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抗张强度详细资料大全
抗张强度（tensile strength），即抗拉强度。
又称拉伸强度，扯断强度。
表示单位面积的破碎力。
符号σt。
资料或构件受拉力时抵制破坏的才干。
可用强度极限来表示。
是金属和非金属资料的机械功能的一名目的。
单位为牛/平方厘米(N/m㎡)或帕斯卡(Pa)，纸张往往作纵向测定或横向测定，区分称做纵向抗张力或横向抗张力，国际规范以kN/㎡表示。
对皮革抗张强度=革样断裂时的负荷(N/革样的横切面积m㎡)。
各种皮革都被规则有应到达的抗张强度目的，如铬鞣黄牛皮正鞋面革的抗张强度为≥20N/m㎡。
资料或试件接受静态拉伸时抵制断裂的才干或资料不致断裂所能接受的最大拉力(张应力)。
其测量方法通常是取所测资料制成的一段，将它拉至断裂。
用最大负载力除以该资料截面积即得抗张强度，单位是N/㎡。
抗张强度是物体分裂(断裂)前能抵制的最大张应力称为抗张强度。
基本引见
定义,计算,物体形变,影响要素,抗张强度,实验,定义
抗张强度使得测试片由原始横截面开局断裂的最大负荷。 最后以t/in标志。 如今以N/mm作单位计量。 也称为了最大的应力和最大抗拉应力。 造纸工业中抗张强度的定义是纸张接受的最大作使劲除以纸样宽度。在大少数其它资料（金属、塑胶、木材等）的测试中，抗张强度是指式样被拉伸断裂时接受最大载荷与试样横断面积的比值。计算
按式（1）计算抗张强度（S），取三位有效数字 式中：S ——抗张强度，kN/m； 公式F——平均抗张力，N；L w——试样的横截面积，mm。 注：低定量纸，如薄页纸用N/m表示为宜。物体形变
当应力到达抗拉强度以前，整个试件变形是平均的。但是应力到达抗拉强度时，试件变形就集中在某一单薄区域内，这局部截面出现清楚的收缩(颈缩)。颈缩局部的截面比原截面小得多，因此颈缩截面上的实践应力比按原截面计算的应力大得多。但是，以原截面计算的试件应力到达抗拉强度后，试件就肯定断裂，因此断裂强度σ实践工程上意义不大。在工程上常以抗拉强度代表资料的断裂应力。 对塑性资料，试样在最大载荷以前为平均塑性变形，各局部的伸长量基本相反；在最大载荷后变形集中在试样的某一局部，并在该处出现“缩颈”。 故抗拉强度的物理意义是表征资料对最大平均变形的抗力。抗拉强度是资料的关键力学功能目的，是构件或整机设计和选材关键依据之一。抗拉强度经过拉伸实验测定，并与其他力学功能目的存在肯定的外在咨询。影响要素
抗张强度是将长方形高聚物样品夹于拉力机上以平均速度拉伸至样品断裂时所须的应力。其值和断裂前的形变遭到多种要素的影响。如在高聚物玻璃化温度以下很多度，形变很小时，应 力即迅速回升，惹起脆性断裂； 温度稍为升高时，分子链段在大应力作用下，微有移动，断裂时关键仍是脆性的，但略带韧性；当温度凑近玻璃化温度，链段在应力不太大时，能移动，发生强制高弹形变。此时无定形高聚物链段有取向，有时或许局部结晶，在样品中部出现细颈，断裂时体现为坚韧的，如在高弹态，则在应力不大时，便能发生高弹形变，故断裂时体现为软韧的。此外，参与拉伸的速度将参与断裂强度值。其他如交链和结晶区的存在，亦将影响断裂强度。抗张强度
木材接受拉伸荷载的才干。木材抗拉强度分为顺纹抗拉与横纹抗拉两种。 顺纹抗拉强度 抵制沿纹理方向的拉伸荷载才干。无疵木材的强度性质中，以顺纹抗拉强度最高，通常约为顺纹抗压强度的2～3倍，抗弯强度的1.5倍。木材顺纹抗拉强度，关键取决于组成针叶树材管胞胞壁或阔叶树材中纤维细胞胞壁中的纤维素含量。由于纤维素链状分子，与细胞的轴向是分歧的，当木材顺纹接受拉力荷载时，一切的链状分子都起作用。顺纹抗拉强度在通常的经常使用条件下是不能充散施展和应用的，由于在构件结合处，由于顺纹剪下强度太小，只要顺纹抗拉强度的6～10%，往往在结合固定处出现剪下或劈裂的破坏。木节、斜纹或任何不法令的林木成长缺陷都对顺纹抗拉强度有较大不良的影响。通常密度高的木材，其顺纹抗拉强度也高，当木材含水率低于纤维饱和点时，随木材含水率的降落顺纹抗拉强度增高，但影响的水平小于水分对木材的其他强度。要准确测定无疵木材的顺纹抗拉强度是较艰巨的，关键由于木材横纹抗压和顺纹抗剪强度都远低于顺纹抗拉强度。致使实验时的试样，往往因联接处受剪下力或紧缩力的破坏，得不到最大的顺纹抗拉强度。各国的规范实验方法，关键思考的是试样的形态、尺寸和夹具方式，尽量使之缩小上述影响的应力要素，目前有的国度资料实验中尚未列入此项实验。有的虽有此项方法，但普通不要求启动，在设计、应用要求顺纹抗拉强度目的时，则应用抗弯强度相等的值替代。 横纹抗拉强度 接受垂直于木材纹理方向的拉伸荷载的才干。木材横纹抗拉强度很低，假设木材因干缩而发生裂纹时，横纹抗拉强度会遭到很大的削弱，甚至会齐全丢失。因此在任何木结构的构件中，应尽量防止发生横纹抗拉应力。当木材纹理方向与其构件的主轴成肯定角度时，将造成顺纹抗拉趋势横纹抗拉，使木材主轴方向的抗拉强度清楚地降落。横纹抗拉强度，也可用于推测木材枯燥时能否容易出现开裂现象，木材横纹抗拉强度仅为顺纹抗拉强度的1/10～1/40。木材弦向与径向的横纹抗拉强度也不齐全相反，普通径向比弦向高，由于木材径向受拉时受木射线的增强作用，具备宽射线的木材其作用更为清楚。射线虽不宽而早晚材清楚的针叶树材，抗拉强度弦向或许大于径向。实验
岩石抗拉强度是岩石物理力学性质之一。指岩石试件在拉应力作用下破坏时，与拉力垂直的断面上的平均拉应力。由于试件制造和成功单轴拉伸载入的艰巨，很少驳回直接拉伸实验，大多驳回劈裂法直接拉伸实验测定岩石抗拉强度，由于岩石中微裂隙在压力下闭合而发生摩擦，用劈裂法测定的抗拉强度略高于直接拉伸实验测定值。 普通所说的岩石抗拉伸强度都是指繁难应力形态下(即单轴抗拉伸形态)的强度。为了确定岩石的抗拉伸强度，有直接拉伸和直接拉伸两类实验方法。直接拉伸实验基本上与普通的金属拉伸实验方法相反，将岩样加工成与金属拉伸试棒相似的形态，而后夹紧在资料实验机夹头上启动拉伸，当岩石拉断时，单位截面积上的极限载荷即为该岩石的抗拉伸强度。直接拉伸实验有盘形试样的巴西劈裂实验、筒形试样的抗内压胀裂实验等多种。在启动直接拉伸实验时，肯定将岩样加工成形态复杂的试棒，这关于岩石资料来说是十分艰巨的。因此，许多钻研者都设法使用具备规则形态的圆柱形岩样，并且驳回不凡的夹头，即不用机械夹紧的方法，而驳回各种粘结的方法 (例如经常使用铅的化合物、含硫粘剂及环氧树脂等)使岩样两端与拉伸夹头粘牢，并把夹头的结构设计为自行找中，以防止弯距的发生(包含经常使用球接头，并经过柔性钢丝绳载入等)，除了抗拉伸强度很高的岩石之外，普通都能取得较好的成果。 直接测定岩石试件单轴抗拉强度的实验。实验在万能实验机上启动。试件为高径比2.5～3.0、 直径不小于54mm的圆柱体。实验时试件两端粘结在备有适当联接装置的圆筒状金属套帽中，以保障荷载经过试件的轴线。载入速度应坚持恒定，使破坏出当初5分钟内。每组岩样的试件不得少于5 个。试件的抗拉强度，以作用在试件上的最大荷载 (N) 除以试件的初始横截面积 (mm) 失掉。压拉应力作用下岩石的强度
由于岩石直接拉伸实验的艰巨性，岩石力学规程介绍驳回圆盘试样径向受压致裂，直接确定岩石的抗拉强度。
圆盘试样确实是受拉破坏，但并不能说压应力对岩石破坏没有影响，岩石的抗拉强度就是式（8.1）。
即使以Griffith强度准绳为依据，受压直径上的压应力也都超越拉应力的3倍，压应力较高抗拉强度较低。
就此可以了解巴西劈裂强度低于单向拉伸强度。
虽然缺少直接观察结果，但从上述剖析可以确认圆盘试样并不会从核心起裂。
如前所述，实验失掉的岩样抗拉强度遭到实验方式和资料外部缺陷的双重影响，因此岩样抗拉强度与围压没有明白的相关。
关于图8-34钾质花岗岩，假设不思考特意高数据H，上方5个数据具备较好的线性相关。
大抵想象为，这5个岩样含有相反的最弱断面，且实验环节也没有清楚错误；下方3个数据也具备相反的线性相关，以为这3个试样也具备相反的最弱断面。
至于两边的2个数据L或许是资料个性不同，也或许是遭到实验环节的影响。
关于图8-35中花岗岩不思考1个特意高数据H和4个偏低的数据，其他11个数据成两组直线相关。对图8-36的片麻岩也可以做雷同的剖析。将这3种岩石的数据总汇于图8-37。显然岩样直接拉伸的强度与围压呈线性相关，图8-37中给出了钾质花岗岩和花岗岩两组数据的回归纳果，可写成公式（8.13），式中截距T相当于岩样的单向拉伸强度。
T+kP=T（8.13）
图8-37 直接拉伸的强度与围压的相关
从图 8-37 容易看到，公式（8.13）中的围压影响系数k随单向拉伸强度增大而减小。
图8-36中大理岩的强度较低，因此随围压增大而极速减小，也与此吻合。
公式（8.13）另一个外推结果是岩样双向紧缩的强度 P=T/k，双向紧缩时试样在轴向不承载拉应力，但接受拉伸变形，试样可以在肯定的拉伸变形下破坏。关于钾质花岗岩，P=191MPa，其单轴紧缩强度为272.4MPa；关于花岗岩P=37.5MPa，其单轴紧缩强度为206.6MPa，差异清楚。据此做这样的了解：花岗岩颗粒较大，相互之间的咬合可以承载相当的压应力，而颗粒之间的粘结较差，不能接受较大的拉伸变形。当然，回归公式（8.13）能否外推到双向紧缩要求进一步的钻研。
就宏观结构而言，颗粒之间只要发生肯定的变形后才会破坏。
而变形的发生和增大与载荷相对应。
诚然可以以为，岩石拉伸破坏是由变形管理的，但并不能繁难地将岩石破坏用弹性力学的Hooke定律写为：
T+2νP=T=Eε（8.14）
式中，E和ν为杨氏模量和泊松比。
与公式（8.13）相比，围压影响系数k远小于2ν。
虽然围压与轴向拉伸应力都可以发生拉伸变形，但二者的作用并不同等。
在围压恒定，参与拉伸载荷使岩石到达承载极限时，岩石能继续发生拉伸变形而破坏；假设轴向拉应力恒定参与围压，由于岩石在径向不会到达屈服形态，其轴向拉伸变形只会随围压依照Hooke定律线性参与，因此要求的围压数值较高，或许说围压影响系数k较小，小于2ν。
岩石断裂韧度的K<sub>ⅠC</sub>测试方法
1970年以来，断裂力学已开局运行到岩石力学中，开局是运行断裂力学的实验方法来钻研岩石的断裂环节，以后少量的钻研上班都集中在岩石断裂韧度的测试上。断裂韧度是资料的一种固有属性，它表示资料抵制裂纹扩展的才干，也就是处于极限形态的应力强度因子。岩石断裂力学的实践和实验标明，岩石K确实存在。但由于岩石资料和金属资料无论在结构上还是在破坏机理上都有很大的不同，因此岩石的K测试方法不能齐全套用金属资料的K测试方法与规范。
（1）岩石试件最小尺寸达260mm，给实验带来很大艰巨。
这是由于岩石的晶粒尺寸为毫米级，而晶粒尺寸与试件尺寸和裂纹尺寸需坚持肯定的相关，以满足均质性要求。
普通要求平均晶粒尺寸远小于试件尺寸和裂纹尺寸，但目前尚未建设定量相关。
（2）按金属规范，在疲劳预裂中，当K/K≤0.6时，简直不可引发岩石裂纹的预裂。它经常在K/K=0.8～0.95之间时才发生。因此在启动岩石断裂韧度测试中，要求启动岩石颗粒直径、弹性模量、抗拉强度等力学性质的测定。
（3）实验前的裂纹长度（包含预裂局部）往往小于0.45～0.55W范畴（W为试样宽度）。
（4）岩石的均质性比金属差，自然岩石具备定向的结构裂隙和随机散布的节理和裂纹，且岩石性状与地压要素相关亲密。
此外岩石性质还受地上水、地温、热力成岩作用等的影响。
由上可见，肯定结合岩石分裂机理来钻研岩石的断裂韧度。1984年，国际岩石力学学会（ISRM）专门成立了岩石K测试小组，着手制订岩石K测试规范。我国也于同年召开了岩石K测试方法座谈会。近年来我国已对花岗岩、大理岩、砂岩、流纹岩等多种岩石启动了K测试。
通罕用于测定岩石断裂韧度的方法有以下几大类：短圆棒试件、改动实验、梁的笔挺实验和圆盘实验。
其中，梁的三点笔挺实验常被驳回。
详细来讲，曾被用来测试岩石Ⅰ型断裂韧度的方法及试样类型有：核心直裂纹试样（CSCBD）、单边切槽裂纹试样（SECBD）、不预制裂纹的巴西圆盘测试（BDT）、批改的圆盘测试（MRT）、压痕实验（IT）、径向裂纹环状实验（RCRT）、批改环状实验（MRT）、单边切槽半圆盘三点弯试样（HDB）、环形盘紧凑拉伸试样、轴向切槽圆棒紧缩开裂实验（ACRBC）、单边切槽圆棒笔挺实验（SENRBB）、环向切槽圆棒笔挺实验（CNRBB）、环向切槽圆棒离心加载实验（NRBEL）、环向切槽圆棒拉伸实验（CNRBT）、预制裂纹空心筒内压测试或爆破测试、单边直裂纹三点笔挺梁测试（SC3PB）、单边直裂纹四点笔挺梁测试（SC4PB）、双扭测试（DT）、双悬臂梁撕裂实验（DCB）、紧凑拉伸实验（CT）、边切槽圆盘劈裂实验（END）、厚壁圆筒实验（TWC）、点荷载实验等。
迄今为止，岩石Ⅰ型断裂韧度测试较为罕用的试样类型关键有：单边直裂纹三点笔挺梁试样（SC3PB）、V形切槽三点笔挺圆梁试样（CB）、V形切槽短棒试样（SR）、V形切槽巴西圆盘试样（CCNBD）。
此外，紧凑拉伸实验（CT）、单边切槽圆棒笔挺实验（SENRBB）及双扭测试（DT）、厚壁圆筒实验（TWC）等方法也被宽泛驳回。
随着岩石断裂韧度测试方法始终涌现，岩石断力学及断裂韧度测试方法钻研曾经越来越成为岩石力学界和工程学界钻研的热点。
但是各种不同的测试方法所得的断裂韧度值存在较大差异，相互之间可比性差，这样就不利于失掉牢靠的岩石断裂韧度值。
因此，迫切要求钻研建设规范的岩石断裂韧度测试方法，以取得一致牢靠的岩石断裂韧度值。
为了提供一些能够较现实地测出岩石断裂韧度值的实验方法，美国资料与测试协会（ASTM）于1984年提出了单边直裂纹三点笔挺梁试样（图7-7（a）），并给出了相关的几何尺寸及计算方法。
另外，国际岩石力学学会（ISRM）也先后提出了两种用于测定岩石断裂韧度的倡导方法，共有三种试样类型：1988年介绍的V形切槽三点笔挺圆梁试样（图7-7（b））、V形切槽短圆棒试样（图7-7（c））和1995年提出的V形切槽巴西圆盘试样（图7-7（d））。
图7-7 岩石Ⅰ型断裂韧度倡导测试方法试样类型及加载示用意
应用单边直裂纹三点笔挺梁启动岩石断裂韧度测试时，尺寸要求如下：
岩石断裂与挫伤
实验要求记载F-Δ（加载点位移）或F-v（裂纹嘴张开位移）；加载速率应使应力强度因子的参与量管理在100～500kg·mm之内；关键的是求裂纹扩展时的载荷和裂纹长度。当驳回人工切口启动断裂实验时，临界载荷普通驳回最大值，裂纹长度等于人工切口长，各种参数较易确定。当驳回预制裂纹试件时，裂纹长度在我国驳回染色法测定，在国外大局部驳回柔度标定法确定，即在一组同一资料的三点笔挺试样上区分切出不同长度的窄槽作为裂纹，对每个试样记载F-v曲线，如图7-8（a），应用曲线初始局部的斜率可求出柔度c=Δv/ΔF，由不同裂纹长度作出c-a曲线，如图7-8（b）所示，即可由不同刹时的c反推相应的裂纹长度。在预裂试样中，用降落5%的割线确定临界载荷。条件断裂韧度K按式（7-10）计算：
岩石断裂与挫伤
式中：F为临界载荷。
图7-8 三点笔挺试样的F-v曲线和c-a曲线
人们应用三点笔挺试样测得：灰岩K=6.65MPa·m，闪长岩K=1.076MPa·m，玄武岩K=2.31MPa·m，细粒正长岩K=15MPa·m。
图7-7（b）为三点笔挺圆梁试样（chevron notched three-point bend round bar specimen——CB），具备基于岩心的特征，因此很快就失掉了岩石力学界的宽泛认可。但用三点笔挺试样对较硬的岩石（如大理岩、花岗岩等）实验后启动非线性批改时，批改后的断裂韧度反而小于未启动批改的，这显然是不正当的。其要素一方面是与试件形态无关，另一方面与岩石颗粒尺寸无关。三点笔挺试件的临界裂纹长度a与起始裂纹长a之差比上方引见的短棒试件小。对像花岗岩一样的晶粒岩石，裂纹的前沿呈折线形，且偏离中线。用三点笔挺试件做断裂实验时，当裂纹从V形切口尖端“砰入”时，往往到达或超越a，形成在实验时载荷-载荷点位移曲线在载荷较低时就出现笔挺，非线性放大，非线性批改时的临界载荷值偏低，形成批改后的断裂韧度反而小于未启动批改的。
1977年Barker提出用短棒实验法测定岩石的平面应变断裂韧度，该方法的最大特点是试件不要求预制疲劳裂纹，实验只要测定一个载荷数据即能求出K。特意实用于脆性资料K的测试。Barker短棒实验法试样是圆柱形的，沿轴向在试样两边切一细槽，槽底部呈倒V字形，如图7-7（c）所示，普通取W=1.45D。
实验时在圆柱端面开槽处垂直于槽面加载荷F，当F到达肯定值后，槽底尖根处首先出现裂纹，并随F值的增大，裂纹逐渐扩展，尺寸a也始终扩展，当裂纹扩展到某一临界值时，开局进入失稳扩展阶段，载荷F逐渐减小，其最大值为临界形态的载荷F，此时裂纹长度为a。
断裂韧度的计算公式为
岩石断裂与挫伤
式中：a为裂纹尖端到顶部长；D为短棒试件直径；W为试件高度；F为临界载荷。
Barker对各种钢和铝合金试件所做实验标明：短棒实验测出的K比规范三点笔挺实验的测定值略低。据此，人们测出粉砂岩在枯燥岩样状况下的K=0.728MPa·m；在饱和水中K=0.442MPa·m。花岗岩K=1.97MPa·m，大理岩K=1.87MPa·m。
V形（也称人字形）切槽巴西圆盘试样（cracked chevron notched Brazilian disc——CCNBD）如图7-7（d）所示。这种试样体积小，却有较高的临界载荷，同时该试样加载繁难，对实验设施要求不高，准许较大的试样加工误差以及繁难的实验程序。另外CCNBD试样防止了直裂纹巴西圆盘试样难于直接加工预制裂痕的艰巨，容易成功纯Ⅱ型或复合型的断裂形式的加载。用CCNBD试样测定岩石断裂韧度K的计算公式如下：
岩石断裂与挫伤
式中：K为Ⅰ型断裂韧度；F为实验中的最大载荷；B为试样厚度；D为试样直径；Y为试样的最小量纲为一的应力强度因子。Y可以经过数值计算先于实验取得。
由于量纲为一的应力强度因子Y作为关键的参数出如今断裂韧度测定公式中，所以肯定要失掉试样的高精度的应力强度因子。对CCNBD试样，许多学者用边界元法、柔度法启动了计算标定。在ISRM 1995方法中，给出了一个规范试样的各项参数，并给出了相应的最小量纲为一的应力强度因子值。
虽然CCNBD试样具备很多好处，但它是一种复杂的三维构形，不能按平面疑问启动剖析，其无穷纲应力强度因子标定是较为艰巨的。
此外，在进执行态断裂韧度的测试时，由于裂纹尖端难于结构应力奇特点，只能依托命令启入手工结构，极大地增大了上班量，从而使得有限元方法将变得十分复杂而难以启动。
在钻研尺寸效应时，CCNBD试样的形态关于相似性条件也是不能满足的。
但是，由于圆盘试样具备很多好处，依然遭到钻研者们的始终运行，并且具备很大的开展空间。
除了CCNBD试件之外，还有不同种类的圆盘试件被用于测试岩石的Ⅰ型断裂韧度，如不带有裂痕的平台巴西圆盘试件（flattened Brazilian disc——FBD）和核心圆孔平台巴西圆盘试件（holed-flattened Brazilian disc——HFBD）、边切槽圆盘试件（edge-notched Brazilian disc——ENBD）、直槽式裂纹圆盘（cracked straight-through Brazilian disc——CSTBD）、槽孔组合式裂纹圆盘试件（holed-cracked flattened Brazilian disc——HCFBD）。
岩石圆盘试件核心裂纹的加工是有相当难度的，尤其制造裂痕宽度小于0.5mm的裂痕是岩石试件制造的难题。
上述几种倡导测试方法经测试测验具备较好的分歧性和可比性，少量测试结果统计剖析可知：测得的岩石断裂韧度值散布在较为正当的误差范畴内，遭到国际岩石断裂力学界的宽泛认可，现今已成为岩石断裂韧度测试钻研的规范和规范。
几种倡导测试方法也各有其优缺陷，实用范畴也各不相反，见表7-4。
因此，要求进一步比拟和批改，使之愈加完善。
表7-4 岩石Ⅰ型断裂韧度测试倡导方法对比表
随着岩石断裂韧度倡导测试方法的提出，国际上岩石断裂韧度测试钻研已初步构成一致的规范。
目前国际外测试所决定的岩性多集中在花岗岩、砂岩、大理岩、灰岩和辉长岩等，这些不同岩性的岩石Ⅰ型断裂韧度值差异较大，且测得的断裂韧度值团圆水平也各不相反。
对同一种岩性的岩石，驳回不同测试方法和试样类型所失掉的Ⅰ型断裂韧度值存在较大差异，即使驳回同一种测试方法所失掉的断裂韧度值也有较大团圆性。
这说明：虽然已有的倡导测试方法都思考了对测试结果启动非线性批改，但其批改后的Ⅰ型断裂韧度值仍因差异较大而难以相互验证。
因此岩石断裂韧度测试依然是今后钻研的重点。
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