拉伸试验

拉伸试验（英语：Tensile testing 或 Tension testing）^[1]是材料科学和工程中一种基本物质张力测试。借由拉伸试验测量的性质有：极限抗拉强度、断裂强度、最大伸长量和断面缩率^[2]。下列特性也可以被检测：杨氏模数、蒲松比、降伏强度、加工硬化^[3]。单轴拉伸试验是常用于获得等向性材料的机械特性。某些材料是使用双轴拉伸试验。

拉伸试验上的椰壳纤维复合材料。 样品大小不到标准。

目的

使用拉伸试验可能具有各种目的，例如：

• 为了应用而选择特定材料或物品
• 预测材料在使用的正常和极端施力的型态。
• 确认是否符合规范、法规或合同的要求。
• 决定新产品开发是否有望成功：概念证明。
• 证明提出专利的实用性。
• 为其他科学、工程和品质保证提供标准数据。
• 提供基础的技术通信。
• 用于比较几种选择的方法。
• 提供诉讼程序的证据。

拉伸试件

铝合金材质的拉伸试件。左边的两个试件有圆形的螺纹式两端。 右边的两个试件两端为平面，要使用锯齿夹头。

如何准备试件取决于测试目的、试验方法或规范。试件通常是一个标准化的截面。试片分为肩部及标距（中央部分）：肩部较大，以容易使机器夹持；中央部分具有较小横截面，故变形和破坏可在这个区域发生^[2][4]。通过使用非常相似的试件，可以找到试验机的可重复性^[5]。

试件术语

各种试件肩部夹持型式：A至C为圆型肩部试件；D 和 E 为平肩部试件
A. 圆型肩部使用螺纹固定
B. 圆型肩部使用圆形夹头以及锯齿垫片固定
C. 圆型肩部使用分离环固定
D. 平肩部使用锯齿夹头
E. 平肩部使用洞－销联接

机器设备

一个Hegewald & Peschke万能试验机

拉伸试验最常于材料测试实验室进行。ASTM D638是最常见的拉伸试验标准。ASTM D638用于测量塑料的拉伸性质，包括极限抗拉强度，屈服强度，伸长量与泊松比。

最常见的测试机器的使用在拉伸试验是 万能试验机。这种类型的机器有两个十字头：一个是随试件长度调整；另一个是对试件施力。有两种类型：液压和电磁驱动^[4]。

机器必须有适合性能以用于测试试件。有四个主要参数：拉伸力、速度、精确度和准确性。拉伸力是指机器必须能够产生足够的力以拉断试。机器必须能够迅速或缓慢的施加负荷，以模仿实际应用。最后，机器必须能够准确地和精确地的测量长度和拉伸力：例如一个大型机器的目的是测量大的伸长率，可能无法用于脆性材料，因其破裂之前将只有短伸长率^[6]。

试验过程

测试的过程包括将试件放置于试验机和缓慢延伸试件直到破裂。在此过程中，伸长量的将与施力纪录。数据已被设计好，因此将不随几何形状而变。伸长量测是用工程应变ε，并使用以下等式^[4]：

${\displaystyle \varepsilon ={\frac {\Delta L}{L_{0}}}={\frac {L-L_{0}}{L_{0}}}}$

其中ΔL 的标距变化的长度，L₀ 是初始标距的长度，和L是最终的标距长度。力的量测是用工程压力σ，使用以下等式^[4]：

${\displaystyle \sigma ={\frac {F_{n}}{A}}}$

其中F为拉力和A为试件的标称横截面。随着施力变化，机器将做这些计算以绘制压力–应变曲线^[4]。

标准

金属

• ASTM E8/E8M-13：“金属材料的标准试验方法”(2013年)
• ISO 6892-1为：“金属材料。 拉伸试验。 常温的试验方法”(2009年)
• ISO 6892-2为：“金属材料。 拉伸试验。高温的试验方法”(2011年)
• JIS Z2241：金属材料的试验方法

复合材料

• ASTM D3039/D3039M：“聚合物基复合材料的标准试验方法”

可挠性材料

• ASTM D638：塑料拉伸性质的标准试验方法
• ASTM D828：纸张和纸板的标准试验方法－使用恒定延伸率装置
• ASTM D882：塑料薄片拉伸性质的标准试验方法
• ISO 37：橡胶、硬化或热塑性—决定的拉应力–应变性