關(guān)于金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法A1、A2和B的區(qū)別
來源：天氏庫(kù)力 發(fā)布日期
2025-12-19 瀏覽：
一般來說，按照試驗(yàn)速率的不同，試驗(yàn)方法分為兩類，一類是方法A（基于應(yīng)變速率的試驗(yàn)速率）和方法B（基于應(yīng)力速率的試驗(yàn)速率）。而方法A根據(jù)類型的不同分為方法A1和方法A2。
方法A（基于應(yīng)變速率的試驗(yàn)速率）
那什么是基于應(yīng)變速率的試驗(yàn)方法？方法A1和方法A2又有什么區(qū)別呢？
簡(jiǎn)單來講，方法A就是基于試樣的變形速率來測(cè)試的方法，也就是說該方法是基于試樣在試驗(yàn)過程中的產(chǎn)生的應(yīng)變（變形，可簡(jiǎn)單的理解為變形量）來控制試驗(yàn)速率的。
方法A1 - 基于引伸計(jì)的應(yīng)變速率控制 (最高精度)：
控制方式：直接使用接觸式引伸計(jì)測(cè)量并實(shí)時(shí)控制試樣平行長(zhǎng)度部分的真實(shí)應(yīng)變速率。
優(yōu)點(diǎn)：精度最高，能最真實(shí)地反映材料在設(shè)定應(yīng)變速率下的性能（如屈服強(qiáng)度ReH/ReL），結(jié)果重復(fù)性和可比性最佳，符合現(xiàn)代高精度測(cè)試要求。
缺點(diǎn)：需要配備高精度引伸計(jì)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備要求最高。引伸計(jì)可能需要在屈服點(diǎn)后（超過規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Rp或最大力塑性延伸Ag）移除以防損壞。
適用場(chǎng)景：對(duì)屈服強(qiáng)度、彈性模量等性能測(cè)試精度要求極高的場(chǎng)合；科研；需要符合最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或高要求產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。
方法A2 - 基于應(yīng)力速率的應(yīng)變速率控制 (良好的折中方案)：
控制方式：在彈性變形階段（直至預(yù)期上屈服點(diǎn)）控制應(yīng)力速率。應(yīng)力速率是根據(jù)彈性模量（E）和目標(biāo)彈性段應(yīng)變速率自動(dòng)計(jì)算設(shè)定的。一旦檢測(cè)到材料開始屈服（通常基于應(yīng)力-應(yīng)變曲線斜率變化，如達(dá)到設(shè)定偏移量），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)無縫切換到基于引伸計(jì)的應(yīng)變速率控制（同A1）。
優(yōu)點(diǎn)：在關(guān)鍵的上屈服點(diǎn)附近控制精度高（應(yīng)力速率控制），并在塑性變形階段保持高精度（應(yīng)變速率控制）。避免了在彈性段使用引伸計(jì)可能帶來的振動(dòng)干擾，同時(shí)保證了屈服后性能測(cè)試的準(zhǔn)確性。是對(duì)精度和設(shè)備要求的一個(gè)較好平衡。
缺點(diǎn)：仍需配備引伸計(jì)用于塑性階段控制，設(shè)備要求低于A1但高于B。需要設(shè)備具備自動(dòng)切換功能。
適用場(chǎng)景：兼顧精度和操作性的常用選擇，尤其適用于需要準(zhǔn)確測(cè)定上屈服強(qiáng)度ReH的場(chǎng)合；推薦優(yōu)先選用。、
方法A1閉環(huán)，應(yīng)變速率（Le）是基于引伸計(jì)的反饋而得到。也就是說，試驗(yàn)的過程中，拉伸機(jī)控制測(cè)試速率，而引伸計(jì)在檢測(cè)變形的過程中同時(shí)計(jì)算應(yīng)變和應(yīng)變速率，將應(yīng)變速率反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定判定是否需要修正試驗(yàn)速率，基于這樣的計(jì)算機(jī)+引伸計(jì)雙向過程形成閉環(huán)測(cè)試。
方法A2開環(huán)，應(yīng)變速率（Lc）是根據(jù)平行長(zhǎng)度估計(jì)的，即通過控制平行長(zhǎng)度與需要的應(yīng)變速率相乘得到的橫梁位移速率來實(shí)現(xiàn)。其公式如下：
也就是說，方法A2的應(yīng)變速率是估計(jì)出來的，試樣的平行長(zhǎng)度越長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)橫梁位移速度越快，其呈正比關(guān)系。
標(biāo)準(zhǔn)中一般提供了測(cè)試不同性能所選擇的范圍，同時(shí)也提供了推薦范圍，試驗(yàn)過程中根據(jù)需要合理選擇即可。
測(cè)試上屈服強(qiáng)度（ReH）和規(guī)定延伸強(qiáng)度（Rp、Rt）時(shí)的應(yīng)變速率：
測(cè)定下屈服強(qiáng)度（ReL）和屈服點(diǎn)延伸率（Ae）的應(yīng)變速率:
測(cè)定抗拉強(qiáng)度（Rm）、斷后伸長(zhǎng)率（A）、最大力下的總延伸率（Agt）、最大力下的塑性延伸率（Ag）和斷面收縮率（Z）的應(yīng)變速率:
一般，如果材料展示出不連續(xù)屈服或鋸齒狀屈服或發(fā)生縮頸時(shí)，力值能保持名義的恒定，應(yīng)變速率Le和應(yīng)變速率Lc大致相等；如果材料顯示出均勻變形能力，兩種速率之間會(huì)存在不同，隨著力值的增加，試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的柔度可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的應(yīng)變速率明顯低于應(yīng)變速率的設(shè)定值。
方法A旨在減小測(cè)定應(yīng)變速率敏感參數(shù)時(shí)試驗(yàn)速率的變化和減小試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量不確定度。由于材料的應(yīng)變速率敏感性經(jīng)常未知，最佳使用方法為方法A。
方法B（基于應(yīng)力速率的試驗(yàn)速率）
習(xí)慣上，方法B被稱為橫梁位移法。標(biāo)準(zhǔn)中方法B的意圖并非是保持恒定的應(yīng)力速率或閉環(huán)載荷控制的應(yīng)力速率控制去測(cè)定屈服性能，而只是設(shè)定橫梁位移速率以實(shí)現(xiàn)在彈性區(qū)域的目標(biāo)應(yīng)力速率。當(dāng)被測(cè)試樣開始屈服時(shí)，應(yīng)力速率減小，甚至當(dāng)試樣發(fā)生不連續(xù)屈服時(shí)可能變成負(fù)值。企圖在屈服過程中保持一個(gè)恒定的應(yīng)力速率需要試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行到一個(gè)相當(dāng)高的速率，在大多數(shù)情況下是不現(xiàn)實(shí)的也是不需要的。
測(cè)試不同性能所選擇的應(yīng)力速率或應(yīng)變速率范圍如下：
測(cè)試上屈服強(qiáng)度（ReH）試驗(yàn)機(jī)橫梁位移速率應(yīng)盡可能保持恒定，并使相應(yīng)的應(yīng)力速率在如下規(guī)定的范圍內(nèi)。
應(yīng)力速率
根據(jù)材料的彈性模量E確定其應(yīng)力速率的范圍，一般來說，彈性模量小于150 GPa的典型材料包括錳、鋁合金、銅和鈦。彈性模量大于150 GPa的典型材料包括鐵、鋼、鎢和鎳基合金。
測(cè)試下屈服強(qiáng)度（ReL）如僅測(cè)定下屈服強(qiáng)度，在試樣平行長(zhǎng)度的屈服期間應(yīng)變速率應(yīng)在0.000 25/s~0.002 5/s之間，平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。如不能直接調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率，應(yīng)通過調(diào)節(jié)屈服即將開始前的應(yīng)力速率來調(diào)整，在屈服完成之前不再調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的控制。
無論如何，在彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力速率不應(yīng)超過上表所示的應(yīng)力速率。
如在同一試驗(yàn)中既測(cè)定上屈服強(qiáng)度又測(cè)定下屈服強(qiáng)度，則應(yīng)該以下屈服強(qiáng)度的測(cè)定條件進(jìn)行設(shè)定。
測(cè)試規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度（Rp）、規(guī)定總延伸強(qiáng)度（Rt）和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度（Rr）在彈性范圍試驗(yàn)機(jī)的橫梁位移速率應(yīng)在上表規(guī)定的應(yīng)力速率范圍內(nèi)，并盡可能保持恒定。直至規(guī)定強(qiáng)度（規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、規(guī)定總延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度）此橫梁位移速率應(yīng)保持任何情況下應(yīng)變速率不應(yīng)超過0.0025s-1。
測(cè)定抗拉強(qiáng)度（Rm）、斷后伸長(zhǎng)率（A）、最大力總延伸率（Agt）、最大力塑性延伸率（Ag）和斷面收縮率（Z）的試驗(yàn)速率測(cè)定屈服強(qiáng)度或塑性延伸強(qiáng)度后，試驗(yàn)速率可以增加到不大于0.008s-1的應(yīng)變速率（或等效的橫梁位移速率）。如果僅需要測(cè)定材料的抗拉強(qiáng)度，在整個(gè)試驗(yàn)過程中可選取不超過0.008s-1的單一試驗(yàn)速率。
橫梁位移速率如試驗(yàn)機(jī)無能力測(cè)量或控制應(yīng)變速率，應(yīng)采用等效于表3規(guī)定的應(yīng)力速率的試驗(yàn)機(jī)橫梁位移速率，直至屈服完成。
傳統(tǒng)的方法B是在拉伸試驗(yàn)機(jī)還沒有反饋控制功能時(shí)候形成的，沒有反饋功能的拉伸試驗(yàn)機(jī)很難精確控制拉伸速率，所以規(guī)定的速率范圍很寬，上限是下限速率的10倍，這樣雖然滿足了標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行性的要求，但是也造成了采用不同速率的測(cè)量結(jié)果存在偏差的缺點(diǎn)。
一般來說，彈性段速率不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，屈服段的速率才會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
常用的不同的方法測(cè)試不同性能的總結(jié)
常用的不同的方法測(cè)試不同性能的總結(jié)（其中方法B彈性范圍的應(yīng)變速率根據(jù)應(yīng)力速率和使用210 GPa彈性模量計(jì)算）
試驗(yàn)條件的表示
為了用簡(jiǎn)單的形式報(bào)告試驗(yàn)控制模式和試驗(yàn)速率，可以使用下列縮寫的表示形式： GB/T 228.1 Annn或GB/T 228.1 Bn
這里“A”定義為使用方法A（基于應(yīng)變速率的控制模式），“B”定義為使用方法B（基于應(yīng)力速率的控制模式）。方法A中的符號(hào)“nnn”是指每個(gè)試驗(yàn)階段所用速率；方法B中的符號(hào)“n”是指在彈性階段所選取的應(yīng)力速率。
示例1：GB/T 228.1 A224 定義試驗(yàn)為基于應(yīng)變速率的控制模式，不同階段的試驗(yàn)速率范圍分別為2，2和4。
示例2：GB/T 228.1 B30 定義試驗(yàn)為基于應(yīng)力速率的控制模式，試驗(yàn)的名義應(yīng)力速率為30 MPa.s-1。
示例3：GB/T 228.1 B 定義試驗(yàn)為基于應(yīng)力速率的控制模式，試驗(yàn)的名義應(yīng)力速率符合表3。
總之，應(yīng)根據(jù)需要合理選擇試驗(yàn)方法，以滿足測(cè)試準(zhǔn)確性的要求。
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