标准不确定度的B分量各分项

0.06kN/mm ue.Arel(E)= 293.07kN/mm =0.02%

合成相对标准不确定度的B分量评定的信息来源于所使用的测量系统或测量设备仪器的准确度

等级所带有的误差或试验方法规定的极限误差等，采用除统计方法以外的其他分析法评定。对式（D.4） 右边根号内的4项B类评定的不确定度分别评定如下。 8 测力误差引起的相对标准不确定度分项urel（F）：本附录规定拉伸试验机的测力系统应符合 GB/T16825.1的1级准确度要求。该级允许误差为士1.0%。这一误差是不确定度源之一，为 了将此误差量化转换成标准偏差（即标准不确定度），需要知道量F取值的分布和包含因子 （），如果不知道，一般把它近似为均匀分布（矩形分布），包含因子k=/3。由这误差引起的 标准不确定度量化为：量F分散区间半宽度（α）除以包含因子（k）：

urei(F)=一=一%

测延伸误差引起的相对标准不确定度分项urel（△）：本附录规定引伸计系统宜符合 GB/T12160的0.5级准确度要求，该级允许误差为士0.5%或士1.5μm。因为在测定金属材料 弹性模量试验中，测量的延伸量很小，宜采用绝对误差值士1.5μm。 因为准确度级给定，也就给定了允许的绝对误差值，而关键是延伸测量范围如何确定，这 要考虑弹性模量，引伸计标距，评定弹性模量的应力上限等因素。为了能够按照附录J进行评 定，建议延伸相对误差按式（D.12）计算

=(≤) d 0.4RHXL X100% .......D.12

引伸计准确度0.5级允许的绝对误差，单位为微米（μm）； 一延伸测量范围，单位为微米（μm）。 式（D.12)中“0.4ReH（或0.4Rp0.2）”应力上限取自本附录给定的经验值。 例如，引伸计符合GB/T12160的0.5级准确度要求，8=士1.5μm，标距L。=50mm；上届服 强度ReH=500MPa测定的弹性模量E=186.7GPa。计算的相对误差e=±2.8%。这一误 差引起的相对标准不确定度分项为

引伸计标距误差引起的相对标准不确定度分项urel（L。）：本附录规定引伸计系统宜符合 GB/T12160的0.5级准确度要求，该级允许引伸计标距误差为士0.5%。由这一误差引起的相 对标准不确定度分项为：

urel(L)=α= R

试样原始横截面积误差引起的相对标准不确定度分项urel（S。）：试样原始横截面积（S。）不是 直接测量得到，对于圆形横截面试样，试验前测量其横截面直径（d。），然后按照公式（D.13)计 算得到：

根据上式，原始横截面积测量不确定度应按公式（D.14）定义 um(S.) =2urm(d.)

相对不确定度为urel（d。）= k

url(S。）=一% 3

将D.7.2.2.2的A分量计算值和D.7.2.2.3的4分项的计算值代公式（D.4)得到弹性模量合成相 对标准不确定度：

D.10测定模量的其他方法

拉伸试验不是确定弹性模量可靠值的最佳方法，其他替代方法（如脉冲振动法或超） 更多信息见参考文献[25]、参考文献[51]～参考文献[53]

D.11不确定度和再现性

此处不包括全部不确定度评估，但基于与模量测量相关的指南标准（见参考文献9])估算不确定度 的程序已作为欧洲UNCERT项目的一部分开发，用于拉伸试验（见参考文献［54J）和动态测量（见参 考文献[55］）。 表D.1总结了基于一系列拉伸试验相互比较练习的标准偏差（s）的2倍的模量测量的再现性，这些 测试作为TENSTAND项目的一部分进行了整理。

对于厚度小于0.5mm的产品，有必要采取特殊措施。

附录E （规范性） 厚度0.1mm~<3mm薄板和薄带使用的试样类型

度0.1mm~<3mm薄板和薄带使用的试样类

试样的夹持头部一般比其平行长度部分宽[见图11a）。试样头部与平行长度之间应有过渡半径 至少为20mm的过渡弧相连接。头部宽度应不小于1.2b。，b。为原始宽度。 通过协议，也可以使用不带头试样。对于宽度等于或小于20mm的产品，试样宽度可相同于产品 宽度。

比例试样尺寸见表E1 较广泛使用的三种非比例试样尺寸见表E.2。 6。 有争议时，平行长度应为L。十2b。，除非材料尺寸不足够。 对于宽度等于或小于20mm的不带头试样，除非产品标准中另有规定，原始标距（L。）应等于 50mm。对于这类试样，两夹头间的自由长度应等于L。十3b。。 当对每支试样测量尺寸时，应满足表E.3给出的尺寸公差和形状公差。 如果试样的宽度与产品宽度相同，应该按照实际测量的尺寸计算原始横截面积（S。）。 如果符合表E.3中给出的尺寸公差和形状公差，则可使用试样的名义宽度，以避免在试验前测量试 样的宽度。

1矩形横截面比例试木

注1：优先采用比例系数k三 5.65的比例试样。 注2：如需要，厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便装夹引伸计。上下两凸耳宽度中心线间 的距离为原始标距

注1：优先采用比例系数 注2：如需要，厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便装夹引伸计。上下两： 的距离为原始标距

注1：优先采用比例系数k 的非比例试样 注2：如需要，厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便装夹引伸计。上下两凸耳宽度中心线间 的距离为原始标距

表E.2矩形横截面非比例试样

表E.2矩形横截面非比例试样

表E.3试样宽度公差

E.5原始横截面积的测定

原始横截面积应根据试样的尺寸测量值计算得到。 原始横截面积的测定应准确到士2%。当误差的主要部分是由于试样厚度的测量所引起的，宽度 则量误差不应超过士0.2%。 为了减小试验结果的测量不确定度，建议原始横截面积应准确至或优于士1%。对于薄片材料 要采用特殊的测量技术

样通常为产品的一部分，不经机加工（见图12）

附录F （规范性） 直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型

试样材料密度，单位为克每立方厘米（g·cm

附录G （规范性） 厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度 等于或大于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型

G.2.2不经机加工试样的平行长度

G.2.3.1比例试样

通常，使用比例试样时原始标距（L。）与原始横截面积（S。）满足公式（G.1）：

其中比例系数（k）通常取值5.65，也可以取11.3 圆形横截面比例试样和矩形横截面比例试样应优先采用表G.1和表G.2推荐的尺寸

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表G.1圆形横截面比例试样

表G.1圆形横截面比例试样

表G.2矩形横截面比例试样

G.2.3.2非比例试样

如果相关的产品标准有规定，允许使用非比例试样。矩形横截面非比例试样尺寸见表G.3 平行长度不应小于L。十b。/2。对于仲裁试验，平行长度应为L。=L。十2b。，除非材判 足够。

表G.3矩形横截面非比例试样

表G3矩形横截面非比例试样

表G.4中规定的值表示，例如对于满足上述机加工条件的名义直径10mm的试样，沿其平行长度 最大直径与最小直径之差不应超过0.04mm。 因此，如试样的最小直径为9.99mm，它的最大直径不应超过：9.99mm十0.04mm=10.03mm

表G.4试样横向尺寸公差

表G.4试样横向尺寸公差（续）

附录H （规范性） 管材使用的试样类型

试样可为全壁厚纵向弧形试样、管段试样、全壁厚横向试样，或从管壁机加工的圆形横截面试样（见 图14和图15）。 对于管壁厚度小于3mm的机加工横向、纵向试样已在附录E描述；对于管壁厚度大于3mm的机 加工横向、纵向试样已在附录G描述 回狐形试样

H.2.1纵向弧形试样

管段试样尺寸见表H.2。应在试样两端加塞头。塞头顶端至最接近的标距标记的距离应不小于 D。/4，只要材料足够，仲裁试验时此距离为D。。塞头相对于试验机夹头在标距方向伸出的长度不应超 过D。，而其形状应不妨碍标距内的变形。 允许压扁管段试样两夹持头部，加或不加扁块塞头后进行试验。仲裁试验不压扁，应加配塞头

H.2.3机加工的横向试样

机加工的横向矩形横截面试样，管壁厚度小于3mm时，采用附录E的表E.1或表E.2的试样管 壁厚度大于或等于3mm时，采用附录G表G.2或表G.3的试样。 不带头的试样，两夹头间的自由长度应足够，以使试样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不 少于1.5b。0 应采用特别措施校直横向试样

H.2.4管壁加工的纵向圆形横截面试样

加工的纵向圆形横截面试样应采用附录G的表G.1的试样。相关产品标准应根据管壁厚度 横截面尺寸，如无具体规定，按表H.3选定

H.3管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样

H.3原始横截面积的测定

H.3.1应根据测量的原始试样尺寸计算原始横截面积（S。），测量每个尺寸应准确到土1%。 H.3.2管段试样、不带头的纵向或横向试样的原始横截面积可以根据测量的试样长度、试样重量和材 料密度，按照公式（H.1）计算：

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式中： b。纵向弧形试样的平均宽度，b。<(D。一2a。）。 简化的公式（H.3）适用于纵向弧形试样：

式中： b。纵向弧形试样的平均宽度，b。<(D。一2a。）。 简化的公式（H.3）适用于纵向弧形试样

当<0.25 D b <0.1

8.4对于管段试样，应按照公式（H.4）计算原始

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附录I （资料性） 考虑试验机系统变形情况补偿横梁位移速率的估算

公式（2)没有考虑试验机系统变形的影响，因此，公式（2)给定的横梁位移速率存在部分缺 导致试样平行长度上的实际应变速率偏低于要求的应变速率。合理补偿（补足）横梁位移速率 善实际应变速率的这种偏移。参考文献［23］提供了当考虑试验机系统变形情况的补偿横实 率的估算方法，以改善应变速率的偏移，见公式（I.1）

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附录J （资料性） 逐步逼近方法测定规定塑性延伸强度（R，）

步逼近法测定塑性延值

卸力方法测定规定残余延伸强度（Rr0.2）举例

按照第22章要求，修约后结果为：R.2=780N/mm

Ro.2=78.54 61375 781.4N/mm

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1.1为了避免由于试样断裂位置不符合20.1所规定的条件而必须报废试样，可以使用如下方法： a）试验前将试样原始标距细分为5mm（推荐）到10mm的N等份； b）试验后，以符号X表示断裂后试样短段的标距标记，以符号Y表示断裂试样长段的等分标记 此标记与断裂处的距离最接近于断裂处至标距标记X的距离。 .2如X与Y之间的分格数为n，按如下测定断后伸长率： a）如N一n为偶数［见图N.1a)]，测量X与Y之间的距离lxy和测量从Y至距离为（N一n)/2 个分格的Z标记之间的距离Lz。按照公式（N.1）计算断后伸长率：

如N一n为奇数［见图N.1b)]，测量X与Y之间的距离，和测量从Y至距离分别为（N一n 1)/2和（N一n十1)/2个分格的Z和Z"标记之间的距离lyz和lxz。按照公式（N.2)计算断 伸长率：

图N.1移位方法的图示

附录O （资料性） 测量不确定度的评定

拉伸性能参数值的标准不确定度可以按照以下两种方法评定。 a）A类重复性测量按公式（O.1）

式中： 不确定度； 测量的标准偏差； 7 在正常情况下报告测量结果的平均观测数。 b B类一一其他来源，如校准证书或公差。 这里，真值同样可能出现在定义的区间内的任何地方，因此分布被描述为矩形或均匀分布 标准不确定度由公式（O.2）给出。

...............2

其中： Q一一假定数量的区间宽度的一半。 通常，对一个量的估计涉及对其他量的测量。中不确定度的估计应考虑所有这些测量中 不确定度的贡献。这就是所谓的合成不确定度。如果估计仅涉及一系列测量值1、2"， 的加或减，则y、u（y）中的合成不确定度由公式（O.3)给出。

其中u（)是参数i的不确定度等。

0.3设备参数对试验结果不确定度的影响

u(y)=u(r)+u()++u(r)

拉伸试验结果的不确定度包含由所用设备引起的分量。不同的测试结果有不同的不确定度分量贡

献，这取决于它们的确定方式。表O.1显示了拉伸试验中确定的一些更常见材料特性应考虑的设备不 确定度分量贡献。某些试验结果的不确定度较低，例如上屈服强度（R。）仅取决于测力和横截面积的 不确定度分量，而塑性延伸强度（R，）取决于力、延伸、标距长度、横截面积和其他参数。断面收缩率 （Z），需要考虑断裂前后横截面积的测量不确定度。

表0.1测量装置对试验结果的不确定度影响

由于测量装置不同，不同试验结果的不确定度分

GB/T228.1—2021参数Z的合成标准不确定度（uz），公式（O.4)给出了百分数的表达形式：4z=·(0.4)采用类似方法，一系列试验结果的合成标准不确定度示例如表O.3所示。表0.3合成标准不确定度示例不同参数的合成标准不确定度%ReRel.AZ0.910.910011.29根据ISO/IEC指南98一总扩展不确定度是通过将合成标准不确定度乘以扩展因子（）获得的，对于95%置信水平2表0.495%置信水平，k=2总扩展不确定度示例（根据表0.3）95%置信水平：2总扩展不确定度ReH21.82.82.822.58在所示计算中，只能添加具有相同单位的不确定度贡献。有拉伸试验中测量不确是度的更多信息和详细信息，见CWA152612和参考文献。强烈建议定期进行样品测试，开绘制与特定材料测试相关结果的标准偏差图表。随着时间的推移，样品试验数据的结果标准偏差可以很好地显示试验数据不确定度是否在预期范围内。0.4取决于材料和/或试验程序的参数拉伸试验结果的精度取决于与被测材料、试验机、试验程序和用于计算指定材料性能的方法相关的因素。理想情况下，应考虑以下所有因素：a)试验温度；b)试验速率；c)试样几何形状与机加工；d)试样的夹持方法和加力同轴度；e)试验机的特性（刚度、驱动和控制模式）；f)与拉伸性能测定相关的人为和软件错误；g）引伸计安装几何形状。这些因素的影响取决于具体的材料状态，不能作为一个定值给出。如果已知影响，则可在计算O.3所示不确定度时将其考虑在内。在估计扩展测量不确定度时，可能会包括更多的不确定度来源。这可以使用以下方法来完成。a)用户宜确定所有其他可能的来源，这些来源可能直接或间接影响要确定的测试参数。b）相对贡献率可根据被测材料和特殊试验条件而变化。鼓励各实验室编制一份可能的不确定源清单，并评估其对结果的影响。如果一个不确定度源的影响被确定，这个不确定度（u）宜包括65

附录P （资料性） 拉伸试验的精密度根据实验室间试验方案的结果

在实验室间的比对实验中有迹象表明拉伸试验结果的分散性包括材料的分散和测量的不确 表P.1~表P.4，相应的图示表达见图P.1～图P.4。试验结果的再现性用2倍各自参数，例 ，Z和A等参数的标准偏差除以各自的平均值得到。因此给出的这些参数结果的置信度按照 95%，可以直接与用其他方法得到的扩展不确定度相比较

某人工挖孔桩施工组织设计-secret表P.1屈服强度（0.2%塑性延伸强度或上屈服强度）实验室间比对试验的再现性 （图P.1给出了图形表达的数值）

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图P.3表P.3给出数据的图形表达

再现性用给定 金2的绝对值是（30.3±7.2）%。 某些再现性值似乎相当高；这可能是因为对于断裂的缩颈区准确地测量试样尺寸有相当的难度。对于薄板 样厚度的测量不确定度可能会很大。同样对于试样缩颈区域的直径或厚度高度地依赖于操作者的经验和 验技巧。

一建管理速记口诀.pdfGB/T228.1—2021

图P.4表P.4给出数据的图形表达

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