Φ15.24mm钢绞线力学性能的分析
班级：机材A1241 姓名：邓洋洋学号：11213140108
一、实验目的
为极大地满足钢绞线在实际应用过程中的技术要求，厂家在生产中必须严格把关：制定符合标准的生产工艺，生产过程中的合理操作以及质检部门的认真试验和技术标准的检验。
其中，质检部门的技术检测往往在生产中起主导作用，并“指挥”着生产顺利进行。
以下将对15.24mm、1860MPa光面钢绞线的弹性模量、扭转值、抗拉强度、延伸率等数据进行统计，结合产品标准分析数据的离散性，并学会弹性模量在实践工程中的应用。
二、实验设备
电子称重机、钢尺（1m）、游标卡尺、液压式万能试验机（拉伸机和主机）、引伸计、普通电脑。
液压式万能试验机包括拉伸机和主机，分别如图1（a）和图1（b）所示。
由主机采用油缸上置四柱式框架结构，液压夹紧。
试验空间的大小通过下夹头的升降进行调整。
（a）拉伸机(b)主机
图1 液压式万能试验机
普通电脑用于记录数据及分析数据，控制试验机的开始与暂停。
利用测感实时测量钢绞线拉伸量的引伸计，如图2所示。
图2 引伸计
三、实验内容
1、测量钢绞线试样直径：用千分尺测量其实际直径，并将数据填入表格中；
2、测量米重：确保试样表面无泥土油污等其他东西，然后将试样置于电子称重机上，保持静止状态，待示数停止跳动后读记录数据。
测量其实际长度，记于表中。
最后计算其米重填入表中；
3、装夹试样：开启主机，打开送油阀把活塞升起5~10mm定位，根据试样长度调整上下两液压钳的相对距离。
将试样装夹到钳口座内，并把钳口座连带试样一起固定在上下液压钳内；
4、在试样中部位置两相差20cm处贴上胶布，并用松紧带将引伸计上下两端固定在胶布上，打开引伸计上的活栓；
5、给进油阀门开始试验，根据电脑实时显示的试样伸长率以及主机大表盘上的示数来慢慢调节油阀门的进给量；
6、当试样的伸长率趋于平稳且到达一定值时（由电脑实时绘图可知），从试样上取下引伸计，并停止油阀门的进给；
7、通过电脑上试样伸长率示意图求出弹性模量在195±10GPa范围内的各项参数，记录数据于表格中；
8、分析各项参数，是否在企业工艺卡标准允许范围之内，对质量要求不合格的试样进行标记记录。
四、实验数据与分析
由奥盛（九江）新材料有限公司质检部提供数据见表1所示。
表1 Φ15.24mm钢绞线力学性能实验记录
来样编号
直径
mm 破断
拉力
KN
规定
总伸长
1.0%的力
（KN）
伸长率
（%）
弹性
模量
GPa
每米
实际
重量
Kg·m-1
捻距
mm
矢高
mm·m-1
91407060103b1 15.30 267.89 248.91 4.2 197 1.110 7 91407060103b2 15.30 269.20 247.93 4.2 197 1.109 228 7 91407060103b3 15.30 270.25 250.35 4.4 194 1.108 7 91407060104b1 15.28 266.27 246.03 4.7 195 1.107 8 91407060104b2 15.28 266.24 242.84 4.4 195 1.107 227 8 91407060104c3 15.28 271.54 251.89 4.6 192 1.106 8 91407060105c1 15.22 271.01 253.93 4.6 193 1.112 8 91407060105c2 15.22 265.00 241.49 4.5 191 1.110 224 8 91407060105c3 15.22 265.10 242.81 4.5 192 1.111 8 91407070106a1 15.28 267.74 249.13 4.7 196 1.112 8 91407070106a2 15.28 266.43 242.33 4.5 192 1.107 226 8 91407070106a3 15.28 267.63 243.25 4.6 193 1.113 8 91407020082a1 15.22 269.58 243.36 4.6 192 1.103 8 91407020082a2 15.22 268.74 249.09 4.5 197 1.101 227 8 91407020082a3 15.22 270.45 245.02 4.5 192 1.097 8 91407020083b1 15.20 269.97 248.78 4.8 196 1.098 8 91407020083b2 15.20 271.03 247.87 4.9 196 1.099 223 8 91407020083b3 15.20 277.44 257.15 4.7 191 1.099 8 91407020084b1 15.24 274.70 255.13 4.9 191 1.100 8 91407020084b2 15.24 274.30 250.96 5.0 192 1.104 220 8 91407020084b3 15.24 276.88 253.60 4.3 197 1.102 7 91407020085b1 15.24 271.84 247.38 4.9 197 1.102 231 7 91407020085b2 15.24 276.60 257.83 4.6 196 1.101 7 91407020085b3 15.24 272.34 250.53 4.6 196 1.102 7
91407020086c1 15.22 274.95 257.85 4.1 200 1.102 7 91407020086c2 15.22 271.03 242.52 4.7 196 1.101 230 7 91407020086c3 15.22 271.02 244.58 4.7 196 1.100 7 91407020086c4 15.22 272.99 251.11 4.6 199 1.100 7 91407020086c5
15.22
271.13
246.07
4.5
198
1.102
7
对所测拉伸试验数据进行统计学分析，如表2所示。
标准差公式：
()1
x SD 12
--=
∑=n x n
i i
（1）
式中：x 表示平均值；n 为样本个数。
表2 各力学性能指标的平均值和标准差
直径
mm
破断 拉力 KN 规定 总伸长1.0%的力（KN ） 伸长率 （%）
弹性模量 GPa
每米实际 重量 Kg·m -1
捻距
mm
矢高 mm·m -1
平
均值 15.243 270.665
248.611
4.579 194.793 1.104 226.222 7.586
标准差
0.032 3.442 4.870 0.216 2.583 0.005 3.456 0.501
参照ASTMA 416/A 416M-02标准和检验要求，如表3所示。
表3 参照ASTMA 416/A 416M-02标准和检验要求
直径 mm
破断 拉力 KN
规定 总伸长1.0%的力（KN ） 伸长率 （%）
弹性模量 GPa
每米实际 重量 Kg·m -1
捻距
mm
矢高 mm·m -1
标
准值
15.15~15.40 ≥260.7 ≥234.6
≥3.5% 195±10 — 190~240 ≤25
对表1的29组试样的破断拉力值和弹性模量进行离散绘图分析处理，见图3和图4所示。
标准值260.7
图3 试样的破断拉力值
标准上限205
标准下限185
图4 试样的弹性模量
对以上实际Φ15.24mm钢绞线力学性能数据的分析计算可知：由表1和表2各数据对比，所测量的试样一系列力学性能数据完全在标准和检验要求范围之内。
比如破断拉力值，试样数据的离散图如图3所示。
从离散图上我们可以看出各试样的破断拉力大概在265~280KN范围内浮动，大大满足260.7KN的标准，而且其离散性相对较小，比较聚集不分散，结合表2内破断拉力的标准差3.442，也即标准偏差相对较小，相对波动幅度较小，具有良好的稳定性。
又如弹性模量，测量的数据在标准值185~205GPa内上下波动，如图4所示。
且29组数据的弹性模量在190~200GPa内上下波动，标准偏差由表2所知，为2.583。
相对弹性模量的标准值来说，其波动范围比较聚集，说明具有良好的离
散性能。
我们知道弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，在一定范围内，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小，所以这批次成品性能优良，符合实际应用要求。
五、结论总结
对以上各项力学性能数据的分析很容易发现：对于符合生产要求的试样来说，其在检验部门所测得的一系列性能数据一般会符合技术标准，且上下浮动范围一般都相对比较小，也即整体的离散性能相对比较小，说明这一批次成品的整体性能较好，合格率较高。
也只有严格把好质量这一关，不造假不敷衍，才能保证成品整体性能的优良，创造出更高的价值。