关键的外卖
金属零件和部件最重要和经常进行的测试之一是拉伸试验．设计师和工程师在很大程度上依赖于材料的价值抗拉强度以及它与物理性质的关系。
计算这些强度值对于评估材料在不同应用中的适用性是至关重要的材料选择过程。在本文中，我们将讨论如何计算张力应力和解释他们在各个行业的重要性。
如何测量和计算抗拉强度
拉伸能力或拉伸强度
材料力学历史上最关键的发展之一是认识到轴向加载试样的抗拉强度与其横截面面积的大小和形状有关。这个概念是合理的，考虑到拉伸强度来源于材料中存在的分子间键的数量。当键的数量与物体的面积成比例增加时，其抗拉强度也随之增加。(延伸阅读:金属的晶体结构.）
测量物体抗拉强度最常用的方法之一是拉伸试验(也称拉力试验)。在此过程中，将测试样本(通常为圆柱形)装入仪器中，仪器在一端将其夹紧，并在另一端施加轴向力。然后，这台机器以标准的速度逐渐地、连续地拉长试样，直到试样失效。(要了解其他考试，请阅读6种材料强度的测试.）
测量，记录并绘制在图表上的相对施加伸长率的样品中的力。这种应力 - 应变（或force-elongation)图(拉伸曲线)帮助工程师确定三种基本类型的抗拉强度:
施加拉伸应力
一旦评估了材料的抗拉能力(或强度)，工程师通常会计算组件的应用应力。应用拉应力定义为物体单位面积内的内力之和。这种关系用下式表示:
σ= f / a
在哪里：
σ=名义应力
作用力
A =材料的总横截面积
这个公式是计算具有相对均匀截面的物体的应力的理想方法。在具有不连续(或压力感应器），可能存在不规则的高应力区域。在这种情况下，工程师将使用各种计算机建模技术，例如有限元分析(FEA)，以准确地确定材料中的应力范围。
然后比较拉伸强度和施加的拉伸应力以确定部件或组分是否适合于施加的载荷。通常，对于被视为安全的结构，拉伸能力必须高于所施加的拉伸应力，通过特定的安全裕度。
计算拉应力的重要性
如前所述,材料的拉应力值对其性能有很大的影响．在许多行业中，这个参数甚至可以成为生死之间的区别。因此，从工程师到金属制造商的每个人都参与了设计过程，负责确保所选择的材料具有足够的抗拉性特性。
一些严重依赖拉应力计算准确性的行业包括但不限于:
1.建筑行业
拉伸应力参数在建筑行业中极为重要，因为建筑材料需要承受来自各种来源的载荷而无故障。（有关此主题的更多信息和腐蚀的影响，请参阅为什么理解压力集中因子（KT）在评估金属结构的腐蚀时是重要的。）此外，材料的拉伸强度限制决定了建筑物和桥梁在受到动态L时的表现方式外形尺寸例如风和地震事件。
材料的抗拉强度通常由钢铁制造商提供。然后，结构工程师使用各种工具，如计算机建模和手工计算，以确定应用应力在结构成员。应用的拉伸应力与相应的强度进行比较，以评估所选材料的适用性。
如果材料选择不当，后果可能是严重的。例如，2016年4月，a乌干达的六层楼因使用而倒塌伪造的材料具有不充分的拉伸强度特性。
2.汽车工业
在汽车扇区中，拉伸应力计算用于从保险杠模制到内部配件的各种车辆部件选择材料。
汽车零部件的材料强度性能是为特定的应用而量身定制的。例如，发动机框架中使用的金属等级不同于门和支柱上使用的金属等级。机械工程师通常会评估材料的拉伸性能，以确定强度和强度的组合延性最适合能量吸收和坠机管理。
拉应力计算在其他汽车部件中起着至关重要的作用，包括装饰件、车牌、电子线束和外部配件。
3.航空航天工业
航空航天工业需要适用于高性能和精确应用的材料。即使是对拉伸应力最轻微的计算错误也会造成灾难性的后果。因此，在这个行业中使用的所有材料都要经过严格的测试QA / QC流程。
航空航天工程师必须经常选择具有适当组合的拉伸强度，延展性和重量的材料，以在安全性和燃油效率之间取得完美平衡。
4.包装行业
虽然拉伸测试和计算通常与金属有关，但它们在评估纸张和塑料的性能时也是必不可少的。在包装行业，包装需要有足够的弹性来拉伸不同形状和尺寸的产品，同时有足够的强度来抵抗破裂和撕裂。
拉伸应力测试在包装工业中的一些应用包括:
- 应变包装材料的伸长试验
- 胶粘剂、密封件和标签的粘合强度测量
- 封口力和耐用性推/拉封闭，弹出帽和卡盖
结论
拉伸测试是对材料进行的最广泛使用的评估之一。通过将标本测试到其断裂点，工程师可以使用拉伸容量值来预测材料在其预期应用中的表现方式。拉伸应力计算还可以帮助识别特定组分可能需要额外的增强或改善的地方。
虽然通常与金属有关，但几乎所有材料的性能，从钢和铝到混凝土和塑料，都受到其抗拉强度的影响。因此，必须尽可能准确地测试和计算这个参数，以避免潜在的灾难。
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