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所需應(yīng)力對應(yīng)的力值 Fe檢測

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發(fā)布時間：2025-08-06 14:26:38 更新時間：2025-09-15 17:37:34

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

所需應(yīng)力對應(yīng)的力值 Fe檢測

在建筑、橋梁、機械制造等工程領(lǐng)域，鋼筋（通常以牌號如HPB300、HRB400E等表示，其屈服強度特征值即Fe值，如300MPa、400MPa）作為關(guān)鍵的承重和受力構(gòu)件，其力學(xué)性能的可靠性直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全與耐久性。Fe檢測的核心目標(biāo)之一，正是驗證鋼筋是否達到其標(biāo)稱的屈服強度值（Fe值）。其中，“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值”計算與檢測是至關(guān)重要的一環(huán)。所謂“所需應(yīng)力”，通常指鋼筋標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的、我們必須驗證其是否達到的特定應(yīng)力水平（最核心的就是屈服強度Fe值）；而“對應(yīng)的力值”，則是指在實驗室拉伸試驗中，當(dāng)鋼筋試樣在該特定應(yīng)力水平下所承受的實際拉力值（F）。精確測定這個對應(yīng)的力值F，并與理論計算值進行對比分析，是判斷鋼筋材料是否滿足設(shè)計及規(guī)范要求的基礎(chǔ)依據(jù)。

檢測項目

Fe檢測的核心項目聚焦于鋼筋的力學(xué)性能，其中與“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值”直接相關(guān)的項目包括：

1. 屈服強度 (Fe) 檢測： 這是最核心的項目。目標(biāo)是測定鋼筋試樣在發(fā)生微量塑性變形（規(guī)定非比例延伸強度Rp0.2或上/下屈服強度ReH/ReL）時所承受的力值F_e，并通過該力值計算得到對應(yīng)的屈服應(yīng)力值σ_e = F_e / S₀ (S₀為試樣的原始橫截面積)，驗證σ_e是否≥標(biāo)稱Fe值。

2. 抗拉強度 (Rm) 檢測： 測定試樣在拉伸斷裂前所能承受的最大力值F_m，并計算對應(yīng)的最大應(yīng)力Rm = F_m / S₀。

3. 斷后伸長率 (A)： 反映材料的塑性變形能力，雖不直接提供力值，但結(jié)合拉伸曲線可提供材料性能的完整信息。

4. 最大力總伸長率 (Agt)： 在最大力時測量的伸長率，也是衡量塑性的指標(biāo)。

“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值”的計算貫穿于屈服強度和抗拉強度的測定過程。

檢測儀器

精確測定“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值”主要依賴以下關(guān)鍵儀器設(shè)備：

1. 微機控制電子萬能試驗機： 這是核心設(shè)備。它能夠按設(shè)定的速率（應(yīng)力速率或應(yīng)變速率）對鋼筋試樣施加軸向拉伸載荷，并實時、高精度地測量和記錄施加的力值（F）和試樣的變形量（伸長量ΔL）。其測力系統(tǒng)的精度等級必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求（通常優(yōu)于±1%）。

2. 電子引伸計： 用于在屈服階段精確測量試樣標(biāo)距內(nèi)的變形量（特別是非比例延伸量），對于準(zhǔn)確確定規(guī)定非比例延伸強度Rp0.2對應(yīng)的力值F_p0.2至關(guān)重要。通常在達到預(yù)期屈服后或特定伸長量時卸下。

3. 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)： 實時采集力值和變形信號，繪制精確的力-位移曲線或應(yīng)力-應(yīng)變曲線，自動或半自動地識別關(guān)鍵點（如屈服點、最大力點）并計算對應(yīng)的力值和應(yīng)力值。

4. 測量標(biāo)距工具： 如打點機或劃線器，用于在試樣上準(zhǔn)確標(biāo)記原始標(biāo)距。

5. 橫截面積測量工具： 游標(biāo)卡尺、千分尺等，用于精確測量鋼筋試樣的原始直徑，計算原始橫截面積S₀。

檢測方法

測定“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值”的標(biāo)準(zhǔn)方法是室溫拉伸試驗，基本步驟如下：

1. 試樣制備： 從鋼筋上截取規(guī)定長度（通常≥標(biāo)距+2倍夾持長度）的直條試樣，兩端可加工成螺紋或夾持頭。仔細測量并記錄原始標(biāo)距L₀和原始直徑（計算S₀），在標(biāo)距內(nèi)做標(biāo)記。

2. 安裝試樣與引伸計： 將試樣正確安裝在萬能試驗機的上下夾頭中，確保軸向受力。在試樣標(biāo)距部分安裝電子引伸計。

3. 設(shè)置試驗參數(shù)： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 228.1）選擇試驗控制模式（應(yīng)力速率控制或應(yīng)變速率控制）并設(shè)定相應(yīng)的速率，尤其是屈服前的應(yīng)變速率控制對準(zhǔn)確測定Fe對應(yīng)的力值非常關(guān)鍵。

4. 進行拉伸試驗： 啟動試驗機，按設(shè)定速率加載。系統(tǒng)連續(xù)記錄力值(F)和引伸計測得的變形量(ΔL)或應(yīng)變(ε)。

5. 關(guān)鍵點識別與力值記錄： * 上/下屈服強度(ReH/ReL)： 對于有明顯屈服平臺的鋼筋，系統(tǒng)或試驗人員直接從力-位移曲線上讀取第一個極大值力F_eH（上屈服力）和屈服階段中的最小力F_eL（下屈服力，不計初始瞬時效應(yīng)）。 * 規(guī)定非比例延伸強度(Rp0.2)： 對于無明顯屈服點的鋼筋，系統(tǒng)根據(jù)引伸計數(shù)據(jù)，在力-延伸曲線圖上，畫一條與曲線的彈性直線段平行、且在延伸軸上偏移等效于0.2%原始標(biāo)距(L₀)的直線（即偏移0.002 * L₀）。此平行線與曲線的交點所對應(yīng)的力值即為F_p0.2。 * 抗拉強度(Rm)： 記錄整個拉伸過程中的最大力值F_m。 * 所需應(yīng)力對應(yīng)的力值計算： 對于標(biāo)稱屈服強度Fe，其“對應(yīng)的力值”理論計算值為 F_e理論 = Fe * S₀。實際檢測中測得的F_eH, F_eL 或 F_p0.2 即為“所需應(yīng)力（Fe）對應(yīng)的實測力值”。試驗軟件會自動計算應(yīng)力（σ = F / S₀），核心是驗證實測應(yīng)力≥ Fe。

6. 測量斷后伸長率： 試樣斷裂后，取下將斷口緊密對接，測量斷后標(biāo)距L_u，計算伸長率A。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

鋼筋Fe檢測及“所需應(yīng)力對應(yīng)力值”的測定必須嚴格遵循國家或國際標(biāo)準(zhǔn)，主要依據(jù)包括：

1. GB/T 228.1-2021 《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》： 這是中國最核心的標(biāo)準(zhǔn)，詳細規(guī)定了拉伸試驗的原理、術(shù)語定義、試樣要求、試驗設(shè)備要求、試驗方法步驟（包括速率控制、關(guān)鍵參數(shù)的測定方法如ReH, ReL, Rp0.2, Rm, A等）、數(shù)據(jù)處理和試驗報告要求。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO 6892-1:2019。

2. GB/T 1499.2-2018 《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》： 該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各牌號熱軋帶肋鋼筋（HRB400, HRB400E, HRB500等）的力學(xué)性能要求（屈服強度Fe、抗拉強度Rm、斷后伸長率A、最大力總伸長率Agt等指標(biāo)的具體值）。在進行Fe檢測時，試樣的制備、試驗方法依據(jù)GB/T 228.1，但性能結(jié)果必須滿足GB/T 1499.2的相應(yīng)條款要求。

3. 其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： 如GB/T 28900-2022《鋼筋混凝土用鋼材試驗方法》對某些特定試驗方法（如彎曲、反向彎曲）做了補充規(guī)定；JJG 475-2008《電子式萬能試驗機檢定規(guī)程》等則對試驗設(shè)備的計量檢定提出了要求。

這些標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成了“所需應(yīng)力對應(yīng)的力值Fe檢測”的完整技術(shù)規(guī)范體系，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性和公正性。