试验机与材料力学试验

难忘852

　　本美篇是根据《试验机与材料力学试验》PPT讲稿改编而成。

对于微机控制万能试验机而言，试验力、变形和位移是三个最基本的测量值。如何测得真实试验曲线及试验结果，这与试验机的结构、配置、测量控制器及试验软件有直接关系。 试验机的结构必须保证试样受单向拉伸或单向压缩状态，这是在试验机机械设计与制造中必须注意的关键环节。
　　双空间试验机最常见形式为上空间为拉伸空间，下空间为压缩空间。对于上拉下压的双空间试验机，力传感器正确安装位置应在中横梁下侧，这样结构有利于：① 传感器拉压的受力方向一致，方便力值检定。② 当试样拉伸破坏时，试样的瞬时破断冲击力对传感器的影响较小。

引伸计的配置与变形测量范围

引伸计是电子万能试验机必配的变形测量器具，如何配置引伸计？作者曾在《工程与试验》期刊上发表《引伸计与变形测量范围》（2006年第003期），从引伸计的结构、标距和测量范围、标称量程与输出灵敏度、示值的绝对误差和应变误差等几个方面论述电子万能试验机引伸计的正确配置。从材料力学性能测试所需的变形量、引伸计系统实际检定结果论述电子万能试验机有效变形测量的确定，从而指出了试验机行业内普遍存在的一个认识误区。

电子万能试验机的引伸计，正确配置应为50mm标距、5mm量程（一般情况下，引伸计标称量程与标距的比值应小于0.1）。

变形是电子万能试验机三个基本测量值中不可缺少的一个。据引伸计的配置，正确确定试验机的变形有效测量范围是保证材料的力学性能数据测试准确性的条件。

　　试验机厂家产品样本中的变形测量范围有三种：
① 2%～100%F∙S（对于 5mm 量程的引伸计，变形有效测量范围为 0.1mm～5mm。）
② 1%～100%F∙S（对于 5mm 量程的引伸计，变形有效测量范围为 0.05mm～5mm。）
③ 0.2%～100%F∙S（对于 5mm 量程的引伸计，变形有效测量范围为 0.01mm～5mm。）

　　上述三个变形测量范围，到底哪一个是正确的？拿黑色金属的 E、Rp0.2 所需的变形测量范围进行分析：

对于黑色金属，50mm 标距的试样，其弹性段只有 0.1mm 左右。在测 E、Rp0.2 时一般采用两点法确定其弹性段的斜率，而这两点一般取弹性段最高点的 10%和 50%（或取 Fp0.2 的 10%和50%），就变形而言 10% 就是 0.01mm 左右，50% 就是 0.05mm 左右。
对于 50mm 标距 5mm 量程的标准配置引伸计而言，2%～100%F∙S 变形测量范围为 0.1mm～5mm，这时 2%的变形测量范围下限 0.1mm 已跑出黑色金属的弹性段。而 1%～100%F∙S 变形测量范围为 0.1mm～5mm，1%的变形测量范围下限 0.05mm 也不符合测试的要求。这说明 2%～100%F∙S 和 1%～100%F∙S 二种变形测量范围不符合 GB/T 228-2002等标准的测量要求。

综合国内引伸计和控制器状况及相关试验方法标准要求，微机控制万能试验机的变形有效测量范围应为0.2%～100%F•S。

长春试验机研究所引伸计标定数据

长春试验机研究所实测曲线

长春科新引伸计标定数据

长春科新实测曲线

引伸计测量范围计算公式

引伸计装卡方向
对力学性能测定的影响

在拉伸过程中，两夹具夹块不可避免出现错位（不同步）产生偏心（拉伸时附加弯矩），建议引伸计平行卡具夹块装卡而提高试验精度。

引伸计垂直夹块装卡的试验曲线

引伸计平行夹块装卡的试验曲线

引伸计不同方向装卡对弹性模量的影响

微机控制万能试验机
测量控制器的要求

试验机频带宽度的要求

采样速率的要求

最小采样速率的计算公式

数据文件与有效采样点

采用不同步失真曲线

采样速率的正确使用

国内微机控制万能试验机状况

微机控制万能试验机
在材料力学教学中的应用

国防科技大学材料力学实验

拉伸试验

学员实验

工程兵学院11队（200-2-12下午）

指挥军官基础教育学院一大队10队（2005-4-6下午）

指挥军官基础教育学院五大队1队（2006-2-21晚）

指挥军官基础教育学院五大队5队（2006-224晚）

航天与材料工程学院4队（2006-3-14晚）

金属材料拉伸弹性模量的测定

学员实验

航天与材料工程学院一队（2005-3-31晚）

指挥军官基础教育学院一大队11队（2005-04-11下午）

机械工程与自动化学院4队（2006-3-30晚）

航天与材料工程学院4队（2006-4-3晚）

航天与材料工程学院4队（2006-4-4晚）

压杆稳定试验

压杆稳定试验装置

压杆稳定试验曲线

材料力学性能测定的不确定度分析

经过多年补充修改，2010年11月以论文形式公开发表《试验机与材料力学性能试验》。