單軸拉伸的機械原理

❶ 岩樣單軸壓縮的破壞形式

岩樣常規三軸壓縮的最終破壞形式是明顯的剪切滑移；單軸直接拉伸是垂直於軸向的拉斷。但是，岩樣單軸壓縮的破壞形式卻復雜多變，通常認為，最終的破壞多數是與軸向近乎平行的劈裂破壞，或稱岩樣單軸抗壓強度的降低是由於岩樣內部的拉伸破壞造成的。不過，在岩樣的單軸壓縮過程中，如果材料變形均勻，沒有產生屈服破壞，那麼岩樣內部的應力就只有壓應力和剪應力，並不存在拉應力。

2.2.1 破壞形式

中國礦業大學電液伺服試驗機實驗室陳列有50多個單軸壓縮破壞的岩樣，筆者也進行了多種岩石試樣單軸壓縮試驗。通過對這些岩樣的仔細考察，可以將岩樣單軸壓縮的最終破壞形式歸納為5種^［9］（圖2-4）。

圖2-4 岩樣單軸壓縮破壞的形式

（a）岩樣完全由單一斷面剪切滑移而破壞，與三軸壓縮過程中的破壞形式相似，試樣的端部可能出現一個局部的圓錐面；而風化嚴重的大理岩試樣甚至可以出現平整的平面剪斷破壞。不過，對於一般的脆性岩石，這種單一斷面的剪切破壞情況比較少見。

（b）岩樣沿軸向存在相當多的劈裂面，但有一個貫穿整個岩樣的剪切破壞面。某些岩樣除主剪切面之外還存在少量的局部剪切破壞面。由於岩石的抗拉強度較低，所以就破壞面而言以張拉為主，有時甚至掩蓋了剪切破壞面。

（c）兩個相互連接或平行的剪切面共同實現對岩樣的貫穿，當然岩樣中也可能存在沿軸向的劈裂面。

（d）岩樣一端為破裂圓錐面，在錐底產生沿軸向的張裂破壞。對砂岩試樣而言，這種破裂方式多出現在長徑比為1的試樣，而通常長徑比為2的試樣只會出現局部的圓錐面，沒有觀察到完整的破裂圓錐。並且岩樣兩端同時出現破裂圓錐面是不容易的。不過對細晶大理岩試樣，單軸壓縮破壞後靠近端部的岩石因受摩擦抑制處於三向壓應力狀態，結構趨於緻密，而中部晶粒則喪失粘聚力，結構鬆散，有時可以剝出完整的圓錐體。

（e）岩樣側面出現類似於「壓桿失穩」的岩片折斷破壞，其餘部分的破壞如（a）或（b）所示。這種情況只出現在一些硬脆的岩石試樣，同時伴隨著巨大的聲音。這與採煤工作面出現的「片幫現象」類似。

單軸壓縮時，絕大多數的主剪切破壞面都是始於岩樣的一個端面而終止於另一個端面，只有極少數岩樣由於層理或弱面等原因，主剪切面終止於岩樣的側面。在岩樣單軸壓縮失穩破壞時部分材料會被壓碎，成粉末狀；單軸抗壓強度可達250MPa以上的細顆粒花崗岩，失穩破壞時成粉末狀四散炸開。另外，圍壓下壓縮時均質緻密的大理岩破裂面可以終止於岩樣的側面，一般不會發生崩潰式失穩破壞。

通過上述分析，發現岩樣的單軸壓縮破壞，會產生各種各樣的破裂面，這些破裂面位於垂直於軸向的投影之和，最終將覆蓋岩樣的端面積，造成岩樣軸向承載能力的消失。破裂面如果沒有覆蓋岩樣斷面積，則岩樣必然具有一定的軸向承載能力。

單軸壓縮時岩樣以X狀共軛剪切破壞是極為罕見的，以單一斷面剪切破壞並不常見，破裂角與Coulomb准則所預計的45°+φ/2也不一致，通常偏大。有些資料對岩樣單軸壓縮破壞的描述可能不夠准確^［10］。圖2-5給出了8個岩樣單軸壓縮破壞的照片，破壞形式較為特殊。

圖2-5 岩樣單軸壓縮破壞的照片

A、B是剪切破壞，但由於破壞傾角較大，為了實現破裂面覆蓋試樣斷面，出現了多個剪切破壞面。這些剪切面都是岩石材料新鮮破裂面，傾角大致相同，但方向不同。

C右上角是岩石材料的新鮮破裂面，傾角較大，後轉為層理面的剪切破壞。

D是沿充填節理的破裂，不過該試樣並未完全失去承載能力，如果繼續施加軸向壓縮變形，還會產生新的破裂面。這種陡傾角的節理在單軸壓縮時承載能力很低，固然可以說是在載荷作用下破裂。不過，在圍壓作用下節理承載能力很高，也會在變形的作用下產生破裂，且破裂之後承載能力仍可以隨著壓縮變形而增大，達到峰值承載能力。即圍壓下壓縮時，試樣的承載能力與破壞並不完全等同。

E是剪切破壞與沿軸向破壞的組合；F是剪切破壞與垂直於軸向破壞的組合。這樣的破壞多出現於顆粒較細且強度較高的試樣。剪切破壞無疑可以用承載能力來解釋，而沿軸向和垂直於軸向的破壞，顯然源於顆粒之間變形達到臨界值後即相互分離。

G是端部圓錐剪切破壞引起張拉破裂，試樣破裂後從端部取出完整的圓錐體H；I是端部圓錐剪切破壞與中間的平面剪切破壞的組合。這類破壞形式可能與試樣端部的摩擦效應有關。

2.2.2 岩樣單軸壓縮產生張拉破壞的原因

Jaeger J C發現在圍壓低達0.35MPa（50psi）時岩樣仍保持剪切破裂形式，由此推斷在單軸壓縮時，岩樣的破壞也是由剪切破裂產生的^［11］。然而岩樣的破壞形式和承載能力降低是兩個不同的概念，必須明確區分。我們認為，在單軸壓縮過程中，許多岩樣的最終破壞形式確實是以沿著軸向的張拉劈裂為主，但張拉破壞是由剪切滑移引起的，而且岩樣承載能力的降低也是由剪切滑移決定的。下面予以具體說明。

在岩樣的單軸壓縮過程中，如果材料變形均勻，沒有產生屈服破壞，那麼岩樣內部的應力就只有壓應力和剪應力，並不存在拉應力。這可以利用Mohr應力圓得到說明。因此，岩樣內部的最初破壞只能是剪切破壞或剪切滑移。但是一旦岩樣內部出現剪切滑移後，在滑移面附近的應力狀態將發生巨大的變化。下面以圖2-6作一簡單的定性說明。

圖2-6 岩樣沿軸向拉張破壞機理

從岩樣中沿軸向取出一個包含剪切滑移面AB的「隔離體」，在剪切滑移面上有正壓力N和摩擦力F，兩者沿軸向的合應力小於岩樣的軸向應力，否則就不會滑移破壞。因而在BG面上必然存在剪切應力以平衡軸向載荷。剪切滑移作用還會產生垂直於軸向的拉力Ncosa-Fsina，其大小隨該滑移面積增大而增大。

顯然在沒有圍壓的單軸壓縮過程中，隨著剪切滑移面的增大，岩樣內沿軸向的拉應力達到岩石的抗拉強度時，將會產生沿軸向的張拉破壞。岩石的抗拉強度較低是出現這種現象的根本原因。某一拉張破壞面出現之後，其下方（沿滑移面）的岩石材料在軸向的剪切應力和拉應力將減為零。其後隨著剪切面的不斷擴大，拉張破壞又將逐個地發生，從而岩樣內出現眾多沿軸向劈裂的破壞面。由於試驗機壓頭的端部摩擦效應，圖中的剪切滑移面AC的上方通常很少產生拉張破壞面，至少靠近A點的岩石材料是能夠保持完整的塊狀。

圖2-7 岩樣外側「壓桿失穩」式折斷造成的應力跌落

如果最初的剪切滑移面出現在岩樣的內部，那麼剪切滑移引起的沿軸向拉張劈裂面可能使岩樣側面的材料脫離主體，成為一個壓桿。細長壓桿通常產生失穩而折斷，完全失去承載能力。原來儲存的彈性形變恢復，使其長度大於岩樣而彎曲。這種破壞情形會在應力-應變全程曲線上反映出來，即在應變幾乎不變時出現一個應力小幅度跌落（圖2-7）。這種應力跌落多是出現在峰值附近，但並不會顯著影響岩樣的整體變形過程。

必須強調的是，若岩樣只是沿軸向破裂成相互脫離的兩塊，則以兩個小岩樣並聯體的形式完全能夠繼續承載軸向載荷。岩石的破壞與承載能力的喪失是兩個不同的概念，只有材料的剪切破壞才能引起承載能力的降低。岩樣在軸向和環向產生塑性變形就是剪切滑移的宏觀表現。因此，岩樣的軸向承載能力的降低與塑性變形量必然有著某種聯系。

❷ 單軸拉伸韌性聚合物有哪兩種屈服這兩種屈服有何不同

這個應該就是贏了好建議進去，按著這個修復應該還不太一樣，但是應該都快使用所應該非常不快樂。

❸ 常見的的窄凸緣的拉伸方法有哪幾種

拉伸是指使高聚物中的高分子鏈沿外作用力方向進行取向排列，從而達到改善高聚物結構和力學性能的一種方法。拉伸可分為單軸拉伸和雙軸拉伸兩種，前者使鏈沿一個方向進行取向排列，後者使鏈沿平面進行取向排列。

❹ 拉伸的介紹

使高聚物中的高分子鏈沿外作用力方向進行取向排列，從而達到改善高聚物結構和力學性能的一種方法。拉伸可分為單軸拉伸和雙軸拉伸兩種，前者使鏈沿一個方向進行取向排列，後者使鏈沿平面進行取向排列。

❺ 在CAD裡面怎麼做到單軸縮放就是只改變一個軸!不是等比縮放那種!

第一步：給你要單獨調節的圖形打成塊{快捷鍵b}（非常重要）。然後在特徵{命令PR}輸入你要拉伸軸向的比值。如圖

❻ 急求Q345鋼的單軸拉伸實驗數據，最好有應力應變圖，重謝！！！！

Q345鋼的數據:
yield stress plastic strain

2.76E+008 0
3.0048E+008 1.4E-005
3.2016E+008 5.5E-005
3.3396E+008 0.000124
3.4224E+008 0.000221
3.45E+008 0.000345
3.45E+008 0.002208
3.45E+008 0.004071
3.45E+008 0.005934
3.45E+008 0.007797
3.45E+008 0.00966
3.45E+008 0.011523
3.45E+008 0.013386
3.45E+008 0.015249
3.45E+008 0.017112
3.45E+008 0.018975
3.864E+008 0.056028
4.278E+008 0.093081
4.692E+008 0.130134
5.106E+008 0.167187
5.52E+008 0.20424
5.52E+008 0.22494
5.52E+008 0.24564
5.52E+008 0.26634
5.52E+008 0.28704
5.52E+008 0.30774

❼ 什麼叫拉伸

利用壓力機和相應的模具，將板料製成開口空心件的一種沖壓工藝方法。

❽ 什麼叫單軸抗壓強度

單軸抗壓強度是指岩石試件在單向受壓至破壞時，單位面積上所能承受的荷載，簡稱抗壓強度。據其含水狀態接壓壞標准試件測得，又有乾燥抗壓強度、天然抗壓強度與飽和抗壓強度之分。

土壩心牆裂縫、高大受拉建築物周圍土體破壞、地裂縫、滑坡後緣裂縫等岩土工程現象，均涉及到土的抗壓強度。

黃土地區地裂縫已成為一種嚴重的地質災害，研究其形成機制以及在後期工程活動中的工程特性，是很迫切的任務，在研究其形成機制時，需要對重塑黃土和原狀黃土分別做不同含水率下的拉伸破壞試驗。

(8)單軸拉伸的機械原理擴展閱讀

單軸抗壓強度的應用：

1、在水泥土干密度、水泥摻量保持一定的條件下，單軸拉伸強度和極限應變隨齡期延長而增長，增長弧度逐漸減小並逐漸趨於穩定。

2、在水泥土齡期一定條件下，單軸拉伸強度和極限應變隨水泥摻量增加而增大，水泥摻量增大到10%左右，水泥土內部出現連續水泥網紋結構，單軸拉伸強度出現跳躍性增長。

3、不同情況的水泥土拉伸試樣，破壞時的極限應力和應變較素土都顯著增強，屬脆性斷裂拉伸破壞，水泥在水泥土固化過程中的作用猶如沉積岩中的膠結物作用，在土中加入水泥形成水泥土的過程，實際上是一種硅質膠結的人工快速造岩過程。

❾ 岩樣單軸拉伸試驗

確定岩石的抗拉強度最准確的方法無疑是圓柱試樣的單軸拉伸試驗，也稱為直接拉伸。盡管試驗困難，但有關研究從未中斷^{［7，30～34］}。通常有兩種方法，①將岩石加工成兩端大、中間小的「8」字形試樣，利用特殊夾具夾緊後施加拉伸載荷^［7］；②利用高強度粘結劑將圓柱試樣粘接到金屬構件上^{［31～33］}，再對金屬構件施加拉伸載荷。眾所周知，直接拉伸試驗的成功率較低。作者曾將圓柱試樣粘結到金屬構件，利用壓拉轉換裝置進行單軸拉伸試驗。由於壓拉轉換裝置的加工質量欠佳，岩石試樣不是垂直於載入方向的平面斷裂。當然，以何種標准判斷試驗成功與否、取捨數據，也需要研究。

文獻［13］引用文獻［35］的試驗結果，稱多數岩石試驗結果表明，巴西劈裂強度與單軸拉伸強度幾乎相等。文獻［7］的試驗結果是直接拉伸強度大於巴西劈裂強度；文獻［33］由於使用刃狀壓頭劈裂，得到的結果是軟岩劈裂強度偏高，而硬岩直接拉伸強度偏高。

圖8-25 是文獻［36］基於文獻［37，38］數據得到的3種岩石直接拉伸強度與4種間接拉伸強度的關系。圖8-26是文獻［36］基於文獻［39］數據得到的4種岩石直接拉伸強度與3種間接拉伸強度的關系，其中水壓致裂給出了彈性分析和塑性分析兩種結果。

圖8-25 岩石直接拉伸強度與4種間接拉伸強度的關系^［36］

圖中試驗結果表明，直接拉伸的強度總是最低的，水壓致裂和巴西劈裂測定的抗拉強度與直接拉伸強度大致相當；三點彎曲、圓盤彎曲（Disc bending）以及圓環壓縮（Ring test）得到的抗拉強度都明顯偏大。文獻［36］天然灰屑岩（calcarenite）的直接拉伸強度0.646MPa，巴西劈裂強度0.644MPa，兩者相同；但人工材料泡沫混凝土（Gasbeton）的直接拉伸強度0.863MPa大於巴西劈裂強度0.481MPa，其巴西劈裂試驗是依據ISRM建議方法^［40］，在10°區域內分布載入。

岩石是非均質材料，各處強度不等，而間接拉伸方法中試樣內存在較大的應力梯度，破壞通常發生在預定的位置，而不是試樣中最弱部位。這必然引起測試結果偏大。以三點彎曲試驗說明如下。

如果只依據彈性力學分析，認為試樣破壞載荷對應著試樣承受最大拉應力的A點，那麼除非材料是完全脆性的，且A點正好是試樣強度最弱處，那麼得到的結果才會與直接拉伸強度相當。實際上，由於材料的非均質性，三點彎曲的破壞位置有時會偏離中心斷面。材料的非均質性和應力的非均勻性相結合，引起抗拉強度的測試結果偏高。

單軸壓縮強度與單軸拉伸強度之比是岩石的重要力學性質指標。文獻［36］對天然灰屑岩和人工材料泡沫混凝土進行的試驗，直徑38mm、長徑比為2的試樣，壓拉強度比為6.4和5.0，遠低於一般岩石，這與其強度較低相關。文獻［41］對花崗岩、安山岩、砂岩、大理岩、凝灰岩等9種岩石，試樣直徑25mm、長度50mm的試驗結果，壓拉強度的比值為8.3～34.4，大致隨抗壓強度增加而增加。不過，抗拉強度與抗壓強度並沒有一致的關系。

圖8-26 岩石直接拉伸強度與間接拉伸強度的關系^［36］

❿ 岩石單軸拉伸下的屈服應力一般為多少

第附錄J.0.1條 試料可用鑽孔的岩心或坑,槽探中採取的岩塊.

第附錄J.0.2條 岩樣尺寸一般為∮50mm×100mm,數量不應少於六個,進行飽和處理.

第附錄J.0.3條 在壓力機上以每秒500-800kPa的載入速度載入,直到試樣破壞為止,記下最大載入,做好試驗前後的試樣描述.

第附錄J.0.4條 根據參加統計的一組試樣的試驗值計算其平均值,標准差,變異系數,取岩石飽和單軸抗壓強度的標准值為:

frk=ψ.frm (J.0.4-1)

ψ=1-(1.704/√n+4.678/n2)δ (J.0.4-2)

式中
frm---岩石飽和單軸抗壓強度平均值;
frk---岩石飽和單軸抗壓強度標准值;
ψ---統計修正系數;
n---試樣個數;
δ---變異系數.