拉力试验机在测试过程中，拉力（载荷）与测试速度的关系并非简单的线性关联，而是受材料特性、测试阶段和控制模式的综合影响。以下是系统解析：

FR发瑞拉力试验机

一、核心关系总结

材料类型速度对拉力的影响规律典型表现示例

金属材料速度↑ → 拉力↑（应变速率强化效应）低碳钢：速度从1→50 mm/min，屈服强度提升10%~20%

塑料/橡胶速度↑ → 拉力先↑后↓（黏弹性行为）PP塑料：速度过快时分子链断裂，拉力下降

脆性材料速度影响小，但过快会直接断裂陶瓷：速度变化对峰值拉力无显著影响

复合材料取决于基体与增强相的相互作用碳纤维：速度↑可能导致界面脱粘，拉力波动

二、科学机理分析

1. 应变速率效应（金属主导）

K,n：材料常数（如低碳钢n≈0.2）

物理意义：速度越快，位错运动受阻越严重，材料表现更“硬"。

2. 黏弹性行为（高分子主导）

能量耗散：高速下分子链来不及解缠，弹性响应增强，拉力上升；

温升软化：持续高速变形导致局部发热，材料软化，拉力下降（见图1）。

3. 测试阶段差异

弹性阶段：速度对拉力影响极小（胡克定律区）。

塑性阶段：速度影响显著（如金属颈缩后需加速维持恒定力）。

三、操作影响与标准参考

1. 速度选择依据

标准推荐速度范围适用材料

ISO 6892-1应变速率0.00025~0.0025 s⁻¹金属

ASTM D6381~500 mm/min塑料

GB/T 1040.15~50 mm/min通用塑料

2. 设备控制模式

位移控制：固定速度，拉力随材料响应变化（常用）。

力控制：固定拉力，速度自动调节（易出现速度突变）。

应变控制：通过引伸计反馈实时调整速度（高精度需求）。

四、工程应用建议

金属测试

低速（1~5 mm/min）：精确测量屈服点。

高速（50~100 mm/min）：模拟冲击工况，但需修正数据。

塑料测试

避免速度＞100 mm/min（除非特殊要求），防止热软化干扰。

设备保护

设置力值上限（如120%量程自动停机），防止高速过载。

五、常见问题解答

Q：为什么同一材料在不同速度下断裂拉力不同？

→ 速度改变材料变形机制（如金属位错增殖、高分子链断裂方式）。

Q：如何选择优测试速度？

→ 三步法：

查阅材料标准（如ISO/ASTM）；

预实验验证数据稳定性；

固定速度进行正式测试。