軟件賦能，成就您的實驗室真正提效（金屬篇）

更新時間：2025-05-27

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金屬拉伸測試是材料科學與工程領域的核心試驗之一，其重要性體現在多個關鍵領域，涵蓋材料性能評估、產品質量控制、工程設計優化及安全可靠性保障等方面。

金屬拉伸測試

在金屬拉伸測試中，用戶確保 Bluehill 軟件的設定符合中國國家標準 GB/T 228.1-2021《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》的要求至關重要。

以下是 Bluehill 軟件基于 GB/T 228.1-2021 要求的部分設置技巧：

試樣尺寸設置平均后的截面積

標準規定原始截面積 S₀是根據測量的實際尺寸計算橫截面積的平均值。

以圓棒試樣為例，在試樣數字輸入定義三個平行長度部位的直徑，然后在試樣屬性選擇不規則形狀類型，并根據圓形截面積計算公式編輯對應的表達式來計算得出平均橫截面積。

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圖1 圓棒試樣橫截面積

預拉力直接輸入應力

，無需換算

為了確保試樣與夾頭對中，可施加不超過規定強度或預期屈服強度的 5% 相應的預拉力。基于該要求，可以在軟件的“預加載"設置中采用“拉伸應力"，如 10Mpa，作為預拉力，這樣就無需考慮試樣尺寸大小。

圖2 預加載設置界面

性能已知試樣的測試控制設定解析（方法A）

部分材料對應變速率很敏感，應變速率的變化會造成測試結果的巨大差異，因此標準推薦基于應變速率控制的試驗速率（方法A）。應變速率控制模式分為兩種，分別是方法 A1 閉環控制和方法 A2 開環控制。

對于性能已知的材料，通常采用以下三種方式設置測試參數：

（一）針對連續屈服方法 A1 閉環控制，試驗機處于引伸計閉環控制下進行測試，直到對應變速率敏感的參數 Rp0.2 測試結束，之后可隨時切換成估計應變比*（平行長度應變速率的估算位移速率）控制來完成測試。

在閉環控制期間，試樣屈服會造成加載鏈柔度急劇變化，因此需要控制器實時調整增益，以達到應變閉環控制的穩定。

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方法A1 連續屈服樣品設定參考

（二）針對連續屈服方法 A2 開環控制，試驗機始終處于估計應變比控制下直到試樣斷裂，期間可切換速率范圍提高測試效率。如果需將試驗機系統變形考慮進測試因素，用戶可參考標準附錄I對橫梁速率進行補償。

用 Instron 提供的對應試驗方法選取同一批相同試樣的一根進行預備測試，最終該測試會計算得出當前加載鏈情況下補償后的橫梁位移速率，使用該速率進行第一階段控制可以保證該同一批次試樣測試應變速率敏感參數如 Rp0.2 時，速率滿足標準規定的速率范圍 2:0.00025s^-1相對偏差 ±20% 的要求。

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方法A2 連續屈服樣品設定參考

（三）不連續屈服樣品局部的塑性變形可能發生在引伸計標距外，因此方法 A 規定只能通過開環應變控制，試驗機始終處于估計應變比控制下直到試樣斷裂。

期間可切換速率范圍提高測試效率，切換點需要在不連續屈服過程結束之后，常規建議可以設定拉伸應變 5%（夾持式引伸計移除點）。

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方法A 不連續屈服樣品設定參考

性能未知樣品測試控制設定解析

以上方法設定主要在于控制方式和過程切換點不同。

對于性能未知試樣，關鍵在于如何讓軟件自動判斷材料的屈服形態來選擇正確的控制方式和切換點。Instron 的 TestProfiler 多步驟模塊可輕松實現該需求。

以方法 A1 為例，可以定義三個測試過程步驟，第一步以標準規定的應變閉環控制進行拉伸；第二步以 0.00025s^-1估算橫梁位移應變速率拉伸至不連續屈服過程結束；第三步以 0.0067s^-1估算橫梁位移應變速率拉伸至試樣斷裂。

方法A1 多步驟過程設定參考

在步驟1測試過程中添加實時計算上屈服點和 0.5% 規定塑形延伸強度（Rp0.5）事件，當判斷屈服存在，軟件會自動切換成步驟2完成不連續屈服過程，之后轉至步驟 3 直至樣品斷裂。

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自動判斷屈服點切換步驟2

在步驟1測試過程中，軟件如果判斷不出上屈服存在，將會計算出 0.5% 規定塑形延伸強度，則認為該試樣是連續屈服樣品，從而直接切換到步驟3直至樣品斷裂。

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增加規定塑性延伸強度轉移步驟3

以上步驟設置可以使用戶無需考慮樣品屈服形態完成測試。

Bluehill 軟件能夠精準匹配 GB/T 228.1-2021 的設定，滿足中國市場監管的硬性要求，是確保測試結果準確性性、提升企業質量管理水平和市場競爭力的關鍵。

Instron 始終致力于以覆蓋軟硬件的一體化解決方案，賦能全球材料測試用戶提升測試效率、優化數據質量并加快研發節奏，在高質量發展的主賽道中搶占先機。