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材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理：

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隆輝公司專業(yè)承攬：

A.甲、乙、丙級試驗(yàn)室的設(shè)計(jì)及設(shè)備配置業(yè)務(wù)。

B.Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3級試驗(yàn)室的設(shè)計(jì)及設(shè)備配置業(yè)務(wù)。

河北隆輝試驗(yàn)儀器廠的誠信、實(shí)力和產(chǎn)品質(zhì)量獲得了業(yè)界的認(rèn)可。歡迎各界朋友、蒞臨參觀、指導(dǎo)和業(yè)務(wù)洽談，我們將竭誠為您服務(wù)。

材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理：

材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理：材料試驗(yàn)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動技術(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)成的大型精密測試儀器，可對各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項(xiàng)性能試驗(yàn)，且有測量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。
材料試驗(yàn)機(jī)是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(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.材料試驗(yàn)機(jī)的測量系統(tǒng)：

1.力值的測量：
通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測量，zui常用的測力傳感器是應(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ε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)變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從而測出力的大小。 對于傳感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，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）2]△R1/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=Kεi代上上式則有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）

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，我們通過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
一般來說，傳感器的輸出信號都是非常微弱的，通常只有幾個(gè)mV，如果我們直接對此信號進(jìn)行測量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大，放大后的信號電壓可達(dá)10V，此時(shí)的信號為模擬信號，這個(gè)模擬信號經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測量告一段落。

2.形變的測量：
通過形變測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。
該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動機(jī)構(gòu)與裝在測量裝置頂部的【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)，帶動光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由處理器對此信號進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。

3.橫梁位移的測量：
其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。
二.材料試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)：
主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動，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機(jī)構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到控制橫梁移動的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動速度。 
三.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），自動求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表。

電子試驗(yàn)機(jī)與液壓試驗(yàn)機(jī)的區(qū)別：
電子試驗(yàn)機(jī)與液壓試驗(yàn)機(jī)均屬于材料力學(xué)檢測儀器，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)境來決定選用電子試驗(yàn)機(jī)還是液壓試驗(yàn)機(jī)。電子試驗(yàn)機(jī)與液壓試驗(yàn)機(jī)的區(qū)別如下：

一、在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上：
電子試驗(yàn)機(jī)主要采用伺服電機(jī)作為動力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動橫梁的速度控制。在傳動控制上，目前主要有兩種形式，同步帶和減速機(jī)；在測力上電子試驗(yàn)機(jī)均采用負(fù)荷傳感器。
液壓試驗(yàn)機(jī)主要采用高壓液壓源為動力源，采用手動閥、伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行控制。普通液壓試驗(yàn)機(jī)只能進(jìn)行人工手動實(shí)現(xiàn)加載，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，受價(jià)格因素的影響，測力傳感器一般采用液壓壓力傳感器。而電液伺服類試驗(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)行測力。
二、在使用性能上：
電子試驗(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/min～1000mm/min，速比可達(dá)100萬倍之多，試驗(yàn)行程可按需要而定，更靈活；測力精度高，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。 液壓試驗(yàn)機(jī)，受油源流量的限制，試驗(yàn)速度較低。手動液壓試驗(yàn)機(jī)，操作較為簡易，價(jià)格便宜，但控制精度較低；電液伺服試驗(yàn)機(jī)，則性能與電子試驗(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)用范圍上：
電子試驗(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)的測試。同時(shí)可根據(jù)用戶提供的國內(nèi)、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)控制電子試驗(yàn)機(jī)是更好的選擇。 
從性價(jià)比來說，30T以下的電子試驗(yàn)機(jī)更有優(yōu)勢。液壓試驗(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)室的理想的試驗(yàn)設(shè)備。手動控制的液壓試驗(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)測試；而電液伺服試驗(yàn)機(jī)，則適合要求較高的鋼鐵、建材檢測類的試驗(yàn)室。30T以上電液伺服試驗(yàn)機(jī)與電子試驗(yàn)機(jī)相比，更有價(jià)格優(yōu)勢。
拉力試驗(yàn)機(jī)的精度級別：
拉力試驗(yàn)機(jī)按照測量力的量值、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級和1級兩個(gè)精度等級。拉力試驗(yàn)機(jī)的精度級別的技術(shù)指標(biāo)見表1～表5。

表1：測力系統(tǒng)允許誤差：精度級別 zui大允許值% 示值相對誤差 q示值重復(fù)性相對誤差 b 示值進(jìn)回程相對誤差 v 零點(diǎn)相對誤差 F0 相對分辨力 a 0.5 ±0.5 0.5 ±0.75 ±0.25 0.25 1 ±1.0 1.0 ±1.5 ±0.5 0.5

表2：同軸度zui大允許值：精度級別 同軸度zui大允許值% 0.5 12 1 15
表3：橫梁移動速度相對誤差：精度級別 0.5 1 橫梁移動速度相對誤差% ±0.5 ±1
表4：測力系統(tǒng)漂移允許值：精度級別 0.5 1 零點(diǎn)漂移% ±0.5 ±1
表5：引伸計(jì)級別和引伸計(jì)各項(xiàng)允許誤差：引伸計(jì) 精度級別 zui大允許值 標(biāo)距相對誤差 qle % 分辨力a 示值誤差a 示值進(jìn)回程相對誤差 μ % 相對 re/li % re µm 相對誤差 qe % 誤差li-lt µm 0.5 ±0.5 0.25 0.5 ±0.5 ±1.5 ±0.75 1 ±1.0 0.50 1.0 ±1.0 ±3.0 ±1.5
既然精度級別代表拉力試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)性能，那么通過精度級別就能準(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)、試驗(yàn)機(jī)，是采用機(jī)械加力來對材料進(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*的檢測設(shè)備。拉力試驗(yàn)機(jī)的分類方法如下： 
一、按照自動化程度高低可分為：
1.指針式拉力試驗(yàn)機(jī)：這種傳統(tǒng)型的拉力試驗(yàn)機(jī)由于測試精度低，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)：測試數(shù)據(jù)直接顯示在液晶屏上，測試項(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zui通用的拉力試驗(yàn)機(jī)，由于測試數(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zui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)：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，可以定速測試、循環(huán)測試、編程測試等。
3.其他驅(qū)動方式拉力試驗(yàn)機(jī)：通過直流馬達(dá)控制，該驅(qū)動方式的拉力試驗(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，且常常要測試三點(diǎn)抗彎試驗(yàn)隆輝儀器。

4.紡織拉力試驗(yàn)機(jī)：紡織行業(yè)需要測試織物面料剝離、穿刺、撕裂，單紗拉伸等測試，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)：皮革需要測試?yán)鞆?qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等，測試項(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)械傳動技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動化控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一臺大型精密力學(xué)檢測儀器，也是試驗(yàn)室中zui常用的力學(xué)檢測儀器，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)性能測試，具有測量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)，并可對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、存儲、打印輸出。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)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量系統(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)性能測試。
電子拉力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：驅(qū)動系統(tǒng)：
主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動，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機(jī)構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到控制橫梁移動的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動速度。 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。測量系統(tǒng) ――力值測量
通過力量傳感器、信號放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測量，zui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，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。――形變測量
形變測量裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動機(jī)構(gòu)與裝在測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)，帶動光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由處理器對此信號進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。――橫梁位移測量
其原理同變形測量大致相同，都是通過測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：
S-N圖：在疲勞試驗(yàn)中，用一組相同的試樣，應(yīng)力（S）相對與試樣至失效時(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，zui大應(yīng)力或zui小應(yīng)力。某種對數(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)中測定的材料延性的度量。它是標(biāo)距增量（斷裂以后測得）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=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zui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*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)，所對應(yīng)的應(yīng)力值。（稱為規(guī)定屈服強(qiáng)度）對于金屬而言，通常規(guī)定*變形為0.2%，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)變對應(yīng)力的變化率。是通過扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中測定的彈性模量，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*彈性的條件下得以成立的。它不考慮材料的塑性或者動態(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)參考隆輝儀器。
材料試驗(yàn)機(jī)是對材料進(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*的檢測設(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)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)展趨勢簡述如下：
1、材料試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品（即成品、半成品）檢測方向發(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的夾具發(fā)展。
2、夾具的使用向率、低勞動強(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、全自動夾具：從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗(yàn)，zui后出測試報(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試和檢驗(yàn)隆輝儀器。
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，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)技術(shù)的發(fā)展，一些新興的行業(yè)對試驗(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)性能測試中zui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)是在彎曲載荷下工作的，需要對這些機(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。這就需要對其原材料進(jìn)行壓縮試驗(yàn)評定。

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、汽車傳動軸)、石油鉆桿等。因此，必須測定其相關(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)、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)，是材料試驗(yàn)機(jī)的一種，主要用于檢測各種固體材料的抗壓強(qiáng)度，通過檢測強(qiáng)度來確定產(chǎn)品是否達(dá)到強(qiáng)度等級生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
壓力試驗(yàn)機(jī)主要測試技術(shù)指標(biāo)是zui大試驗(yàn)力，即測試物體能承受多大的壓力才會變形或者碎裂，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。測試范圍一般是以zui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)的測量范圍也有所不同，雖然測試范圍是以zui大試驗(yàn)力為上限向下兼容，但是用大量程的設(shè)備去測試抗壓要求很低的試樣，試驗(yàn)結(jié)果的度就難保證，因此，各試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)商都會在技術(shù)指標(biāo)上標(biāo)明力值測量量程，如：量程為4%-100%F.S。正確選購壓力試驗(yàn)機(jī)的方法是：針對試樣的材質(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)GB／T 528-1998《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》對檢測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。
檢測橡膠試樣拉伸性能就是對拉伸過程橡膠試樣應(yīng)力－應(yīng)變曲線的研究，試驗(yàn)時(shí)按規(guī)定的速度啟動橡膠拉力試驗(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zui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)1000％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量和記錄裝置。
橡膠拉伸不需要很大的力，拉力測量范圍不需要很大，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)距測量方法主要有兩種：手動測量和自動測量。
手動測量就是在夾持器移動桿邊豎直設(shè)置一根標(biāo)尺和兩根可在豎直方向上移動的水平標(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)尺上的移動距離。手動測量的誤差非常大：（1）目力觀察試樣標(biāo)距會引起一定的偏差；（2）靠手動移動標(biāo)距桿始終無法準(zhǔn)確跟蹤試樣標(biāo)距變化；（3）試驗(yàn)人員一邊移動標(biāo)距桿，一邊很難記錄標(biāo)距值，更無法在試驗(yàn)結(jié)束后準(zhǔn)確描述應(yīng)力－應(yīng)變曲線。
自動測量標(biāo)距更有利于對橡膠拉伸性能的檢測?，F(xiàn)在許多橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)的自動標(biāo)距測量裝置采用接觸式傳感器即時(shí)測量標(biāo)距的變化。
傳感器移動裝置的安裝位置主要有兩種：（1）安裝在夾持器。將移動裝置安裝于夾持器的傳感器在試樣上有一定的局限性。由于橡膠的彈性變形非常大，夾持器的移動距離和試樣標(biāo)距的變化值有很大的差距，所以安裝在夾持器上的標(biāo)距傳感器比較適合檢測彈性變形非常?。ㄈ缃饘俨牧希┰嚇拥睦煨阅?，而不能用于檢測橡膠拉伸性能。（2）安裝在標(biāo)距上。在夾持器移動桿邊豎直設(shè)置一根光柵尺和兩根可在豎直方向上移動、帶有小夾子的水平標(biāo)距桿。這種傳感器的安裝方式和上面所說的手動測量的使用原理是一致的，只是將標(biāo)尺改成光柵尺，將手動操作改成由試樣帶動標(biāo)距桿移動。安裝在標(biāo)距上的傳感器適用于金屬或標(biāo)準(zhǔn)厚度橡膠試樣的拉伸試驗(yàn)，因?yàn)槔爝@些試樣時(shí)的力值較大，帶動標(biāo)距桿移動的力值與之相比很小，雖然會對試樣有一定影響，但不足以影響整個(gè)試驗(yàn)的成敗。
但橡膠拉伸性能檢測中有一些特殊試樣就不能采取接觸式傳感器進(jìn)行標(biāo)距測量，例如醫(yī)用橡膠手套試樣。橡膠手套的主要成分為天然乳膠，拉伸試驗(yàn)過程中所用的拉力值比一般的橡膠制品小，同時(shí)GB7543－2006《一次性使用滅菌橡膠外科手套》中規(guī)定拉伸性能試驗(yàn)的試樣是直接在橡膠醫(yī)用手套成品上直接裁取的，所以裁取下的試樣厚度很小，大約只有0.2mm左右，這樣厚度的乳膠試樣只需要很小的力值就可以將試樣拉伸很長。所以采取接觸式標(biāo)距測量方式對試樣拉伸試驗(yàn)會產(chǎn)生很大的影響，影響原因如下：*，接觸試樣的標(biāo)距桿的自重會將試樣向下扯，影響拉力測量；第二，標(biāo)距桿的夾持對被夾持部位的拉伸有一定的影響，使其不能自由拉伸。

3、有足夠精度的標(biāo)距測量。
試樣標(biāo)距的測量是計(jì)算橡膠伸長率的重要數(shù)據(jù)，所以橡膠拉伸試驗(yàn)中橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)必須準(zhǔn)確地測量試樣的應(yīng)變量，并即時(shí)地記錄下來。

4、可以準(zhǔn)確描述應(yīng)力－應(yīng)變曲線的裝置。
拉伸試樣中的拉力值和標(biāo)距之間有著密切的，例如：試樣的定伸應(yīng)力需要測量試樣拉伸到給定伸長率的力值，而定應(yīng)力則需要測量試樣拉伸到給定應(yīng)力的標(biāo)距。試驗(yàn)完成后，準(zhǔn)確的應(yīng)力－應(yīng)變曲線可以再現(xiàn)試驗(yàn)過程，并清晰的反映每個(gè)試驗(yàn)段的數(shù)值，便于計(jì)算試驗(yàn)要求的項(xiàng)目。 越來越多的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)將計(jì)算機(jī)運(yùn)用到拉力試驗(yàn)檢測中。試驗(yàn)過程中，橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)通過采集卡或USB接口將采集的數(shù)據(jù)（拉力、標(biāo)距等）輸入計(jì)算機(jī)，然后由的軟件對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制出試驗(yàn)試樣的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，并根據(jù)試驗(yàn)要求對曲線上相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，直接給出試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行判斷。

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