萬能材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理

1、萬能材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理點(diǎn)擊次數(shù)：290 發(fā)布時(shí)間：2009-11-6 14:49:46萬能材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理萬能材料試驗(yàn)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)電各自特長而構(gòu)成的大型精密測(cè)試儀器，可對(duì)各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項(xiàng)性能試驗(yàn)，且有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。萬能材料試驗(yàn)機(jī)是由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電腦（電腦系統(tǒng)型拉力試驗(yàn)機(jī)）等結(jié)構(gòu)組成。 一.萬能材料試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)1.力值的測(cè)量通過測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，最常用的測(cè)力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。所謂應(yīng)

2、變片式傳感器，就是由【應(yīng)變片】、彈性元件和某些附件（補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成），能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個(gè)彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變與彈性元件所受的力成正比，也與彈性的變形成正比。以S型傳感器為例，當(dāng)傳感器受到拉力P的作用時(shí)，由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片，因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力P的大小成正比例，故此將應(yīng)變片接入測(cè)量電路中，即可通過測(cè)出其輸出電壓，從而測(cè)出力的大小。對(duì)于傳感器，一般采用差動(dòng)全橋測(cè)量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，

3、R1、R2、R3、R4，實(shí)際為阻值相等的4片（或8片）應(yīng)變片，即R1=R2=R3=R4，當(dāng)傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時(shí)，傳感器彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化，其變化值分別為R1、R2、R3、R4，結(jié)果原來平衡的電橋，現(xiàn)在不平衡了，橋路就有電壓輸出，設(shè)E則E=R1R2/（R1+R2）2R1/R1-R2/R2+R3/R3-R4/R4）U式中U為外電源供給橋路的電壓進(jìn)一步簡化有E=R2/4R2（R1/R-R2/R+R3/R-R4/R）U將Ri/Ri=Ki代上上式則有 E=UK/4（1-2+3-4）簡單來說，外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形，導(dǎo)致電橋的不平衡，從而引起傳感器輸出電壓的變化，我

4、們通過測(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。一般來說，傳感器的輸出信號(hào)都是非常微弱的，通常只有幾個(gè)mV，如果我們直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測(cè)量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號(hào)放大，放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10V，此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測(cè)量告一段落。2.形變的測(cè)量通過形變測(cè)量裝置來測(cè)量，它是用來測(cè)量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)量裝置頂部的【光電編碼器】連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸

5、出。再由處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。3.橫梁位移的測(cè)量其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。二.萬能材料試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。三.萬能材料試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)顧名思義，就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，若該機(jī)帶有電腦的話，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)同電腦之間的

6、通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計(jì)算機(jī)背后的串口（COM口）進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。四.電腦用來采集和處理分析數(shù)據(jù)。進(jìn)入試驗(yàn)界面后，電腦會(huì)不斷采集各樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫出試驗(yàn)曲線（常用力位移的曲線），自動(dòng)求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表。電子萬能試驗(yàn)機(jī)與液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的區(qū)別電子萬能試驗(yàn)機(jī)與液壓萬能試驗(yàn)機(jī)均屬于材料力學(xué)檢測(cè)儀器，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用性能、應(yīng)用范圍等方面具有各自的特點(diǎn)，用戶可根據(jù)所在行業(yè)具體使用環(huán)境來決定選用電子萬能試驗(yàn)機(jī)還是液壓萬能試驗(yàn)機(jī)。電子萬能試驗(yàn)機(jī)與液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的區(qū)別如下：一、在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件

7、，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)橫梁的速度控制。在傳動(dòng)控制上，目前主要有兩種形式，同步帶和減速機(jī)；在測(cè)力上電子萬能試驗(yàn)機(jī)均采用負(fù)荷傳感器。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)主要采用高壓液壓源為動(dòng)力源，采用手動(dòng)閥、伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行控制。普通液壓萬能試驗(yàn)機(jī)只能進(jìn)行人工手動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，受價(jià)格因素的影響，測(cè)力傳感器一般采用液壓壓力傳感器。而電液伺服類萬能試驗(yàn)機(jī)則是采用伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行控制，國內(nèi)有些廠家亦已經(jīng)采用高精度負(fù)荷傳感器來進(jìn)行測(cè)力。二、在使用性能上電子萬能試驗(yàn)機(jī)，不用油源，所以更清潔，使用維護(hù)更方便；它的試驗(yàn)速度范圍可進(jìn)行調(diào)整，試驗(yàn)速度可達(dá)0.001mm/min1000mm/min，速比

8、可達(dá)100萬倍之多，試驗(yàn)行程可按需要而定，更靈活；測(cè)力精度高，有些甚至能達(dá)到0.2%；體積小、重量輕、空間大、方便加配相應(yīng)裝置來做各項(xiàng)材料力學(xué)試驗(yàn)，真正做到了一機(jī)多用。目前國內(nèi)的主流試驗(yàn)機(jī)廠家生產(chǎn)的電子萬能試驗(yàn)機(jī)，均可以做到載荷控制、應(yīng)變控制、位移控制所謂的三閉環(huán)控制。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，受油源流量的限制，試驗(yàn)速度較低。手動(dòng)液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，操作較為簡易，價(jià)格便宜，但控制精度較低；電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，則性能與電子萬能試驗(yàn)機(jī)相比，除速度低外，控制精度也不遜色；采用負(fù)荷傳感器的微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，力值精度也可以達(dá)到0.5%左右，且在做大噸位的材料力學(xué)試驗(yàn)時(shí)，更更可靠、更穩(wěn)定、性價(jià)比更高。三、在應(yīng)

9、用范圍上電子萬能試驗(yàn)機(jī)，廣泛應(yīng)用于各種金屬、非金屬及復(fù)合材料，如木材、塑料型材、電線電纜、紙張、薄膜、橡膠、醫(yī)藥、食品包裝材料、織物等進(jìn)行拉伸性能指標(biāo)的測(cè)試。同時(shí)可根據(jù)用戶提供的國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)定做各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件和試驗(yàn)輔具。數(shù)字顯示電子萬能試驗(yàn)機(jī)適合于只求力值、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等相關(guān)數(shù)據(jù)的用戶，如需求取較為復(fù)雜參數(shù)，微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)是更好的選擇。從性價(jià)比來說，30T以下的電子萬能試驗(yàn)機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬、非金屬材料和零件、部件、構(gòu)件的拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能試驗(yàn)。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)是工礦企業(yè)、建筑建材、質(zhì)檢中心、水利水電、橋梁工程、科研院所、大專院校力學(xué)試驗(yàn)室的理想

10、的試驗(yàn)設(shè)備。手動(dòng)控制的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，價(jià)格便宜，適合工礦企業(yè)的成品檢驗(yàn)、單一材料指標(biāo)測(cè)試；而電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，則適合要求較高的鋼鐵、建材檢測(cè)類的試驗(yàn)室。30T以上電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)與電子萬能試驗(yàn)機(jī)相比，更有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。拉力試驗(yàn)機(jī)的精度級(jí)別拉力試驗(yàn)機(jī)按照測(cè)量力的量值、變形量值及其他參數(shù)所具有的準(zhǔn)確度、以及拉力試驗(yàn)機(jī)性能能夠達(dá)到的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，可將其劃分為0.5級(jí)和1級(jí)兩個(gè)精度等級(jí)。拉力試驗(yàn)機(jī)的精度級(jí)別的技術(shù)指標(biāo)見表1表5。表1：測(cè)力系統(tǒng)允許誤差精度級(jí)別最大允許值%示值相對(duì)誤差q示值重復(fù)性相對(duì)誤差b示值進(jìn)回程相對(duì)誤差v零點(diǎn)相對(duì)誤差F0相對(duì)分辨力a0.5±0.50.5±0.75&

11、#177;0.250.251±1.01.0±1.5±0.50.5表2：同軸度最大允許值精度級(jí)別同軸度最大允許值%0.512115表3：橫梁移動(dòng)速度相對(duì)誤差精度級(jí)別0.51橫梁移動(dòng)速度相對(duì)誤差%±0.5±1表4：測(cè)力系統(tǒng)漂移允許值精度級(jí)別0.51零點(diǎn)漂移%±0.5±1表5：引伸計(jì)級(jí)別和引伸計(jì)各項(xiàng)允許誤差引伸計(jì)精度級(jí)別最大允許值標(biāo)距相對(duì)誤差qle%分辨力a示值誤差a示值進(jìn)回程相對(duì)誤差%相對(duì)re/li%絕對(duì)reµm相對(duì)誤差qe%絕對(duì)誤差li-ltµm0.5±0.50.250.5±0.5

12、77;1.5±0.751±1.00.501.0±1.0±3.0±1.5   既然精度級(jí)別代表拉力試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)性能，那么通過精度級(jí)別就能準(zhǔn)確快速了解拉力試驗(yàn)機(jī)的整體性能表現(xiàn)。拉力試驗(yàn)機(jī)的分類拉力試驗(yàn)機(jī)通常也稱為材料試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)，是采用機(jī)械加力來對(duì)材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能試驗(yàn)的精密檢測(cè)儀器，其使用行業(yè)范圍廣泛，是材料開發(fā)、物性試驗(yàn)、教學(xué)研究、質(zhì)量控制、進(jìn)料檢驗(yàn)、生產(chǎn)線隨機(jī)檢驗(yàn)等不可缺少的檢測(cè)設(shè)備。拉力試驗(yàn)機(jī)的分類方法如下：一、按照自動(dòng)化程度高低可分為1.指針式拉力試驗(yàn)機(jī)：這種傳統(tǒng)型的拉力試驗(yàn)

13、機(jī)由于測(cè)試精度低，性價(jià)比低，現(xiàn)在已經(jīng)基本上被數(shù)顯式拉力試驗(yàn)機(jī)淘汰。但是在小力量范圍內(nèi)，就是我們常見的拉力計(jì)，常被工廠用于小制品的簡單力量測(cè)試，因其價(jià)格低廉，還是頗受歡迎。2.數(shù)顯式拉力試驗(yàn)機(jī)也稱為微電腦型拉力試驗(yàn)機(jī)：測(cè)試數(shù)據(jù)直接顯示在液晶屏上，測(cè)試項(xiàng)目比較固定，常用于工廠的質(zhì)量控制。3.電腦系統(tǒng)拉力試驗(yàn)機(jī)：是最通用的拉力試驗(yàn)機(jī)，由于測(cè)試數(shù)據(jù)通過電腦采集，再經(jīng)過軟件程序的計(jì)算處理得出用戶想要的最終數(shù)據(jù)，而且可以通過報(bào)表的方式打印出來。常用于科研單位、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、新產(chǎn)品開發(fā)等。二、按照控制系統(tǒng)可分為1.變頻系統(tǒng)拉力試驗(yàn)機(jī)：采用變頻馬達(dá)控制系統(tǒng)，拉伸、壓縮速度通過變頻調(diào)速器控制。2.伺服系統(tǒng)拉力試驗(yàn)機(jī)

14、：采用伺服馬達(dá)控制系統(tǒng)，拉伸、壓縮速度及位移控制更準(zhǔn)確。伺服馬達(dá)系統(tǒng)為伺服控制系統(tǒng)，采用智能反饋型運(yùn)算，可以定速測(cè)試、循環(huán)測(cè)試、編程測(cè)試等。3.其他驅(qū)動(dòng)方式拉力試驗(yàn)機(jī)：通過直流馬達(dá)控制，該驅(qū)動(dòng)方式的拉力試驗(yàn)機(jī)由于性價(jià)比低，現(xiàn)已逐步被淘汰。三、按照行業(yè)及功能特點(diǎn)可分為1.金屬拉力試驗(yàn)機(jī)：金屬材料拉伸強(qiáng)度大，延伸率小，需要配置金屬標(biāo)點(diǎn)引伸計(jì)。2.橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)：橡膠或彈性體延伸率比較大，需附帶大標(biāo)點(diǎn)伸長裝置，同時(shí)夾具設(shè)計(jì)要考慮適合橡膠的特性、不能打滑?？稍雠銸型圈夾具、輪胎行業(yè)裝用夾具等。3.塑料拉力試驗(yàn)機(jī)：塑料的拉伸強(qiáng)度比橡膠大，延伸率有大有小，且常常要測(cè)試三點(diǎn)抗彎試驗(yàn)。4.紡織拉力試驗(yàn)機(jī)：紡織

15、行業(yè)需要測(cè)試織物面料剝離、穿刺、撕裂，單紗拉伸等測(cè)試，夾具及軟件比較特殊。5.紙張拉力試驗(yàn)機(jī)：紙張需要測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度、環(huán)壓強(qiáng)度、豎壓、平壓、邊壓、剝離強(qiáng)度等，夾具較多。6.皮革拉力試驗(yàn)機(jī)：皮革需要測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等，測(cè)試項(xiàng)目比較簡單。電子拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理    電子拉力試驗(yàn)機(jī)是拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一臺(tái)大型精密力學(xué)檢測(cè)儀器，也是試驗(yàn)室中最常用的力學(xué)檢測(cè)儀器，主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項(xiàng)力學(xué)性能測(cè)試，具有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)，并可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、存儲(chǔ)、打

16、印輸出。因此，電子拉力試驗(yàn)機(jī)被廣泛應(yīng)用于質(zhì)量監(jiān)督、教學(xué)科研、航空航天、鋼鐵冶金、汽車、建工建材等領(lǐng)域。   盡管電子拉力試驗(yàn)機(jī)用途十分廣泛，我們還須明確其工作原理是什么以及電子拉力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。電子拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理：    由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)、配合來完成材料力學(xué)性能測(cè)試。電子拉力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)   主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可

17、以改變橫梁的移動(dòng)速度?？刂葡到y(tǒng)   顧名思義，就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)。若設(shè)備連接電腦，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。測(cè)量系統(tǒng)力值測(cè)量   通過力量傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，最常用的力量傳感器是應(yīng)變片式傳感器。所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由應(yīng)變片、彈性元件和補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成，

18、能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀的、輪輻式的、S雙連孔型的、十字梁式等傳感器。形變測(cè)量   形變測(cè)量裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸出。再由處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。橫梁位移測(cè)量    其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。材料力學(xué)性能試驗(yàn)中常用的試驗(yàn)機(jī)術(shù)語材料力學(xué)性能試驗(yàn)中常用的試驗(yàn)機(jī)術(shù)語簡述如下：

19、S-N圖在疲勞試驗(yàn)中，用一組相同的試樣，應(yīng)力（S）相對(duì)與試樣至失效時(shí)的循環(huán)數(shù)（N）的曲線圖，稱為S-N圖。在S-N圖中的曲線，是由一組承受不同交變應(yīng)力下，確定其疲勞壽命的數(shù)據(jù)點(diǎn)來構(gòu)成的。應(yīng)力坐標(biāo)可以代表應(yīng)力幅值，最大應(yīng)力或最小應(yīng)力。某種對(duì)數(shù)尺度的坐標(biāo)經(jīng)常用來表示N，有時(shí)也用來表示S。伸長率拉伸試驗(yàn)中測(cè)定的材料延性的度量。它是標(biāo)距增量（斷裂以后測(cè)得）除以原始標(biāo)距長度。伸長率越高表明延性越高。不能使用伸長率去預(yù)測(cè)材料承受突加載荷或者重復(fù)載荷時(shí)的特性。體積彈性模量材料受到軸向載荷時(shí)應(yīng)力和體積變化量的比值，稱為體積彈比模量。以下等式表示了體積彈性模量與彈性模量（E）和泊松比（r）的關(guān)系：體積彈性模量K

20、=E/3（1-2r）。沖擊強(qiáng)度在沖擊試驗(yàn)中，試樣經(jīng)受沖擊載荷而斷裂所需的能量。另外也可稱為沖擊能量、沖擊值、沖擊抗力、能量吸收值。它是材料韌度的一個(gè)指標(biāo)值。沖擊能量沖擊試驗(yàn)中，零件經(jīng)受沖擊載荷而斷裂所需的能量。另外的名稱有沖擊值、沖擊強(qiáng)度、沖擊抗力、能量吸收值。屈服強(qiáng)度在不引起塑性變形的情況下，材料能承受的最大應(yīng)力值，成為材料的屈服強(qiáng)度。在該應(yīng)力下，材料被規(guī)定產(chǎn)生一定量的永久變形，同時(shí)這個(gè)應(yīng)力也是材料實(shí)際彈性極限的近似值。條件屈服強(qiáng)度可以通過應(yīng)力應(yīng)變圖來測(cè)定。它是應(yīng)力應(yīng)變曲線和一條平行于應(yīng)力應(yīng)變曲線中直線部分的線的交點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。（稱為規(guī)定屈服強(qiáng)度）對(duì)于金屬而言，通常規(guī)定永久變形為0.2

21、%，也即規(guī)定線與0應(yīng)力軸的子交點(diǎn)在0.2%應(yīng)變處。對(duì)于塑料來說，這個(gè)應(yīng)變值通常取2%。屈服強(qiáng)度伸長率對(duì)在材料屈服強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變，是材料延性的一個(gè)示值。剛度是指塑料彎曲抗力的度量。同時(shí)包括塑性和彈性兩種特性，所以剛度只是彈性模量的表觀值而不是個(gè)真值（ASTMD-747標(biāo)準(zhǔn)）。剛性模量是指承受剪切或扭轉(zhuǎn)載荷試樣的應(yīng)變是應(yīng)力的函數(shù)，剛性模量就是應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的變化率。是通過扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中測(cè)定的彈性模量，也就是扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)中的彈性模量。表觀剛性模量是在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中測(cè)得的塑料剛度的方法（ASTMD-1043）。之所以稱“表觀”，是因?yàn)樵嚇右殉^其比例極限而可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，計(jì)算出的數(shù)值不能代表材料彈性極限范圍內(nèi)的

22、真實(shí)彈性模量。胡克定律應(yīng)力直接與應(yīng)變成正比。胡克定律（Hooke'slaw）是假設(shè)材料屬于完全彈性的條件下得以成立的。它不考慮材料的塑性或者動(dòng)態(tài)損耗等特性。材料試驗(yàn)機(jī)夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展簡述本文對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展簡述如下，供試驗(yàn)室操作人員學(xué)習(xí)參考。材料試驗(yàn)機(jī)是對(duì)材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能試驗(yàn)用的機(jī)械加力的試驗(yàn)機(jī)，是材料開發(fā)、物性試驗(yàn)、教學(xué)研究、質(zhì)量控制、進(jìn)料檢驗(yàn)、生產(chǎn)線的隨機(jī)檢驗(yàn)等不可缺少的檢測(cè)設(shè)備。材料試驗(yàn)機(jī)工作的三個(gè)基本要素：加力裝置、夾具、力值顯示裝置和記錄，其工作流程一般為通過夾具夾持試樣材料、通過加力裝置、力值顯示裝置和記錄來判斷材料試樣是否合格或達(dá)

23、到預(yù)定的性能指標(biāo)。由此可見試驗(yàn)機(jī)夾具在材料測(cè)試領(lǐng)域的重要性，材料試樣能否可靠有效地被夾持關(guān)系到試驗(yàn)項(xiàng)目能否順利進(jìn)行以及試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。沒有可靠的夾具，試驗(yàn)結(jié)果就無從判斷。不同的材料測(cè)試項(xiàng)目需要配備不同的夾具，因此夾具是材料試驗(yàn)機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而經(jīng)常變化的一個(gè)部分，合理正確的使用夾具有利于試驗(yàn)順利進(jìn)行，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型材料的廣泛應(yīng)用，以及材料的特殊使用環(huán)境對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)條件提出了更高的要求，在試驗(yàn)機(jī)夾具的研發(fā)上融合了更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和制造技術(shù)，促進(jìn)了試驗(yàn)機(jī)夾具的發(fā)展。材料試驗(yàn)機(jī)夾具的發(fā)展趨勢(shì)簡述如下：1、材料試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展方向是由制樣檢測(cè)向制品

24、（即成品、半成品）檢測(cè)方向發(fā)展，這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原來用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗(yàn)的夾具向用于成品檢測(cè)的夾具發(fā)展。2、夾具的使用向高效率、低勞動(dòng)強(qiáng)度的方向發(fā)展。以往的夾具一般采用機(jī)械鎖緊，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。隨著工作環(huán)境的改善，及大批量試驗(yàn)(生產(chǎn)流水線隨機(jī)抽檢的)需要，夾具的夾緊方式由原來的機(jī)械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發(fā)展。3、全自動(dòng)夾具：從試樣尺寸測(cè)量到裝夾，再到開始試驗(yàn)，最后出測(cè)試報(bào)告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測(cè)試和檢驗(yàn)。4、高低溫環(huán)境試驗(yàn)的增多，使用于高低溫的夾具種類增多。高低溫環(huán)境試驗(yàn)的增多，給夾具的設(shè)計(jì)增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗(yàn)國家

25、標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定：圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由于連接方式固定，所以夾具的設(shè)計(jì)較為簡單。但高低溫試驗(yàn)卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗(yàn)，它的試樣一般標(biāo)距短（一般為常溫試樣），這樣夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi)，高低溫試驗(yàn)一般由于試驗(yàn)機(jī)行程受限制（試驗(yàn)機(jī)在裝標(biāo)準(zhǔn)夾具時(shí)行程），這就要求夾具體積小，又要滿足試驗(yàn)力，又要耐高溫、低溫，一般比較難設(shè)計(jì)。5、連續(xù)試驗(yàn)夾具增多。由于過去一般是制樣檢測(cè)，試樣的拉伸、壓縮是分開進(jìn)行的（即拉伸、壓縮是用不同的夾具進(jìn)行的），而現(xiàn)在成品檢測(cè)越來越多，試樣在同一次試驗(yàn)中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。6、特殊行業(yè)用試驗(yàn)夾具增多。隨著科學(xué)技

26、術(shù)的發(fā)展，一些新興的行業(yè)對(duì)試驗(yàn)機(jī)夾具提出了新的要求，例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性，耐腐蝕（在溶液中做試驗(yàn)）等。簡要介紹金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)種類本文簡要介紹金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)種類，供試驗(yàn)室操作人員學(xué)習(xí)參考。拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是材料力學(xué)性能測(cè)試中最常見的試驗(yàn)方法之一。試驗(yàn)中的彈性變形、塑性變形、斷裂等各階段真實(shí)地反映了材料抵抗外力作用的全過程。拉伸試驗(yàn)所得到的材料強(qiáng)度和塑性性能數(shù)據(jù)對(duì)于設(shè)計(jì)和選材、新材料的研制、材料的采購和驗(yàn)收、產(chǎn)品的質(zhì)量控制、設(shè)備的安全和評(píng)估都有很重要的應(yīng)用價(jià)值和參考價(jià)值。彎曲試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)主要用來檢驗(yàn)材料在受彎曲載荷作用下的性能。因?yàn)闄C(jī)器零件(如脆性材料制作的刀具、橫梁、車軸等)是

27、在彎曲載荷下工作的，需要對(duì)這些機(jī)件的材料進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。彎曲試驗(yàn)適用于測(cè)定脆性和低塑性材料的強(qiáng)度指標(biāo)。壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)是一種常用的試驗(yàn)。在實(shí)際工程中，有很多承受壓縮載荷的構(gòu)件，例如大型廠房的立柱、起重機(jī)的支架、軋鋼機(jī)的壓縮螺栓、機(jī)器的機(jī)座等。這就需要對(duì)其原材料進(jìn)行壓縮試驗(yàn)評(píng)定。沖擊試驗(yàn)金屬材料在使用過程中除要求有足夠的強(qiáng)度和塑性外，還要有足夠的韌性。所謂的韌性就是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性可分為靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性，其中評(píng)價(jià)沖擊韌性的實(shí)驗(yàn)方法為沖擊試驗(yàn)。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)在機(jī)械、石油、冶金等工程中有許多機(jī)械零件部件承受扭轉(zhuǎn)載荷的作用，如各種軸類零件(電機(jī)主軸、機(jī)床主軸

28、、汽車傳動(dòng)軸)、石油鉆桿等。因此，必須測(cè)定其相關(guān)材料的扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。剪切試驗(yàn)在實(shí)際工程中，如用剪切機(jī)剪斷鋼絲或鋼板，工程結(jié)構(gòu)件中常用的銷、鍵、鉚釘、螺栓等連接件都要承受剪切力。在這種情況下，構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造都需要考慮材料的抗剪強(qiáng)度，需要對(duì)材料進(jìn)行剪切試驗(yàn)。硬度試驗(yàn)金屬硬度是金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量金屬材料軟硬程度的一種指標(biāo)，廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、科研及工程建設(shè)上。與上述各試驗(yàn)種類相對(duì)應(yīng)的金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)儀器有拉力試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、硬度試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)等。正確選購壓力試驗(yàn)機(jī)壓力試驗(yàn)機(jī)又稱為抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，是材

29、料試驗(yàn)機(jī)的一種，主要用于檢測(cè)各種固體材料的抗壓強(qiáng)度，通過檢測(cè)強(qiáng)度來確定產(chǎn)品是否達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。壓力試驗(yàn)機(jī)主要測(cè)試技術(shù)指標(biāo)是最大試驗(yàn)力，即測(cè)試物體能承受多大的壓力才會(huì)變形或者碎裂，通常用公斤力來表示壓力，單位牛頓N、千牛頓KN，也有用公斤KG、噸T、千帕KPa來表示。測(cè)試范圍一般是以最大試驗(yàn)力為上限向下兼容，加壓裝置一般采用液壓做為動(dòng)力源。不同行業(yè)的材質(zhì)抗壓強(qiáng)度不同，因此壓力試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量范圍也有所不同，雖然測(cè)試范圍是以最大試驗(yàn)力為上限向下兼容，但是用大量程的設(shè)備去測(cè)試抗壓要求很低的試樣，試驗(yàn)結(jié)果的精確度就難保證，因此，各試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)商都會(huì)在技術(shù)指標(biāo)上標(biāo)明力值測(cè)量量程，如：量程為4%-100%

30、F.S。正確選購壓力試驗(yàn)機(jī)的方法是：針對(duì)試樣的材質(zhì)和規(guī)格，向廠家了解壓力試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)及適用范圍，也可以提供試樣給廠家做一次試驗(yàn)以便于壓力試驗(yàn)機(jī)的選型。橡膠拉伸性能試驗(yàn)中對(duì)橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)的功能要求橡膠材料因其具有良好彈性被廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域，橡膠產(chǎn)品可謂包羅萬象，所以橡膠的拉伸性能就成為考察橡膠質(zhì)量好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 528-1998硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定對(duì)檢測(cè)橡膠拉伸性能有明確規(guī)定，其中試樣主要以啞鈴狀試樣為主。本文就橡膠拉伸性能試驗(yàn)中對(duì)橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)的功能要求結(jié)合了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)作簡要闡述。檢測(cè)橡膠試樣拉伸性能就是對(duì)拉伸過程橡膠試樣應(yīng)力應(yīng)變曲

31、線的研究，試驗(yàn)時(shí)按規(guī)定的速度啟動(dòng)橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)，拉伸試樣并跟蹤試驗(yàn)的標(biāo)記，按要求記錄下列項(xiàng)目的幾項(xiàng)或全部。1.斷裂強(qiáng)度-試樣斷裂時(shí)的力值；2.定應(yīng)力伸長率-試樣拉伸至給定應(yīng)力時(shí)的伸長率；3.屈服點(diǎn)伸長率-屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的伸長率；4.扯斷伸長率-試樣斷裂時(shí)的伸長率；5.定伸應(yīng)力-試樣拉伸到給定伸長率時(shí)的力值；6.屈服點(diǎn)拉伸應(yīng)力-屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的力值；7.拉伸強(qiáng)度-試樣拉伸至斷裂過程中出現(xiàn)的最大力值。橡膠試驗(yàn)過程中需要跟蹤的數(shù)據(jù)有兩項(xiàng)：拉力力值和標(biāo)距變化量。所以用于測(cè)試橡膠拉伸性能的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)必須滿足以下要求：1、有足夠長的夾具移動(dòng)范圍。由于橡膠在拉伸時(shí)變形量很大，尤其是乳膠制品，伸長率有可能高達(dá)10

32、00以上。所以在橡膠試樣斷裂之前，必須保證夾持器有足夠的行程。橡膠標(biāo)準(zhǔn)厚度試樣（國標(biāo)1、2、4型啞鈴狀試樣的厚度為2.0±0.2mm，3型試樣的厚度為1.0±0.1mm）斷裂時(shí)的標(biāo)距一般都在1米以內(nèi)；特殊厚度試樣，如醫(yī)用橡膠手套的試樣，斷裂時(shí)標(biāo)距有可能超過1米。所以夾具間移動(dòng)范圍一般在1米到1.5米之間，這樣可以適合各種橡膠試樣的拉伸試驗(yàn)。2、有足夠精度的拉力測(cè)量和記錄裝置。橡膠拉伸不需要很大的力，拉力測(cè)量范圍不需要很大，但卻有一定的精度要求，一般精度為0.01N。此外，由于檢測(cè)橡膠拉伸性能需要拉伸過程中的數(shù)個(gè)拉力值，而拉伸試驗(yàn)又不可重復(fù)，所以即時(shí)準(zhǔn)確記錄每個(gè)試驗(yàn)段的拉力力值對(duì)于試驗(yàn)成敗起著非常重要的作用。裝有高精度負(fù)荷傳感器的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)可以精確記錄實(shí)時(shí)的拉力值，并通過電腦程序進(jìn)行處理，以滿足橡膠拉伸試驗(yàn)的要求。橡膠的標(biāo)距測(cè)量是拉伸試驗(yàn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響到試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。目前標(biāo)距測(cè)量方法主要有兩種：手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量。手動(dòng)測(cè)量就是在夾持器移動(dòng)桿邊豎直設(shè)置一根標(biāo)尺和兩根可在豎直方向上移動(dòng)的水平標(biāo)距桿，拉伸試驗(yàn)時(shí)，靠目力觀察試樣上標(biāo)距的變化，手動(dòng)控制兩根標(biāo)距桿，使之與試樣上的標(biāo)距同步，同時(shí)記錄標(biāo)距桿在標(biāo)尺上的移動(dòng)距離。手動(dòng)測(cè)量的誤差非常大：（1）目力觀察試樣標(biāo)距會(huì)引起一定的偏差；（2）靠手動(dòng)移動(dòng)標(biāo)距桿始終無法準(zhǔn)確跟蹤試樣標(biāo)距變化；（3）試驗(yàn)人員一邊移動(dòng)標(biāo)