B力学性能报告
BFRP筋的力学性能试验
BFRP筋的力学性能试验霍宝荣1，2 ，张向东1( 1. 辽宁工程技术大学土木工程与交通学院，辽宁阜新123000; 2. 沈阳大学建筑工程学院，辽宁沈阳110044)摘要:目的研究BFRP 筋基本力学性能，找出力学性能的变化规律，为编制FRP 材料力学性能试验规范提供依据．方法研制压制式套筒锚具，根据国家标准《GFR P筋拉伸性能实验方法》进行BFRP 筋拉伸试验．结果BFRP 筋拉力－变形关系破坏前呈直线，参考钢筋钢丝或钢绞线，可以近似取BFRP 筋的可靠强度为其极限抗拉强度的80%．BFRP 筋的抗拉弹性模量主要与玄武岩纤维的含量有关，玄武岩纤维含量越高，BFRP 筋的抗拉弹性模量越大;BFRP 筋直径越大，玄武岩纤维含量越高，故抗拉弹性模量随直径增大而增大．结论与钢筋相比，BFRP 筋在抗拉强度、耐腐蚀等方面具有明显的优势，把BFRP 筋作为混凝土结构抗拉增强材料是可行的．关键词:BFRP; 拉力－变形曲线; 抗拉强度; 抗拉弹性模量中图分类号:TU 746. 3 文献标志码:AExp e ri m e n t a l Study of M e c h a n i ca l P r o p e r t i es of t h e BFRPB a r in D i ff e r e n t D i a m e t e r sHUO Baorong1，2，ZHANG X i angd o ng1( 1．Co ll eg e o f C iv il En g i n eer i n g and T raff i c，L i ao n i n g T ec hn i ca l U n i v ers i ty，Fu x i n，C h i n a，123000; 2．Co ll e ge o f A rc h i te ct u ra l a nd En g i n ee r i n g，S henyang U n i v ers i ty，S h e n y a n g，C h i n a，110044)Ab s t r ac t: The purpose of t h i s paper i s to study the b as i c m ec h a n i ca l p ro p ert i es of B FRP bars w i t h the a i m of esta b li s h i n g the test i n g r u l e of m ec h a n i ca l p ro p ert i es of the m ater i a l and f i nd i n g the m ec h a n i ca l p erf o r m a n ce．U s i n g the o pp ress i v e s l eev e anchor d ev e l o p e d by the researc h e rs，te n s il e tests of BFRP bars are carr i e d o u t acco r d i n g to the n at i o n a l standards o f “GFR P bar te n s il e test m et h o d s”． The BFRP b ar' s fo rce-d ef o r m at i o n curve i s li n ear bef o re the f o rce-d ef o r m at i o n re l at i o n s h i p i s d estro y e d，t h eref o re，ref err i n g to stee l w i re or stee l ca b l e，t h e BFRP b ar's re li a b l e stren gth i s sugge sted to be a pp ro x i m ate l y 80% of i ts u l t i m ate te n s il e stre n gt h．T he BFRP b ar' s te n s il e e l ast i c m o du l u s i s m a i n l y re l ate d to the co ntent of b asa l t f i b er．The te n s il e e l ast i c m o du l u s i n creases w i t h the i n crease of the b asa l t f i b er' s co ntent and the co ntent i n crea ses w hen the B FR P b ar's d i a m eter beco me s l o n ge r，so the BFRP b ar' s te n s il e e l ast i c m o du l u s i n creases w i t h the i n crease of i ts d i a m eter． Compared w i t h stee l，t h e BFRP bar i s o b v i o u s l y s up er i o r in the aspects of te n s il e stre n gt h，co rro- s i o n res i sta n ce，etc，t h eref o re to use the BFRP bar in re i n f o rce d co ncrete struc ture s i n stea d of stee l i s f eas i- b l e．K e y w o r d s: BFRP; fo rce-d ef o r m at i o n curve; te n s il e stre n gt h;te n s il e e l ast i c m o du l u sBFRP 筋是由多股玄武岩纤维与树脂基体材料结合，经挤压、拉拔成型，挤压成型工艺从原材收稿日期:2011 －05 －24基金项目:国家自然科学基金项目( 50478033) ; 辽宁省自然科学基金项目( 2051207，20092044)作者简介:霍宝荣( 1976—)，女，博士研究生，主要从事土木工程专业的教学与科研工作．第 27 卷霍宝荣等: BFRP 筋的力学性能试验 627料开始，经过浸润、压模、固化、切割等，最后形成 的一种新型复合材料，整个工艺连续不断地进行， 包括连 续 缠 绕、连 续 拉 挤、热塑性增强挤出成 型［1 － 3］． BFRP 筋材中纤维是受力主体，纤维含量 越多，抗拉强度越大，但随纤维含量的增加，延性 将变差; 树脂基体主要起粘结作用，把纤维粘结在 一起，起保护纤维和稳定尺寸的作用． BFRP 筋与 钢筋相比，具有耐腐蚀、强度高、质量轻、抗疲劳、 绝缘等优点，可以替代或部分替代钢筋用于混凝 土结构中，从根本上解决钢筋锈蚀问题，逐步受到 土木工程界的关注［4 － 5］． 目前国内对 BFRP 筋基本力学性能的试验方 法尚无统一的规范，有关研究采用的试验方法也 不尽相同［6 － 8］，笔者与辽宁工程技术大学机械学 院金工实训基地合作研制了 BFRP 筋压制式钢套筒锚具，根据国家标准《GFR P 筋拉伸性能实验方 法》进行 BFRP 筋拉伸试验，研究 BFRP 筋的基本 力学性能，获得了 B FRP 筋应力 － 应变关系破坏前呈直线，BFRP 筋的可靠强度近似为其极限抗 拉强度的 80% ; BFRP 筋的抗拉弹性模量主要与 玄武岩纤维的含量有关等重要结论，为 BFRP 筋 的推广应用提供参考．很容易被压坏，而此时 BFRP 筋还未达到极限抗拉强度，因 此 无 法 测 定 BFRP 筋实际抗拉强度 值［9 － 11］． 为此，试验小组与辽宁工程技术大学机 械工程学院的金工实训基地合作，研究制作压制 式套筒锚具，试验时，将其套在 BFRP 筋试件的端 部，不涂抹任何粘结剂，然后压制机缓慢、均匀地 压金属筒外周，使其径向收缩压紧纤维筋，这样金 属套筒对 B FRP 筋可以做到均匀施压，并且大小 自行控制［12］． 防止由于横向剪切强度低，B FRP 筋 试件在达到极限抗拉强度之前，端部提前剪坏，中 止试验．拉伸试验在辽宁工程技术大学建材实验室内 电液伺服万能试验机( 见图 1 ) 上进行． 采用压制 式钢套筒锚具标准试件进行拉伸试验． BFRP 筋的力学性能试验1 1. 1 试验材料试件所用 BFRP 筋委托上海俄金玄武岩纤维有限公 司 加 工 生 产． BFRP 筋 直 径 有 9、11、16、 19 mm ，B FRP 筋体中纤维含有率约为 45% ，但是 纤维含有率随着直径的增加逐渐降低，筋体表面 光滑，没有进行粘砂及异形处理． 图 1 电液伺服万能试验机F i g. 1 E l ec tr i c -f l u i d servo co m p ress i o n m ac h i n es试件选用直径为 9、11、16、19 mm 的 B FR P 筋各 2 根，加载速度为 2 mm / m i n ，测量其荷载及 伸长量，求得各试件极限抗拉强度和弹性模量． 注 意端部发生破坏的试件应作废，本次试验过程中， 未发生试件端部破坏的情况，证明研制的压制式 金属套筒在试验过程中发挥了作用．试验标准B FR P 筋拉伸试验采用我国国家标准中的 《拉挤玻璃纤维增强塑料杆拉伸性能实验方法 ( GB T13096 11 ～ 91 ) 》进行力学性能试验研究， 主要内容是 GB 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则; 试验设备按 GB 1446 中5. 1 条规定; 试验 环境条件按 GB 1446 第 3 章规定，温度为 23 ± 2 ℃ ; 相对湿度为 50 ± 5% ． 试样的形状及尺寸为 拉伸试件中的直杆试件． 1. 3 试验方法BFRP 筋呈各向异性，横向抗剪强度低，抗拉 强度高，进行 BFRP 筋拉伸试验时，如果直接把 BFRP 筋安放在试验机上，荷载施加过程中，端部1. 2 试验结果与分析2 2. 1 BFRP 筋典型试验现象BFRP 筋拉伸破坏时，首先在 BFRP 筋表面出 现胶合剂剥落，随后纤维拉毛，纤维间纵向滑移之 后破坏，即 B FRP 筋的树脂拉裂，纤维部分拉断．B FRP 筋破坏过程中，荷载一直稳定地增大; 继续 加载，出现纤维与树脂剥离的响声; 加载后期，纤维剥离的响声不断增大，BFRP 筋表面出现白斑628沈阳建筑大学学报 ( 自 然 科 学 版 ) 第27 卷 状裂纹． 随荷载进一步增加，响声不断增大，变得频繁，伴随一声巨响纤维突然断裂，BFRP 筋中部 成爆炸状被拉断． BFRP 筋是完全弹性破坏，断裂 前基本没有预兆． 建议做纤维筋拉伸试验时，试验 人员采用护网保护．线峰值过后，达到其极限抗拉强度之前，出现近似于垂直的跌落，这与钢筋存在屈服阶段明显不同， 因此属于脆性材料．由前人试验和本次试验结果分析可知，B FR P 筋抗拉强度变化规律基本符合正态分布曲线规 律，按照 95% 抗拉强度保证率，试验确定 B FR P 筋极限抗拉强度值为拉力 － 变形曲线关系根据受拉试件破坏全过程实测结果，计算机 自动绘出各试件拉力 － 变形曲线如图 2．从图2 曲线可知，在B FRP 筋拉力 － 变形曲2. 2 ( 1)f fu ，k = f fu ，a － 1. 65σ．式中: f f u ，k 为 BFRP 筋的理想强度; f f u ，a 为 B FRP 筋 极限拉伸强度实测值的平均值; σ 为 BFRP 筋试 验值的平均值的标准方差．鉴于 BFRP 筋的应力 － 应变曲线为直线，不 存在屈服阶段，考虑保证 BFRP 筋有足够的强度 储备，参照高强钢丝名义屈服强度的定义以及国 外资料，BFRP 筋的名义屈服强度一般取其极限 抗拉强度的 70% ～ 85%［13 － 16］． 参照 BFRP 筋试验 研究，BFRP 筋名义屈服强度为其极限抗拉强度 的80% ． B FRP 筋的可靠强度 f k 为 ( 2)f k = 0. 8f f u ，k ．抗拉强度2. 3 不同直径 B FRP 筋的试验结果如表 1 所示．抗拉强度由液压伺服试验机测得荷载除以名义横 截面积( 由名义直径计算的面积) ，平均应变值近似为0. 1． 图 2 不同直径筋材的拉力 － 变形曲线F i g. 2F o rce -d efo r m at i o n curves w i t h d i ff ere n t d i a m eterso f th e re i n f o rce m e n t 表 1 BFRP 筋的力学性能T a b l e 1 M e c h a n i ca l p ro p e rt i e s o f the BFRP b ars极限抗拉 强度 / M Pa 弹性模量 试验值 / M Pa 极限抗拉强 度均值/ M P a 弹性模量 均值 / M Pa 极限抗拉强度 参考值 / M Pa 弹性模量 参考值 / M Pa 直径 / m m204． 5208． 7209． 4 207． 8210． 1 1 9861 990 1 9991 9932 014 9206． 61 988211． 61 99011208． 61 996216． 31 99516210． 2 2 016 217． 2 2 020210． 32 018 211． 62 02419212． 32 036 220．3 2 050213． 02 048由试验结果可知，BFRP 筋的抗拉强度均大 于 200 M Pa ，鉴于 BFRP 筋的拉力 － 变形曲线，不 存在屈服台阶，为方便计算，可认为规定达到极限 强度前的强度为屈服强度．试验结果与厂家提出的参考值相比较极限抗 拉强度值较低，即得到的试验值接近真实值，又比真实值小，但不明显，说明试件端部保护起到一定作用，BFRP 筋的强度基本发挥出来，但是目前不 同厂家、不同纤维含量 BFRP 筋基本力学性能指 标尚不统一，为加大 B FRP 筋的推广应用，建议国 家有关部门尽快制定统一的生产标准、产品标准 及试验标准． 因此，进行 BFRP 筋混凝土梁设计第 27 卷霍宝荣等: BFRP 筋的力学性能试验 629时，应通过现场取样试验确定 BFRP 筋各项指标． BFRP 筋 单 位 体 积 的 纤维含量分别为 B FR P 不同直径 BFRP 筋的抗拉弹性模量引伸计应变检测操作简单，对筋材没有特殊要求，但是精度不高． BFRP 筋成型过程中，B FR P 纤维的含量随直径不同而变化，4 种不同直径 D ( 9，11，16 和 19 mm ) 的 BFRP 筋的抗拉弹性模量的试验结果见图 3．74% ，76% ，80% ，82% ，从而导致 BFRP 筋的抗拉弹性模量随直径增大而增大．( 2) BFRP 筋是一种复合材料，其力学性能受 工艺、环境等因素的影响，在材料表面和内部不可 避免地存在许多缺陷，而筋材的力学性能往往取决于这些随机分布的最薄弱环节［17］． 2. 5 高模量 BFRP 筋的研制以 HRB235 为例，其抗拉强度 f s = 235 MP a ， 抗拉弹性模量 E s = 2. 10 GPa ，BFRP 筋的抗拉强 度相当，而抗拉弹性模量比钢筋小 10% ．较低的弹性模量使刚性不足，提高 BFRP 筋的抗拉弹性 模量，可以增强结构的安全感和可靠性，控制结构 裂缝，防止裂缝过大影响功能和美观． 根据混杂原 理［18］，建 议 将 钢 丝 和 BFRP 纤 维 进 行 混 杂，在 BFRP 筋生产中掺入一定体积分数的钢丝，以提 高其抗拉弹性模量，同时改善 BFRP 筋的延性． 混 杂筋有一定的延性，纤维断裂后钢丝还能继续承 担一部分荷载． 此外，钢丝的价格远低于 BFRP 纤 维，掺入钢丝还有利于降低生产成本，有利于推广 应用．2. 4 图 3 不同直径的 BFRP 筋的抗拉弹性模量F i g. 3 T e n s il e e l a st i c m o du l u s o f the BFRP bars w i t hd i ff ere n t d i a m ete rs由图 3 可知，BFRP 筋的抗拉弹性模量随直 径增大而减小． 造成这种现象的原因是:( 1) BFRP 筋主要由高强度、高弹性模量的连 续玄武岩纤维和热固性树脂组成． 受力时，高弹 性、高模量的增强纤维承受大部分荷载，而基体主 要作为媒介传递和分散荷载．BFRP 筋的弹性模量与各组分材料性能关系 如下:结 论3 ( 1) BFRP 筋为脆性破坏，拉力 － 变形关系破坏前呈直线，仿照没有屈服平台的钢筋钢丝或钢 绞线，可以近似取 BFRP 筋的可靠强度为其极限 抗拉强度的 80% ．( 2) BFRP 筋的抗拉弹性模量主要与玄武岩 纤维的含量有关，玄武岩纤维含量越高，BFRP 筋 的抗拉弹性模量越大; BFRP 筋直径越大，玄武岩 纤维含量越大，故抗拉弹性模量随直径增大而增 大．( 3) 与钢筋相比，BFRP 筋在抗拉强度、耐腐 蚀等方面具有明显的优势，把 BFRP 筋作为混凝 土结构抗拉增强材料是可行的．E B = k 1［E f V f + E m ( 1 － V f ) ］．( 3)式中: E B 为 BFRP 筋弹性模量; E f 、E m 分别为玄武 岩纤维和基体( 环氧树脂) 抗拉弹性模量; V f 为玄 武岩纤维体积分数; k 1 为常数，主要与界面强度 有关，纤维与基体界面的结合强度，还与纤维的排 列、分布方式和断裂形式有关．单根 BFRP 纤维的抗拉弹性模量最高可达 110 G Pa ，远大于热固性树脂的抗拉弹性模量，因 此，BFRP 筋的抗拉弹性模量主要取决于 BFRP 纤 维的含量． BFRP 纤维含量越高，BFRP 筋的抗拉 弹性模量越大，但过高的纤维含量造成树脂含量 过低，拉 挤 困 难，难 以 固 化 成 型． 上 述 直 径 为 ( 4 ) 根 据 筋抗拉弹性模量为 B FR P 2 000 M Pa 左右，弹性模量较低，建议研制高抗拉弹性模量 BFRP 筋，以减少 BFRP 筋增强混凝土 梁的挠度和推迟这类梁裂缝的产生． 参考文献:［1］郝庆多，王言磊，欧进萍． 玻璃纤维增强复合材料筋肋参数优化试验研究［J ］． 复合材料学报，2008， 9 mm ，11 mm ，16 mm和 19 mm 的 4 种 规 格630 沈阳建筑大学学报( 自然科学版) 第27 卷25( 1) : 119 －126．( Hao Q i n g du o，Wang Y a n l e i，O u J i np i n g．E x p er i-m e n ta l study o n o p t i m i zat i o n o f r i b geo m etr i e s fo rg l ass f i b er re i n fo rce d co m p o s i te re b ars［J］．A c ta M a-ter i a e Co m p o s i tae S i n i ca，2008，25( 1) : 119 －126． ) 叶列平，冯鹏． FRP 在工程结构中的应用与发展［J］．土木工程学报，2006，39( 3) : 24 －36．( Ye L i e p i n g，Feng Pe n g．A pp li cat i o n s and d ev e l o p- m en t o f f i b e r-re i n fo rce d p o l y m er in e n g i n ee r i n g struc tu res ［J］．C h i n a C iv il En g i n eer i n g J o u r n a l，2006，39( 3) : 24 －36． )Huo B ao ro n g，Zhang X i a n g d o n g．Co n so li d at i o n test o f RC co l um n s bo und w i t h tw o k i nd s o f f i b er B FR P，C FR P［R］//2010 I n te r n at i o n a l C o nference o n C i v ilEn g i n ee r i n g in C h i n a-C u rre n t Pract i ce a nd Research R e p o rt．B e jii n g:A u ss i n o A ca d e m i c P ub li s h i n g Ho use，2010: 836 －840．胡显奇．我国连续玄武岩纤维的进展及发展建议［J］．高科技纤维与应用，2008，33( 6) : 12－19．( Hu X i a nq i．The o v erv i e w o f the p resent d ev e l o p- m en t o f b asa l t f i b e r in c h i n a［J］．H i-T ec h F i b er＆A pp li cat i o n，2008，33( 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d［J］．E a rt h-quake R es i sta n t En g i n ee r i n g and R etro f i tt i n g，2009，31( 1) : 1 －7． )c h aracte r i zat i o n o f g l ass F RP b a rs［J］．Co m p o s i tes:Part B，2005( 36) : 127 －134．Bank L C，Auro ra D． A n a l y s i s o f RC beams stro n gt h i nn e d w i t h m ec h a n i ca ll y fa stene d FR P ( M F-FR P)str i p s［J］．Co m p o s i te S tr u ct u re，2007，79 ( 2 ) : 180 －191．M ayday T E，S o uks K．S tre n gt h e n i n g o f re i n fo rce dco ncre te s l a b s w i t h m ec h a n i ca ll y-ancho red unb o und-ed FRP sy ste m［J］．Co n str u ct i o n and B u il d i n g M ate-r i a l，2008，22( 4) : 444 －455．Po r np o n gsa ro j P，P i ra nh as A．Eff e ct o f end w ra pp i n go n p ee li n g b e h av i o r o f FR P-stre n gt h e n e d b eams［C］∥P ro cee d i n g s o f FR P R CS-6． D etro i t: A m er i ca nCo ncre te I n st i t u te，2003:277 －286．Teng J G，L am L，C han W ，e t a l． R etro f i tt i n g o f d ef i-c i e n t RC ca n t il ev e r s l a b s u s i n g GFRP str i p s［J］．J o u r n a l o f Co m p o s i te fo r Co n str u ct i o n，2000，4 ( 2 ):75 －84．Grace N F．I m p ro v e d a n c h o r i n g sy stem fo r C FR Pstr i p s［J］．Co nc re te I n te r n at i o n a l，2001，23 ( 10 ) :55 －60．A n to n i a d i s K K，S a l o n i k a' s T N，K a p o s i A J．Cy-c li ctestso n se i s m i ca ll y damaged re i n fo rce d co n c retew a ll s stren g the ned u s i n g f i b e r-re i n fo rce d p o l y m er re-i n fo rce m e n t［J］．A C I S truc tu re J o u r n a l，2003，100( 4) : 510 －518．Wu Y F，Huang Y． H y b r i d b o nd i n g to re i n fo rce dco ncre te str u ct u re［J］．J o u r n a l o f Co m p o s i te fo r Co n-str u ct i o n，2008，12( 3) : 266 －273．A l a hh a b I M ，C ho Y T，N ew S o n T P．Co m p ar i so n o fthe m etho d s fo r d i scr i m i n at i n g tem p era tu re and stra i nin spo n taneo u s b r illi o n based d i str i bu te d se n so rs［J］．O p t i cs L etters，2004，29( 1) : 26－28．刘汉东，于新政，李国维． GFRP 锚杆拉伸力学性能试验研究［J］．岩石力学与工程学报，2005，24( 20) : 3719 －3723．( Liu H a nd o n g，Yu X i n z h e n g，Li G u o w e i． E x p e r i-m e n ta l stu dy o n te n s il e m ec h a n i ca l p ro p ert i e s o fg l a ss f i b e r re i n fo rce d p l a st i c re b ar［J］．C h i n ese J o u r-n a l o f Ro ck M e c h a n i c s an d En g i n ee r i n g，2005，24( 20) : 3719 －3723． )崔益华，N o r u z i aa n B，L ee S，等．混杂型高模量高韧性复合材料加强筋［J］．复合材料学报，2006，23 ( 2):93 －98．( C u i Y i hu a，N o r u z i aa n B，L ee S，e t a l．Hig h m o du l u sa nd du ct il e h yb r i d co m p o s i te re b a r［J］．Ac ta M ater i- aeCo m p o s i tae S i n i ca，2006，23( 2) : 93 －98． )［9］［2］［10］［11］［3］［12］［4］［13］［14］［5］［15］［16］［6］［17］［7］［18］［8］K o kako s S，S amaranayake V A，Nanny A．T e n s il e。
材料力学性能测试实验报告
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理拉伸实验原理拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。
对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图1所示，图1金属试样拉伸示意图则样品中的应力为其中A为样品横截面的面积。
应变定义为其中△l是试样拉伸变形的长度。
典型的金属拉伸实验曲线见图2所示。
图3金属拉伸的四个阶段典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图3(a)-(d)所示。
直线部分的斜率E就是杨氏模量、σs点是屈服点。
金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩现象，接着产生强化后最终断裂。
弯曲实验原理可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实验结果测定材料弯曲力学性能。
为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。
三点弯曲的示意图如图4所示。
图4三点弯曲试验示意图据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C点的总挠度和力F之间的关系是其中I为试样截面的惯性矩，E为杨氏模量。
弯曲弹性模量的测定将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲，对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图5所示。
对试样施加相当于σpb0.01。
(或σrb0.01)的10％以下的预弯应力F。
并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σpb0.01(或σrb0.01)的50％。
记录弯曲力的增量DF和相应挠度的增量Df,则弯曲弹性模量为对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I为其中b、h分别是试样横截面的宽度和高度。
也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σpb0.01(或σrb0.01)的弯曲力。
宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。
在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图6所示。
然后利用式(4)计算弯曲弹性模量。
二、试样要求1.拉伸实验对厚、薄板材，一般采用矩形试样，其宽度根据产品厚度(通常为0.10-25mm)，采用10,12.5,15,20,25和30mm六种比例试样，尽可能采用lo =5.65（F）0.5的短比例试样。
材料性能测试报告
材料性能测试报告引言本报告旨在对材料的性能进行详细测试和分析。
通过对材料的物理、化学、力学等性能进行全面测试，可以评估材料的质量和适用性，从而为材料的选择和使用提供科学依据。
测试方法物理性能测试密度测试采用测量材料的质量和体积来计算材料的密度。
通过在已知质量的材料上测量浮力，再利用相应的计算公式即可得到密度值。
硬度测试采用万能硬度计对材料进行硬度测试。
在测试过程中，通过观察材料某一位置上的塑性变形来判断硬度。
化学性能测试腐蚀性测试针对具体应用场景，选取适当的化学试剂对材料进行浸泡或涂覆，观察材料在一定时间内的腐蚀情况，评估材料的耐腐蚀性能。
力学性能测试强度测试采用拉伸试验、压缩试验或弯曲试验等方法，对材料进行强度测试。
通过施加力并记录变形，分析应力-应变关系，得到材料的强度参数。
韧性测试采用冲击试验、弯曲试验或断裂试验等方法，对材料进行韧性测试。
通过施加冲击力或弯曲力，观察材料破裂的方式和强度衰减情况，评估材料的韧性。
测试结果与分析物理性能测试结果密度测试结果经过密度测试，得到材料A的密度为1.21 g/cm³，材料B的密度为2.05g/cm³。
根据测试结果可以得出，材料A相较于材料B而言，密度较小。
硬度测试结果通过硬度测试，得到材料A的硬度为90 HB，材料B的硬度为130 HB。
从硬度值可以看出，材料B比材料A更耐磨。
化学性能测试结果腐蚀性测试结果在对材料A进行腐蚀性测试后，发现材料A没有发生明显的腐蚀现象。
然而，对材料B进行腐蚀性测试后，发现材料出现了局部腐蚀。
力学性能测试结果强度测试结果在拉伸试验中，材料A的抗拉强度为200 MPa，材料B的抗拉强度为300 MPa。
通过对比两种材料的抗拉强度，可以得出材料B的强度更高。
韧性测试结果经过冲击试验，得到材料A的韧性为30 J/m²，材料B的韧性为45 J/m²。
从韧性值可以看出，材料B相较于材料A具有更好的抗冲击性能。
B+钢热处理力学性能、金相组织的影响因素及改善方法
B+钢热处理力学性能、金相组织的影响因素及改善方法作者：魏瑾瑾甘海潮常有余李富燕来源：《经济技术协作信息》 2018年第29期本文采用万能拉伸试验机，金相显微镜研究了不同化学成分、不同冷却条件的B+钢试棒正火热处理的组织和性能。
结果表明，化学成分中碳当量越高，强度越好，但同时合金元素的增加降低了伸长率和收缩率等塑性指标，也对金相组织产生偏析和贝氏体等异常组织产生影响。
试棒摆放位置的冷却条件越好，屈服强度越大，金相组织越均匀。
一、B+钢简介随着铁路运输的发展，货运火车不仅要达到重载而且还要提高运行速度的双重技术标准。
这就要求货车转向架重要部件摇枕、侧架需要具备更高的强度、塑性。
B+级钢材料以其低合金、高强度的优势目前广泛运用于货车摇枕、侧架上。
在实际生产过程中采用正火的热处理手段，以获得较好的强度和塑性综合力学性能。
B+级钢的有效成分主要为碳、硅、锰、镍、铬，表l、表2分别为各元素化学成分范围和B+级钢的力学性能指标，合理控制各合金元素的含量能获得较好的机械性能。
而B+级钢正火后的组织通常为细小均匀的铁素体和珠光体混合组织。
但实际生产的过程中经常出现正火后力学性能较差，尤其是屈服强度不满足指标，同时金相组织中含有部分条状铁素体、珠光体团、残余铸态甚至出现贝氏体等异常组织，如图l所示。
从图中可以看出正常的正火组织铁素体和珠光体均匀分布，整体晶粒度达到9级。
而异常组织中分布着大量的条状铁素体和珠光体团。
图1B+级钢正火正常组织和异常组织对比（a、b：正常组织、c、d：异常组织）二、化学成分对B+钢的力学性能和金相影响在B+级钢有效的化学成分中，碳作为主要的合金元素对力学性能尤其是强度和塑性指标影响很大。
因为碳在奥氏体中的溶解度很大，但在铁素体中的含量很小，在正火的冷却过程中，铁素体不断析出，碳就从铁素体中脱溶而形成渗碳体，从而为珠光体的形核与长大提供了有力条件，随着碳含量的增加，过冷奥氏体在珠光体转变区析出先共析铁素体的孕育期延长，析出速度减慢，C曲线右移，铁素体的形核几率相应减少，而长大时需要扩散出去的碳量却相应的增加，从而使得铁索体的析出速度减慢，珠光体析出速度加快，也就改变了B+级钢中的珠光体和铁素体的百分比。
复合材料B基准值计算程序
复合材料B基准值计算程序马鑫;关志东;薛斌;刘露【摘要】通过C#语言编制了复合材料B基准值计算程序,根据用户的选择,可以分别选用HB 7618-2009或者MIL-HDBK-17-1F中的方法计算复合材料力学性能数据的B基准值.程序可以完成数据统计特性计算、异常数据检查、子体相容性检验、分布拟合优度检验、环境基准值计算等功能,计算结果以报告的形式输出.通过算例计算,验证了程序结果的正确性,并且对比了两种计算方法的不同及其对结果的影响.程序易于上手,计算方便,大大提高了数据计算分析的效率.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)021【总页数】6页(P83-87,92)【关键词】复合材料;B基准值;统计分析;程序设计【作者】马鑫;关志东;薛斌;刘露【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言复合材料的性能与传统金属材料相比，具有较大的变异性。
因此在飞机结构设计中，如何经济安全地应用复合材料就成为了一个非常重要的问题。
这也就不可避免的触及了复合材料设计的许用值问题。
复合材料的许用值一般采用B基准值，B基准值的定义为：一个力学性能的限定值，在95%的置信度下，90%的性能数值群的值不低于其值。
美国军用手册MIL-HDBK-17-1F中给出了计算B基准值的方法，之后FAA根据在长期使用经验的基础上基于以前的方法提出了最新的B基准值计算方法。
我国综合上述国外研究成果，编订了航空行业标准HB 7618-2009《聚合物基复合材料力学性能数据表达准则》。
本文将B基准值的计算过程通过C#语言编程实现，同时考虑到对两种不同方法的需求，程序可以通过不同选项完成两种方法的B基准值计算，并且通过报告的方式输出计算结果。
19MnB4材料力学性能
力学性能一、19MnB4 钢1、材料：19MnB4 德国系列冷镦钢2、牌号：DIN1654-43、化学成分：C Si Mn P S Cr B0.17-0.24 ≤0.4 0.08-1.15 ≤0.035 ≤0.035 0.90-1.2 0.001-0.005此钢与国内ML20MnTiB冷镦钢基本相当。
二、ML20MnTiB 钢1、材料：ML20MnTiB 国内冷镦钢系列2、标准：GB/T 6478-20013、化学成分：C Si Mn P S Cr B Ti0.17-0.24 ≤0.3 1.30-1.6 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.0200.0005-0.00350.04-0.14、轧材组织及性能：金相检验为铁素体+珠光体；晶粒度为9.5-10.5级；脱碳层深度（0.2-0.5）D%；表面硬度为HRB86-91；其他力学性能如下表。
抗拉强度MPa 屈服强度MPa 延伸率% 面缩率% 1/2冷镦615-625 325-425 24-25 57-67 合格5、热处理工艺及力学性能：（文献以Ø12mm规格ML20MnTiB盘条钢为例）（1）热处理工艺热处理工艺淬火温度/℃保温时间/min淬火介质回火温度/℃回火时间/min工艺1 910 30 油220 30 工艺2 910 39 油420 30工艺1组织：回火马氏体+少量白色残余奥氏体工艺2组织：回火屈氏体+铁素体（2）热处理后的力学性能：热处理工艺试样批次/组抗拉强度/MPa面缩率% 硬度HRC值工艺1 3 1260-1310 57.0-60.0 41.9 42.2 42.2 工艺2 3 1040-1070 65.5-69.0 36.4 37.0 37.9 此产品直接冷镦后，经调质处理（870-880℃油淬，420-440℃中温回火）后水冷，其各项指标性能均达到10.9级紧固螺栓的技术要求，冷镦合格率达98%以上。
6、百度查到的关于ML20MnTiB：（1）力学性能抗拉强度σb(MPa)：≥1128(115)屈服强度σs(MPa)：≥932(95)伸长率δ5(%)：≥10断面收缩率ψ(%)：≥45冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥69(7)硬度退火≤187HB；压痕直径≥4.4mm（2）热处理淬火880℃--油冷--回火200℃--水或空冷。
水利工程原材料成品半成品进场后的检查(详细具体值得收藏)
水利工程原材料、成品、半成品进场后的检查（详细具体值得收藏）（1）原村料、设备的技术文件。
（2）原材料、半成品、构配件、设备的检（试）验报告及保管储备条件。
（3）现场计量器具的运行状况。
（4）抽样检验试件制作，验证情况。
1.2原材料、成品、半成品进场后的检查要求（1）建筑材料、建筑构配件和设备的采购必须保证质量、满足工程的需要；并符合相应规范、标准的要求。
（2）进入现场的建筑材料，建筑构配件和设备检测实行有见证取样及送检制度，各方人员在取样单上均应签章。
（3）建筑材料、建筑构配件和设备在工程上使用或安装必须有监理工程师签字认可。
（4）建筑材料、建筑构配件和设备应具有技术文件，包括：合格证（必须有该产品所规定的各项指标和实际指标），产品说明书、技术参数、有关试验报告、产品认证证明等。
（5）进场建筑材料、建筑构配件和设备质量谁采购、谁负责。
在具有合格证同时应附有采购单位公章、采购人签章。
（6）建筑材料的复试报告单（二次试验）应注明代表批量、使用部位、技术负责人、监理员签署使用意见。
（7）现场施工所计量器具必须定期检查，并应有计量器具使用记录。
（8）进场材料按规范、标准要求合理堆放、保管。
并应有保管（使用、保管、进场情况）记录。
（9）检查中涉及到主要材料、构配件具体要求如下：1）钢材出厂合格证、试验报告。
①基本要求。
a 用于工程的钢材必须具有出厂合格证。
进场后，必须进行机械性能复试，合格后方可使用，凡无许可证（螺蚊钢是实施产品生产许可证的产品）不得使用。
b无出厂合格证原件时，抄件或复印件必须有抄件（复印）单位公章和经办人签章、日期，同时应有供货单位公章，并注明原件存放单位。
c对于进口钢筋舱底水泵必须有质量证明书和相应的技术资料，进场后进行机械性能和化学分析复试，符合国产相应级别的技术标准和有关规定后方可用于工程。
d钢筋在加工过程中，如发现脆断，焊接性能不良或力学性能显著不正常时，应对该批钢筋进行化学成分分析检验或其他专项检验，并作出明确结论。
QB力学性能报告
Q B力学性能报告集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
Q215、Q235、Q345B合金钢管力学性能介绍
Q215、Q235、Q345B合金钢管力学性能和化学成份
Q235与Q345的区别
不同:
1、Q235的屈服强度下限为235MPa,Q345的屈服强度下限为345MPa(Q的意义为汉字的"屈"字，后面的数值代表屈服强度下限)
2、二者合金含量不同：Q235为普通碳钢，Q345为低合金钢
Q235是碳素构造钢,与旧标准GB700-79牌号对照A3、C3
Q345是低合金构造钢，与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn16MnRE、
18Nb、14MnNb
Q235--金属构造件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓螺母、套筒、轴及焊接件
Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的构造、机械零件、建筑构造、一般金属构造件，热轧或正火状态应用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种构造。
依据你设计的构造具体情况来定.如构造是强度克制,可考虑采用Q345如构造是刚度克制,可考虑采用Q235价格Q345稍贵点,但因其高强度,可节省材料.具体选用可从以上几点综合比较。
Q235\Q345是依据钢材的屈服强度来分的即分别为235MPa和345MPa，Q345稍贵一些，但价格差别不是很大。
B280VK力学性能
实测值
1 300
2 320
500 515
52
40
结果
3 OK 290 OK 520 OK
50 OK
NOK
备注：需提交实验室原始记录 凡是不符合规范/公差要求的数值请用圆圈标明
供应 商签
检验人员：
签名 /日期：
产品工程师签署意见/日期: 试验认证工程师签署意见/日期: SQE 签署意见/日期：
审核：
签名 /日 期：
ห้องสมุดไป่ตู้
批准： 签名/日期：
PROTOTYPE 过程控制 零件 号:
工装 编
零部件性能试验报告
Performance Test Report
提交原因
OTS认可
PPAP
问题纠正
工程更改
供应商名称及代码： 凌云工业股份有限公司A312X124P
其他_____ 零件名 称:
模腔数 量：
表号: BMF.0401.011.01.2012.M 生效时间：2015.6.25 顺序号： 检验日 期： 检验机构名称： 河北凌云机电有限公司质量
部
图纸更改等级/日 期:
工程更 改 模文 腔件 编 号：
序号 试验项目及规范 试验简要描述 标准要求值
1 屈服强度 2 抗拉强度 3 断后伸长率
240-380 ≥440 ≥30
数量/ 次数
试验机构及 设备名称
试验日期
1 万能试验机 1 万能试验机 1 万能试验机
0.14-
12.20 0.14-
12.20 0.14-
西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性
材料力学性能实验报告姓名: 班级: 学号: 成绩:
K的测定
实验名称实验六断裂韧性
1C
实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法。
实验设备 1.CSS-88100万能材料试验机；
2.工具读数显微镜一台；
3.位移测量器；
4.千分尺一把；
5.三点弯曲试样40Cr和20#钢试样各两个。
试样示意图
图1 三点弯曲试样
由于三向应力的存在，使得裂纹扩展区域的位错运动困难，受到更大的摩擦力，从而塑性变差，更易发生脆断。
附录一:
断裂韧性试验中断口照片:
附录二:
%根据试验的数据画P-V 曲线的matlab 程序
%在运行程序之前, 需要将数据导入到matlab 中: “File ”|“Import Data ” (a)试样01的断口图 (b)试样02的断口图
图7 40Cr800℃淬火+100℃回火断口图
(a)试样412的断口图 (b)试样415的断口图
图8 20#退火态试样的断口图
图3 40Cr800℃+100℃回火试样01的P-V 曲线
0.5
1.5
2.5
4
变形/mm
力/N
图4 40Cr800℃+100℃回火试样02的P-V 曲线
4
变形/mm
力/N
变形/mm
力/N
图5 20#钢退火态试样412的P-V 曲线
变形/mm 力/N
图6 20#钢退火态试样415的P-V 曲线。
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B力学性能报告
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
Q215、Q235、Q345B合金钢管力学性能介绍Q215、Q235、Q345B合金钢管力学性能和化学成份
Q235与Q345的区别
不同:
1、Q235的屈服强度下限为235MPa,Q345的屈服强度下限为345MPa(Q的意义为汉字的"屈"字，后面的数值代表屈服强度下限)
2、二者合金含量不同：Q235为普通碳钢，Q345为低合金钢
Q235是碳素构造钢,与旧标准GB700-79牌号对照A3、C3
Q345是低合金构造钢，与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn16MnRE、18Nb、14MnNb
Q235--金属构造件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓螺母、套筒、轴及焊接件
Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的构造、机械零件、建筑构造、一般金属构造件，热轧或正火状态应用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种构造。
依据你设计的构造具体情况来定.如构造是强度克制,可考虑采用Q345如构造是刚度克制,可考虑采用Q235价格Q345稍贵点,但因其高强度,可节省材料.具体选用可从以上几点综合比较。
Q235\Q345是依据钢材的屈服强度来分的即分别为235MPa和345MPa，Q345稍贵一些，但价格差别不是很大。