结合GB/T 228.1-2021、GB/T 16865-2023，针对铝合金拉伸试验，讲清应变速率定义、换算关系、设备控制方式、分阶段设置、实操步骤与常见问题。

一、基础概念

1. 应变速率 \(\dot{\varepsilon}\)

应变速率= 单位时间内的轴向应变，单位：\(\boldsymbol{\mathrm{s^{-1}}}\) 公式：

\(\dot{\varepsilon} = \dfrac{\Delta L}{L_0 \cdot \Delta t}\)

·\(L_0\)：试样平行段原始长度（标距/受载段）

·\(\Delta L\)：\(\Delta t\)时间内的伸长量

2. 横梁位移速率 v（设备直观参数）

试验机面板/ 软件一般直接设置横梁移动速度（mm/min），二者可互相换算：

\(v = \dot{\varepsilon} \cdot L_c\)

·v：横梁速率，\(\mathrm{mm/s}\)或\(\mathrm{mm/min}\)

·\(L_c\)：试样平行长度（标准试样平行段总长，不是仅标距\(L_0\)）

铝合金试验行业惯例：统一用横梁速率落地执行，标准用应变速率做合规判定。

二、铝合准速率要求（强制）

依据GB/T 228.1-2021、GB/T 16865-2023：

弹性段+ 测 \(R_{p0.2}\)（规定塑性延伸强度）应变速率：\(\boldsymbol{0.00025 \sim 0.0025\ \mathrm{s^{-1}}}\) 仲裁试验优先取中间值：\(\boldsymbol{0.0008\ \mathrm{s^{-1}}}\)

屈服后至断裂阶段最大不超过：\(\boldsymbol{0.008\ \mathrm{s^{-1}}}\)

无明显屈服的变形铝合金（绝大多数1/3/5/6/7 系）：全程采用同一低速。

三、速率换算（现场直接套用）

以实验室最常用试样举例，快速算出横梁速度：

例1：比例圆试样

平行长度\(L_c = 30\ \mathrm{mm}\) 取中间推荐应变速率 \(\dot{\varepsilon}=0.0008\ \mathrm{s^{-1}}\)

\(v = 0.0008 \times 30 = 0.024\ \mathrm{mm/s} = \boldsymbol{1.44\ \mathrm{mm/min}}\)

��常规设置：1～2 mm/min（行业通用取值）

例2：板材定标距试样

平行长度\(L_c = 60\ \mathrm{mm}\)，\(\dot{\varepsilon}=0.0008\ \mathrm{s^{-1}}\)

\(v = 0.0008 \times 60 = 0.048\ \mathrm{mm/s} = \boldsymbol{2.88\ \mathrm{mm/min}}\)

��常规设置：2～3 mm/min

区间速查表（铝合金通用）

表格

四、试验机两种核心控制模式（重点）

电子万能拉力机分位移控制、应变控制、力控制，铝合金拉伸优先前两种。

模式1：横梁位移控制（95% 实验室在用，最简单）

控制原理

设备按设定的恒定横梁移动速度运行，全程匀速。

操作步骤

1.进入试验方案，选择位移速率控制；

2.根据试样平行长度，输入计算好的速率（如2 mm/min）；

3.装夹试样、清零，启动试验，设备全程匀速加载。

优缺点

✅ 操作简单、稳定性高、同轴偏差影响小、适合批量检测 ❌ 试样发生大塑性变形后，真实应变速率会轻微波动，但完全满足常规/ 出厂验收

模式2：引伸计应变控制（仲裁 / 研发 / 高精度试验）

控制原理

设备以引伸计采集的实时应变作为闭环反馈，强制保持恒定应变速率，不受横梁、试样变形影响，是标准模式。

操作步骤

1.安装引伸计并校准、清零；

2.试验方案选择应变速率控制；

3.直接输入标准规定应变速率：\(\boldsymbol{0.0008\ \mathrm{s^{-1}}}\)（仲裁）；

4.启动试验，系统自动闭环调节横梁速度，维持\(\dot{\varepsilon}\)恒定；

5.到达指定应变（一般5%以内），取下引伸计，切换为位移控制直至断裂。

优缺点

✅ 严格符合国标应变速率要求，数据复现性，仲裁、第三方检测必用 ❌ 必须配合格引伸计，操作步骤多，软铝 / 薄板要防止引伸计压伤试样

补充：力控制（极少用于铝合金拉伸）

按恒定力增速加载，试样屈服后应变会急剧加快，应变速率严重失控，严禁用来测强度、伸长率。

五、分阶段速率设置规范（铝合金专用）

1. 常规检测（只测\(R_m\)、\(R_{p0.2}\)、伸长率）

·方案A（位移控制，推荐日常）： 全程统一速率：1～2 mm/min

·方案B（应变控制，推荐仲裁）：① 0～5%应变段：应变速率\(\boldsymbol{0.0008\ \mathrm{s^{-1}}}\)（测\(R_{p0.2}\)）② 5%应变后→切换位移控制，速率≤10 mm/min拉至断裂

2. 高塑性软铝（1xxx、3xxx 系，伸长率＞20%）

·前段低速保证屈服数据准确；

·后期可提速，但不得超过10 mm/min，避免颈缩阶段速率过快导致伸长率失真。

3. 高强硬铝（2xxx、7xxx 系，伸长率低）

全程可用统一低速（1～3 mm/min），无需中途变速。

六、实操管控要点& 常见错误

1. 正确操作要点

1.速率设置以「平行长度\(L_c\)」计算，不是标距\(L_0\)，计算错误是速率超标的主要原因。

2.同一批次、比对试验、留样复检，必须使用完全相同的控制模式+速率。

3.设备速度精度需定期核查：空载运行固定时间，核对实际行程与设定值是否一致。

4.启动加载要平稳，禁止点动、忽快忽慢，瞬时冲击会改变材料力学响应。

2. 典型错误及后果

1.全程高速（＞10 mm/min）应变速率超标→抗拉强度、屈服强度偏高，伸长率偏低，结果失真。

2.弹性段/测\(R_{p0.2}\)用高速\(R_{p0.2}\)数据离散、偏大，判定不合格风险升高。

3.混用控制模式（一批样一半位移、一半应变控制）数据无可比性，试验作废。

4.大长试样套用小试样速率平行长度越大，相同横梁速度下应变速率越高，容易超标。