力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗測試盤卷螺紋鋼的屈服強度

許家寶

(陽春新鋼鐵有限責任公司,陽春 529600)

近年來，國內已全面普及使用400 MPa(屈服強度)級鋼筋，并推廣使用500 MPa級及以上高強度鋼筋。HRB400E鋼筋是具有抗震作用的400 MPa級鋼筋，比普通鋼筋的延展性更好，具有足夠的塑性變形能力，在地震時滿足抗震需求[1]。在測試HRB400E盤卷螺紋鋼的屈服強度時，普遍存在屈服平臺不明顯或無屈服平臺的情況，因此筆者分析了力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗測試盤卷螺紋鋼屈服強度結果的差異性，為準確測量其屈服強度提供了必要的數據支撐。

1 試驗材料

試驗材料為6 mm(直徑)的HRB400E盤卷螺紋鋼，用兩種方法取樣并進行屈服強度測試，測試均采用同一臺設備，且均在橫梁位移速率控制的條件下進行[2]。

1.1 測試方法一

在鋼筋同一批次同一圈位置，取長度為1 m的試樣，并從中間截取2根標準試樣為一組，10組試樣屈服強度的測試結果如表1所示。

表1 10組試樣屈服強度的測試結果(方法一) MPa

1.2 測試方法二

在鋼筋同一批次鄰圈位置，取長度為標準長度的試樣左右各一根為1組，10組試樣屈服強度的測試結果如表2所示。

表2 10組試樣屈服強度的測試結果(方法二) MPa

從表1,2可以看出：方法一測試同組試樣屈服強度的最大差值為11 MPa,最小差值為1 MPa，平均差值為5 MPa，且10組結果差值較為接近；方法二測試同組試樣屈服強度的最大差值為48 MPa，最小差值為11 MPa，平均差值為26 MPa，10組結果差值差異較大。因此，采用方法一取樣進行力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗。

2 試驗結果

分別采用力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗對試樣進行屈服強度測試，其中引伸計上下刀口中點接觸試樣的縱肋位置，結果如圖1所示。從圖1可以看出：力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗的數據趨勢均較平穩，但力-位移法拉伸試驗測試結果整體偏大，兩種試驗方法測試結果的最大差值為47 MPa，最小差值為3 MPa，平均差值為31 MPa。

圖1 力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗(接觸試樣縱肋位置)的屈服強度測試結果

分別采用力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗對試樣進行屈服強度測試，其中引伸計上下刀口中點接觸試樣的橫肋間位置，結果如圖2所示。從圖2可以看出：力-位移法拉伸試驗數據趨勢平穩；配置引伸計拉伸試驗結果除最低值397 MPa外，其他9組數據較為接近，但力-位移法拉伸試驗測試結果整體偏大，兩種試驗方法測試結果的最大差值為60 MPa，最小差值為25 MPa，平均差值為37 MPa。

圖2 力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗(接觸試樣橫肋間位置)的屈服強度測試結果

綜合上述結果可知：相比于引伸計上下刀口中點接觸試樣的橫肋間位置，引伸計刀口中點接觸試樣的縱肋位置所測得的結果更接近力-位移法拉伸試驗所測得的結果，平均值的絕對偏差更小；操作過程中更容易固定夾緊試樣。因此配置引伸計拉伸試驗中,采用刀口中點接觸試樣的縱肋位置方法進行試驗，測試結果更為準確。

3 綜合分析

對配置引伸計拉伸試驗測試結果出現較大偏差的試樣進行金相檢驗和化學成分分析，結果均無明顯差異，所以造成屈服強度測試結果偏差大的原因主要還是試樣本身及試驗方法不同，與試樣的化學成分和內部組織無關。

該盤卷螺紋鋼在拉伸試驗過程中屈服臺階不明顯，在力-位移法拉伸試驗過程中，試驗機處理程序在選取下屈服點時選擇了上下屈服平臺較明顯的區域，而不是選取試樣不計初始瞬時效應時的最低應力。雖然非比例應力與屈服強度都是反映材料彈性階段與塑性階段的過渡狀態指標，但兩者有著本質不同，屈服是材料固有的性能，而非比例應力是由人為規定條件計算得到的結果，在材料沒有明顯的屈服點時才需計算其非比例應力，因此，使用引伸計拉伸比力-位移法拉伸試驗測得的屈服強度平均偏差高約30 MPa。

4 結語

采用力-位移法拉伸試驗和配置引伸計拉伸試驗測試盤卷螺紋鋼的屈服強度，測試結果偏差大的主要原因是試樣本身及試驗方法不同。試驗的對比結果可為控制盤卷螺紋鋼的屈服強度提供必要的數據支撐。