例如,圖3曲線是一沒有明顯物理屈服點的硬鋁曲線。圖中X軸所示為引伸計變形值,在除以引伸計標距后為應變,Y軸所示為施加力值(在除以試樣截面積后為應力)。在其性變形直線段,該階段試樣所施加的力與變形成線性關系。如果試驗機、引伸計符合彈性模量標準的要求,則可通過此曲線計算彈性模量E。圖中彈性段平移引伸計0.2%變形量的黑色直線,與白色力/變形曲線的交點,即為所測的非比例延伸強度Rp0.2。
4.2 彈性模量E的測試
單軸受力狀態(tài)時,在彈性范圍內(nèi)線性的應力應變關系常稱為廣義虎克定律,在彈性范圍任何材料都符合下列公式:
E =σ/ε
式中,E為彈性模量;σ為應力;ε為應變。
由上式不難看出:彈性模量E是材料在彈性范圍所承受的應力與應變之比,應變是必要的參數(shù)。因此,彈性模量E的測試實質(zhì)是測試彈性變形的直線段斜率,故其準確度由應力與應變準確度所決定。
應力準確度:取決于試驗機施加的力值與試樣橫截面積。由于塑料強度比較低,施加力值比較小,故夾具與試樣夾持方法非常關鍵,夾具與試樣的加載試樣鏈系統(tǒng)要盡量同軸。
應變測量的準確度:它要求引伸計要真實反映試樣受力中心軸線與施力軸線同軸受力時所產(chǎn)生的應變。由于試樣受力同軸是相對的,不同軸是永恒的,為獲得真實應變,采用平均應變引伸計,會較單引伸計測量更真實可靠。
圖4、圖5中繪制的應力應變曲線,線性良好,可以根據(jù)GB/T 1040要求取0.005與0.0025兩點連線之斜率為彈性模量。

圖4 塑料拉伸曲線(彈性模量段)

圖5 塑料拉伸曲線(彈性模量段)
圖6是對一個金屬試樣測試的經(jīng)典曲線。

圖6 試樣雙側(cè)變形典型曲線
在同一只試樣兩相對方向上分別裝上兩只引伸計,測試記錄拉伸時試樣兩側(cè)的應變量。從圖6中可以清晰地看出:在彈性階段兩側(cè)變形直線性較差,尤其在小載荷條件時。
根據(jù)虎克定律,該階段應是線性的,應該為一條直線。為什么會有這樣的差異?通過對曲線的分析,當將兩條曲線合成時,即為一條標準的直線。這證明引伸計的測試是正確的,差異實質(zhì)上是試驗機拉力系統(tǒng)的不同軸度引起的。因此,可得出如下結論:
(1)試驗機的不同軸是永恒的,只是不同軸程度的大小。
(2)試樣受力后,兩相對方向應變量之和是相等的。
同時應注意,作為普通拉力試驗機,如采用楔型夾持裝置或掛鉤式夾具,每次裝卡試樣的同軸度都是有差異的,只是在某一范圍。如果由不同操作人員操作,其波動范圍會更大。
作為彈性模量E的測試,要求測試試樣受力后所產(chǎn)生的真實應變,由于試樣拉伸不同軸度是永恒的,而試樣受力后兩相對方向的應變量之和是相等的,所以要求測試E時,對于100mm試樣測試,E值應采用雙向平均引伸計。當然,對于能夠保證試驗受力同軸度很好的試驗機,也可以采用單向引伸計。
5 結論
引伸計是能精確測定相關材料在特征應變條件下所對應的應變數(shù)據(jù),同時具備較高分辨力與較高準確度的應變測試儀器。對引伸計選擇使用,要從被檢材料質(zhì)地和被檢材料形變范圍這兩個方面綜合考慮。在引伸計的測試應用中,應注意應力和應變測量準確度對彈性模量E的影響,特別對于試驗機不同軸度問題應考慮采用雙向平均引伸計進行測試。