金屬拉伸試驗(yàn)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題

1、金屬拉伸試驗(yàn)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題引伸計(jì)如果需要做0.2，就需要引伸計(jì)。一般結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械性能試驗(yàn)不用引伸計(jì)。引伸計(jì)一般用于屈服強(qiáng)度臺(tái)階不明顯的材料。不要引伸計(jì)的拉伸曲線，是把標(biāo)距以外的變形等干擾都包含進(jìn)曲線了。試驗(yàn)的可靠性或稱準(zhǔn)確性值得商榷。用引伸計(jì)才是最準(zhǔn)確的。引申計(jì)的量程小，一般用在屈服和屈服之前使用，如在屈服后繼續(xù)使用，會(huì)損壞引申計(jì)，引申計(jì)用來(lái)測(cè)量彈性模量，如用一般的差動(dòng)編碼器測(cè)量，計(jì)算結(jié)果會(huì)和真實(shí)的彈性模量差一個(gè)數(shù)量級(jí)，由標(biāo)距造成的，引伸計(jì)在測(cè)量中精度高，但是量程小，所以一般試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸壓縮試驗(yàn)都不用引伸計(jì)，除非測(cè)量彈性模量和要求很高的精度時(shí)，而一般試驗(yàn)，一般的差動(dòng)編碼器測(cè)位移精度足夠,

2、引申計(jì)是用來(lái)測(cè)量變形部分延伸率的，如果不用引伸計(jì)就不能得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，因?yàn)榇藭r(shí)得到的應(yīng)變把拉伸機(jī)齒輪空轉(zhuǎn)及位移和非測(cè)試部分的位移都算上了。但是不用引伸計(jì)還是可以得到抗拉強(qiáng)度的，另外對(duì)于有屈服平臺(tái)的材料也能得到屈服強(qiáng)度，但是對(duì)于沒(méi)有屈服平臺(tái)就是連續(xù)屈服的材料就沒(méi)辦法得到屈服強(qiáng)度了。關(guān)于引伸計(jì)除了通產(chǎn)所見(jiàn)的機(jī)械引伸計(jì)外，目前比較流行的是激光引伸計(jì)，測(cè)試時(shí)有激光打在樣品上作為測(cè)量位移的標(biāo)定。這樣就能測(cè)試機(jī)械引伸計(jì)所無(wú)法測(cè)的叫做post-uniform elongation 的參量，即試樣發(fā)生頸縮后到斷裂前的延伸率。這個(gè)參量在表征帶孔件沖壓時(shí)擴(kuò)孔率時(shí)非常重要。拉伸試驗(yàn), 金屬雖然說(shuō)每一個(gè)試驗(yàn)機(jī)廠家

3、對(duì)金屬拉伸都很熟悉，但是真正完全能夠把標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)后面的理由吃透的廠家并不多，所以現(xiàn)在每一個(gè)試驗(yàn)機(jī)廠家在指導(dǎo)用戶完成金屬拉伸試驗(yàn)的時(shí)候一般是從他們自己設(shè)備的能力出發(fā)，以最簡(jiǎn)單的方式來(lái)完成試驗(yàn)，比如全部以橫梁位移的速度來(lái)完成整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程。金屬拉伸試驗(yàn)還是有很多細(xì)節(jié)問(wèn)題非常值得我們重視。首先是拉伸速度的問(wèn)題。在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。這時(shí)候如果以橫梁位移控制來(lái)做拉伸試驗(yàn)，那么速度太快會(huì)導(dǎo)致整個(gè)彈性段很快就被沖過(guò)去。以彈性模量為200Gpa 的普通鋼材為例，如果標(biāo)距為50mm 的材料，在彈性段內(nèi)如以10mm/min的速度進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，那么實(shí)際的應(yīng)力速率為 200000N/m

4、m2S-1×10mm/min×1min/60S×1/50mm=666N/mm2S-1一般的鋼材屈服強(qiáng)度就小于600Mpa ，所以只需要1秒鐘就把試樣拉到了屈服，這個(gè)速度顯然太快。所以在彈性段，一般都選擇采用應(yīng)力速率控制或者負(fù)荷控制。塑性較好的材料試樣過(guò)了彈性段以后，載荷增加不大，而變形增加很快，所以為了防止拉伸速度過(guò)快，一般采用應(yīng)變控制或者橫梁位移控制。所以在GB228-2002里面建議了，“在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度，試驗(yàn)機(jī)夾頭的分離速率應(yīng)盡可能保持恒定并在規(guī)定的應(yīng)力速率的范圍內(nèi)（材料彈性模量E/（N/mm2）150000，應(yīng)力速率控制范圍為220（N/mm2）

5、s-1、材料彈性模量E/（N/mm2） 150000，應(yīng)力速率控制范圍為660（N/mm2）s-1。若僅測(cè)定下屈服強(qiáng)度，在試樣平行長(zhǎng)度的屈服期間應(yīng)變速率應(yīng)在0.00025/s0.0025/s之間。平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。在塑性范圍和直至規(guī)定強(qiáng)度（規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、規(guī)定總延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度）應(yīng)變速率不應(yīng)超過(guò)0.0025/s?！?。這里面有一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題，就是應(yīng)力速度與應(yīng)變速度的切換點(diǎn)的問(wèn)題。最好是在彈性段結(jié)束的點(diǎn)進(jìn)行應(yīng):力速度到應(yīng)變速度的切換。在切換的過(guò)程中要保證沒(méi)有沖擊、沒(méi)有掉力。這是拉力試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。其次是引伸計(jì)的裝夾、跟蹤與取下來(lái)的時(shí)機(jī)。對(duì)于鋼材的拉伸

6、的試驗(yàn)，如果要求取最大力下的總伸長(zhǎng)（Agt ），那么引伸計(jì)就必須跟蹤到最大力以后再取下。對(duì)于薄板等拉斷后沖擊不大的試樣，引伸計(jì)可以直接跟蹤到試樣斷裂；但是對(duì)于拉力較大的試樣，最好的辦法是試驗(yàn)機(jī)拉伸到最大力以后開(kāi)始保持橫梁位置不動(dòng)，等取下引伸計(jì)以后在把試樣拉斷。有的夾具在夾緊試樣的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)初始力，一定要把初始力消除以后再夾持引伸計(jì)，這樣引伸計(jì)夾持的標(biāo)距才是試樣在自由狀態(tài)下的原始標(biāo)距。能夠這么做試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)不多，請(qǐng)您在選購(gòu)和使用的時(shí)候注意這幾點(diǎn)。 任何的材料在受到外力作用時(shí)都會(huì)產(chǎn)生變形。在受力的初始階段，一般來(lái)說(shuō)這種變形與受到的外力基本成線性的比例關(guān)系，這時(shí)若外力消失，材料的變形也將消失，恢

7、復(fù)原狀，這一階段通常稱為彈性階段，物理學(xué)中的虎克定律，就是描述這一特性的基本定律。但當(dāng)外力增大到一定程度后，變形與受到的外力將不再成線性比例關(guān)系，這時(shí)當(dāng)外力消失后，材料的變形將不能完全消失，外型尺寸將不能完全恢復(fù)到原狀，這一階段稱為塑性變形階段。由于材料種類繁多，性能差異很大，彈性階段與塑性階段的過(guò)渡情況很復(fù)雜，通過(guò)和殘余應(yīng)力等指標(biāo)作為材料彈性階段與塑性階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的指標(biāo)來(lái)反應(yīng)材料的過(guò)渡過(guò)程的性能，其中屈服點(diǎn)與非比例應(yīng)力是最常用的指標(biāo)。雖然屈服點(diǎn)與非比例應(yīng)力同是反應(yīng)材料彈性階段與塑性階段“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”的指標(biāo)，但它們反應(yīng)了不同過(guò)渡階段特性的材料的特點(diǎn)，因此它們的定義不同，求取方法不同，所需設(shè)備也不完

8、全相同。因此筆者將分別對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。本文首先分析屈服點(diǎn)的情況：一切的產(chǎn)品與設(shè)備都是由各種不同性能的材料構(gòu)成，它們?cè)谑褂弥袝?huì)受到各種各樣的外力作用，自然就會(huì)產(chǎn)生各種各樣的變形，但這種變形必須被限制在彈性范圍之內(nèi)，否則產(chǎn)品的形狀將會(huì)發(fā)生永久變化，影響繼續(xù)使用，設(shè)備的形狀也將發(fā)生變化，輕則造成加工零部件精度等級(jí)下降，重則造成零部件報(bào)廢，產(chǎn)生重大的質(zhì)量事故。那么如何確保變形是在彈性范圍內(nèi)呢？從上面的分析已知材料的變形分為彈性變形與塑性變形兩個(gè)階段，只要找出這對(duì)已知材料的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)與理論分析，人們總結(jié)出了采用屈服點(diǎn)、非比例應(yīng)力兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)人員就可確保產(chǎn)品與設(shè)備的可靠運(yùn)行。從上

9、面的描述，可以看出準(zhǔn)確求取屈服點(diǎn)在材料力學(xué)性能試驗(yàn)中是非常重要的，在許多的時(shí)候，它的重要性甚至大于材料的極限強(qiáng)度值（極限強(qiáng)度是所有材料力學(xué)性能必需求取的指標(biāo)之一），然而非常準(zhǔn)確的求取它，在許多的時(shí)候又是一件不太容易的事。它受到許多因素的制約，歸納起來(lái)有： 夾具的影響； 試驗(yàn)機(jī)測(cè)控環(huán)節(jié)的影響； 結(jié)果處理軟件的影響； 試驗(yàn)人員理論水平的影響等。這其中的每一種影響都包含了不同的方面。下面逐一進(jìn)行分析一、 夾具的影響這類影響在試驗(yàn)中發(fā)生的幾率較高，主要表現(xiàn)為試樣夾持部分打滑或試驗(yàn)機(jī)某些力值傳遞環(huán)節(jié)間存在較大的間隙等因素，它在舊機(jī)器上出現(xiàn)的概率較大。由于機(jī)器在使用一段時(shí)間后，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間會(huì)產(chǎn)生磨損現(xiàn)

10、象，使得摩擦系數(shù)明顯降低，最直觀的表現(xiàn)為夾塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。當(dāng)試樣受力逐漸增大達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，試樣就會(huì)打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。如果以前使用該試驗(yàn)機(jī)所作試驗(yàn)屈服值正常，而現(xiàn)在所作試驗(yàn)屈服值明顯偏低，且在某些較硬或者較脆的材料試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)象尤為明顯，則一般應(yīng)首先考慮是這一原因。這時(shí)需及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的大修，消除間隙，更換夾塊。二、 試驗(yàn)機(jī)測(cè)控環(huán)節(jié)的影響試驗(yàn)機(jī)測(cè)控環(huán)節(jié)是整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的核心，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前這一環(huán)節(jié)基本上采用了各種電子電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)控。由于自動(dòng)測(cè)控知識(shí)的深?yuàn)W，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，原理的不透明，一旦在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中考慮不周，就會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并且難以分析其原因。針對(duì)

11、材料屈服點(diǎn)的求取最主要的有下列幾點(diǎn)：1、傳感器放大器頻帶太窄由于目前試驗(yàn)機(jī)上所采用的力值檢測(cè)元件基本上為載荷傳感器或壓力傳感器，而這兩類傳感器都為模擬小信號(hào)輸出類型，在使用中必須進(jìn)行信號(hào)放大。眾所周知，在我們的環(huán)境中，存在著各種各樣的電磁干擾信號(hào)，這種干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)許多不同的渠道偶合到測(cè)量信號(hào)中一起被放大，結(jié)果使得有用信號(hào)被干擾信號(hào)淹沒(méi)。為了從干擾信號(hào)中提取出有用信號(hào)，針對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)，一般在放大器中設(shè)置有低通濾波器。合理的設(shè)置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，就能使試?yàn)機(jī)的測(cè)量控制性能得到極大的提高。然而在現(xiàn)實(shí)中，人們往往將數(shù)據(jù)的穩(wěn)定顯示看的非常重要，而忽略了數(shù)據(jù)

12、的真實(shí)性，將濾波器的截止頻率設(shè)置的非常低。這樣在充分濾掉干擾信號(hào)的同時(shí)，往往把有用信號(hào)也一起濾掉了。在日常生活中，我們常見(jiàn)的電子秤，數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，其原因之一就是它的頻帶很窄，干擾信號(hào)基本不能通過(guò)。這樣設(shè)計(jì)的原因是電子秤稱量的是穩(wěn)態(tài)信號(hào)，對(duì)稱量的過(guò)渡過(guò)程是不關(guān)心的，而材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)量的是動(dòng)態(tài)信號(hào)，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太窄，較高頻率的信號(hào)就會(huì)被衰減或?yàn)V除，從而引起失真。對(duì)于屈服表現(xiàn)為力值多次上下波動(dòng)的情況，這種失真是不允許的。就萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)而言，筆者認(rèn)為這一頻帶最小也應(yīng)大于10HZ ，最好達(dá)到30HZ 。在實(shí)際中，有時(shí)放大器的頻帶雖然達(dá)到了這一范圍，但人們往往忽略了A/D轉(zhuǎn)換器的頻帶寬度，以至

13、于造成了實(shí)際的頻帶寬度小于設(shè)置頻寬。以眾多的試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器以“最高輸出數(shù)據(jù)速率4KHZ ”運(yùn)行時(shí)，它的模擬輸入處理電路達(dá)到最大的頻帶寬度10HZ 。當(dāng)以試驗(yàn)機(jī)最常用的100HZ 的輸出數(shù)據(jù)速率工作時(shí)，其模擬輸入處理電路的實(shí)際帶寬只有0.25HZ ，這會(huì)把很多的有用信號(hào)給丟失，如屈服點(diǎn)的力值波動(dòng)等。用這樣的電路當(dāng)然不能得到正確試驗(yàn)結(jié)果。2、數(shù)據(jù)采集速率太低嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這需要許多的專用測(cè)試儀器及專業(yè)人員來(lái)完成。但通過(guò)下面介紹的簡(jiǎn)單方法，可做出一個(gè)定性的認(rèn)識(shí)。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的采樣分辨率達(dá)到幾萬(wàn)分之一以上，而顯示數(shù)據(jù)依然沒(méi)有波動(dòng)或顯示數(shù)據(jù)

14、具有明顯的滯后感覺(jué)時(shí)，基本可以確定它的通頻帶很窄或采樣速率很低。除非特殊場(chǎng)合（如：校驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)力值精度的高精度標(biāo)定儀），否則在試驗(yàn)機(jī)上是不可使用的。目前模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，但在試驗(yàn)機(jī)上采用最多的是型A/D轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器使用靈活，轉(zhuǎn)換速率可動(dòng)態(tài)調(diào)整，既可實(shí)現(xiàn)高速低精度的轉(zhuǎn)換，又可實(shí)現(xiàn)低速高精度的轉(zhuǎn)換。在試驗(yàn)機(jī)上由于對(duì)數(shù)據(jù)的采集速率要求不是太高，一般達(dá)每秒幾十次到幾百次就可滿足需求，因而一般多采用較低的轉(zhuǎn)換速率，以實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量精度。但在某些廠家生產(chǎn)的試驗(yàn)機(jī)上，為了追求較高的采樣分辨率，以及極高的數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定性，而將采樣速度降的很低，這是不可取的

15、。因?yàn)楫?dāng)采樣速度很低時(shí)，對(duì)高速變化的信號(hào)就無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集。例如金屬材料性能試驗(yàn)中，當(dāng)材料發(fā)生屈服而力值上下波動(dòng)時(shí)信號(hào)變化就是如此，以至于不能準(zhǔn)確求出上下屈服點(diǎn)，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，結(jié)果丟了西瓜撿芝麻。 那么如何判斷一個(gè)系統(tǒng)的頻帶寬窄以及采樣速率的高低呢？3、控制方法使用不當(dāng)針對(duì)材料發(fā)生屈服時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系（發(fā)生屈服時(shí)，應(yīng)力不變或產(chǎn)生上下波動(dòng)，而應(yīng)變則繼續(xù)增大）國(guó)標(biāo)推薦的控制模式為恒應(yīng)變控制，而在屈服發(fā)生前的彈性階段控制模式為恒應(yīng)力控制，這在絕大多數(shù)試驗(yàn)機(jī)及某次試驗(yàn)中是很難完成的。因?yàn)樗笤趧偝霈F(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)改變控制模式，而試驗(yàn)的目的本身就是為了要求取屈服點(diǎn)，怎么可能以未知的結(jié)果作為條件進(jìn)行控制切

16、換呢？所以在現(xiàn)實(shí)中，一般都是用同一種控制模式來(lái)完成整個(gè)的試驗(yàn)的（即使使用不同的控制模式也很難在上屈服點(diǎn)切換，一般會(huì)選擇超前一點(diǎn)）。對(duì)于使用恒位移控制（速度控制）的試驗(yàn)機(jī)，由于材料在彈性階段的應(yīng)力速率與應(yīng)變速率成正比關(guān)系，只要選擇合適的試驗(yàn)速度，全程采用速度控制就可兼容兩個(gè)階段的控制特性要求。但對(duì)于只有力控制一種模式的試驗(yàn)機(jī)，如果試驗(yàn)機(jī)的響應(yīng)特別快（這是自動(dòng)控制努力想要達(dá)到的目的），則屈服發(fā)生的過(guò)程時(shí)間就會(huì)非常短，如果數(shù)據(jù)采集的速度不夠高，則就會(huì)丟失屈服值（原因第2點(diǎn)已說(shuō)明），優(yōu)異的控制性能反而變成了產(chǎn)生誤差的原因。所以在選擇試驗(yàn)機(jī)及控制方法時(shí)最好不要選擇單一的載荷控制模式。三、 結(jié)果處理軟件的

17、影響目前生產(chǎn)的試驗(yàn)機(jī)絕大部分都配備了不同類型的計(jì)算機(jī)（如PC 機(jī)，單片機(jī)等），以完成標(biāo)準(zhǔn)或用戶定義的各類數(shù)據(jù)測(cè)試。與過(guò)去廣泛采用的圖解法相比有了非常大的進(jìn)步。然而由于標(biāo)準(zhǔn)的滯后，原有的部分定義，就顯得不夠明確。如屈服點(diǎn)的定義，只有定性的解釋，而沒(méi)有定量的說(shuō)明，很不適應(yīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的需求。這就造成了：1、判斷條件的各自設(shè)定就屈服點(diǎn)而言（以金屬拉伸GB/T 228-2002為例）標(biāo)準(zhǔn)是這樣定義的： “屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)，應(yīng)區(qū)分上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。上屈服強(qiáng)度：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力。下屈服強(qiáng)度：在屈服期間，不計(jì)初始瞬時(shí)

18、效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力?！鄙舷虑?qiáng)度的疑問(wèn)：若材料出現(xiàn)上下屈服點(diǎn)，則必然出現(xiàn)力值的上下波動(dòng)，但這個(gè)波動(dòng)的幅度是多少呢？國(guó)標(biāo)未作解釋，若取的太小，可能將干擾誤求為上下屈服點(diǎn)，若取得太大，則可能將部分上下屈服點(diǎn)丟失。目前為了解決這一難題，各廠家都想了許多的辦法，如按材料進(jìn)行分類定義“誤差帶”及“波動(dòng)幅度”，這可以解決大部分的使用問(wèn)題。但對(duì)不常見(jiàn)的材料及新材料的研究依然不能解決問(wèn)題。為此部分廠家將“誤差帶”及“波動(dòng)幅度”設(shè)計(jì)為用戶自定義參數(shù)，這從理論上解決了問(wèn)題，但對(duì)使用者卻提出了極高的要求。這個(gè)定義在過(guò)去使用圖解法時(shí)一般沒(méi)有什么疑問(wèn)，但在今天使用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)時(shí)就產(chǎn)生了問(wèn)題。屈服強(qiáng)度的疑問(wèn)：如何理解“

19、塑性變形發(fā)生而力不增加（保持恒定）”？由于各種干擾源的存在，即使材料在屈服階段真的力值保持絕對(duì)恒定（這是不可能的），計(jì)算機(jī)所采集的數(shù)據(jù)也不會(huì)絕對(duì)保持恒定，這就需要給出一個(gè)允許的數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍，由于國(guó)標(biāo)未作定義，所以各個(gè)試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠家只好自行定義。由于條件的不統(tǒng)一，所求結(jié)果自然也就有所差異。2、對(duì)下屈服點(diǎn)定義中“不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)”的誤解什么叫“初始瞬時(shí)效應(yīng)”？它是如何產(chǎn)生，是否所有的試驗(yàn)都存在？這些問(wèn)題國(guó)標(biāo)都未作解釋。所以在求取下屈服強(qiáng)度時(shí)絕大多數(shù)的情況都是丟掉了第一個(gè)“下峰點(diǎn)”的。筆者經(jīng)過(guò)多方查閱資料，了解到“初始瞬時(shí)效應(yīng)”是早期生產(chǎn)的通過(guò)擺錘測(cè)力的試驗(yàn)機(jī)所特有的一種現(xiàn)象，其原因是“慣性”作用的

20、影響。既然不是所有的試驗(yàn)機(jī)都存在初始瞬時(shí)的效應(yīng)，所以在求取結(jié)果時(shí)就不能一律丟掉第一個(gè)下峰點(diǎn)。但事實(shí)上，大部分的廠家的試驗(yàn)機(jī)處理程序都是丟掉了第一個(gè)下峰點(diǎn)的。四、 試驗(yàn)人員的影響在試驗(yàn)設(shè)備已確定的情況下，試驗(yàn)結(jié)果的優(yōu)劣就完全取決于試驗(yàn)人員的綜合素質(zhì)。目前我國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的操作人員綜合素質(zhì)普遍不高，專業(yè)知識(shí)與理論水平普遍較為欠缺，再加上新概念、新名詞的不斷出現(xiàn)，使他們很難適應(yīng)材料試驗(yàn)的需求。在材料屈服強(qiáng)度的求取上常出現(xiàn)如下的問(wèn)題：1、將金屬材料的屈服點(diǎn)與塑料類的屈服點(diǎn)混淆由于金屬材料與塑料的性能相差很大，其屈服的定義也有所不同。如金屬材料定義有屈服、上屈服、下屈服的概念。而塑料只定義有屈服的概念。另

21、外，金屬材料的屈服強(qiáng)度一定小于極限強(qiáng)度，而塑料的屈服可能小于極限強(qiáng)度，也可能等于極限強(qiáng)度（兩者在曲線上為同一點(diǎn)）。由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的不熟悉，往往在試驗(yàn)結(jié)果的輸出方面產(chǎn)生一些不應(yīng)有的錯(cuò)誤，如將塑料的屈服概念（上屈服）作為金屬材料的屈服概念（一般為下屈服）輸出，或?qū)o(wú)屈服的金屬材料的最大強(qiáng)度按塑料的屈服強(qiáng)度定義類推作為金屬材料屈服值輸出，產(chǎn)生金屬材料屈服值與最大值一致的笑話。2、將非比例應(yīng)力與屈服混為一談雖然非比例應(yīng)力與屈服都是反應(yīng)材料彈性階段與塑性階段的過(guò)渡狀態(tài)的指標(biāo)，但兩者有著本質(zhì)的不同。屈服是材料固有的性能，而非比例應(yīng)力是通過(guò)人為規(guī)定的條件計(jì)算的結(jié)果，當(dāng)材料存在屈服點(diǎn)時(shí)是無(wú)需求取非比例應(yīng)力的，只有

22、材料沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)時(shí)才求取非比例應(yīng)力。部分試驗(yàn)人員對(duì)此理解不深，以為屈服點(diǎn)、上屈服、下屈服、非比例應(yīng)力對(duì)每一個(gè)試驗(yàn)都存在，而且需全部求取。3、將具有不連續(xù)屈服的趨勢(shì)當(dāng)作具有屈服點(diǎn)國(guó)標(biāo)對(duì)屈服的定義指出，當(dāng)變形繼續(xù)發(fā)生，而力保持不變或有波動(dòng)時(shí)叫做屈服。但在某些材料中會(huì)發(fā)生這樣一種現(xiàn)象，雖然變形繼續(xù)發(fā)生，力值也繼續(xù)增大，但力值的增大幅度卻發(fā)生了由大到小再到大的過(guò)程。從曲線上看，有點(diǎn)象產(chǎn)生屈服的趨勢(shì)，并不符合屈服時(shí)力值恒定的定義。正如在第三類影響中提到的，由于對(duì)“力值恒定”的條件沒(méi)有定量指標(biāo)規(guī)定，這時(shí)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象是否是屈服，屈服值如何求取等問(wèn)題的爭(zhēng)論。綜上所述，屈服值在材料力學(xué)性能試驗(yàn)中有著非

23、常重要的作用，但同時(shí)在求取時(shí)又面臨著許多問(wèn)題，因此無(wú)論是國(guó)標(biāo)的制定部門(mén)，還是試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)廠商、試驗(yàn)機(jī)的使用部門(mén)，都應(yīng)從各自的角度出發(fā)，努力解決所存在的問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)屈服點(diǎn)的準(zhǔn)確、快速、方便的求取，為材料的安全使用創(chuàng)造良好的條件。 微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)使用說(shuō)明三、對(duì)試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)的要求1、試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/ T16825 - 1997 規(guī)定的準(zhǔn)確度級(jí), 并按照該標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)。2、測(cè)定各強(qiáng)度性能均應(yīng)采用1 級(jí)或優(yōu)于1 級(jí)準(zhǔn)確度的試驗(yàn)機(jī)。3、引伸計(jì)是測(cè)延伸用的儀器。應(yīng)把引伸計(jì)看成是一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)(包括位移傳感器、記錄器和顯示器 。4、引伸計(jì)應(yīng)符合GB/ T12160 - 2002 規(guī)定的準(zhǔn)確

24、度級(jí), 并按照該標(biāo)準(zhǔn)要求定期進(jìn)行檢驗(yàn)。四、原始橫截面積的測(cè)量和計(jì)算值1、測(cè)量部位和方法(1 對(duì)于圓形橫截面的試樣, 在其標(biāo)距的兩端及中間三處橫截面上相互垂直的兩個(gè)方向測(cè)量直徑, 取其平均直徑計(jì)算面積, 取三處測(cè)得的最小值為試樣的原始橫截面積2、原始橫截面積的計(jì)算值因?yàn)樵紮M截面積數(shù)值是中間數(shù)據(jù), 不是試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù), 所以, 如果必須要計(jì)算出原始橫截面積的值時(shí), 其值至少保留4 位有效數(shù)字。計(jì)算時(shí), 常數(shù)應(yīng)至少取4 位有效數(shù)字。五、原始標(biāo)距的標(biāo)記試樣比例標(biāo)距的計(jì)算值應(yīng)修約到最接近5mm 的倍數(shù), 中間數(shù)值向較大一方修約，標(biāo)記原始標(biāo)距的準(zhǔn)確度應(yīng)在±1 %以內(nèi)。由于標(biāo)記試樣標(biāo)距裝置的檢驗(yàn)尚

25、無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn), 因此, 建議試驗(yàn)室應(yīng)自行檢查其準(zhǔn)確度?？梢杂眯_點(diǎn)、細(xì)劃線或細(xì)墨線做標(biāo)記, 標(biāo)記應(yīng)清晰, 試驗(yàn)后能分辨, 不影響性能的測(cè)定。對(duì)于帶頭試樣, 原始標(biāo)距應(yīng)在平行長(zhǎng)度的居中位置上標(biāo)出。六、上屈服強(qiáng)度ReH 和下屈服強(qiáng)度ReL 的測(cè)定(1 圖解方法(包括自動(dòng)方法引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)1/ 2 L o 。引伸計(jì)和試驗(yàn)機(jī)應(yīng)不劣于1 級(jí)準(zhǔn)確度。試驗(yàn)速率按13. 1 和13. 2 的要求。記錄力-延伸曲線或力-位移曲線, 或采集力-延伸(位移 數(shù)據(jù), 直至超過(guò)屈服階段。按照定義在曲線上判定上屈服力和下屈服力的位置點(diǎn), 判定下屈服力時(shí)要排除初始瞬時(shí)效應(yīng)的影響。上、下屈服力判定的基本原則如下:屈服前的第一個(gè)峰

26、值力(第一個(gè)極大力 判為上屈服力, 不管其后的峰值力比它大或小。屈服階段中如呈現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的谷值力, 舍去第一個(gè)谷值力(第一個(gè)極小值力 ,取其余谷值力中之最小者判為下屈服力。如只呈現(xiàn)一個(gè)下降谷值力, 此谷值力判為下屈服力。屈服階段中呈現(xiàn)屈服平臺(tái), 平臺(tái)力判為下屈服力。如呈現(xiàn)多個(gè)而且后者高于前者的屈服平臺(tái), 判第一個(gè)平臺(tái)力為下屈服力。正確的判定結(jié)果應(yīng)是下屈服力必定低于上屈服力。七、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp 的測(cè)定常規(guī)平行線方法：此方法僅適用于具有彈性直線段的材料測(cè)定Rp ,使用的試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)均應(yīng)不劣于1 級(jí)準(zhǔn)確度, 引伸計(jì)標(biāo)距1/ 2 L o , 試驗(yàn)時(shí)彈性應(yīng)力速率按標(biāo)準(zhǔn)中的表4 要求, 在

27、進(jìn)入塑性范圍和直至Fp 應(yīng)變速率不超過(guò)0. 002 5/ s。試驗(yàn)時(shí), 記錄力-延伸曲線或采集力-延伸數(shù)據(jù), 直至超過(guò)Rp 對(duì)應(yīng)的力Fp 。在記錄得到的曲線圖上圖解確定規(guī)定非比例延伸力Fp ,進(jìn)而計(jì)算Rp 。八、抗拉強(qiáng)度Rm 的測(cè)定1、圖解方法(包括自動(dòng)方法 ：圖解方法要求試驗(yàn)機(jī)不劣于1 級(jí)準(zhǔn)確度, 引伸計(jì)為不劣于2 級(jí)準(zhǔn)確度, 引伸計(jì)標(biāo)距不小于試樣標(biāo)距的一半, 試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)變速率不超過(guò)0. 008/ s (相當(dāng)于兩夾頭分離速率0. 48 L c/ min 。2、試驗(yàn)時(shí), 記錄力-延伸曲線或力-位移曲線或采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在記錄得到的曲線圖上按定義判定最大力。3、對(duì)于連續(xù)屈服類型, 試驗(yàn)過(guò)程中的最

28、大力判為最大力Fm ;4、對(duì)于不連續(xù)屈服類型, 過(guò)了屈服階段之后的最大力判為最大力Fm ,由最大力計(jì)算抗拉強(qiáng)度Rm 。九、斷后伸長(zhǎng)率A 的測(cè)定（1）人工方法：試驗(yàn)前在試樣平行長(zhǎng)度上標(biāo)記出原始標(biāo)距(誤差±1 % 和標(biāo)距內(nèi)等分格標(biāo)記(一般標(biāo)記10 個(gè)等分格 。試驗(yàn)拉斷后, 將試樣的斷裂處對(duì)接在一起, 使其軸線處于同一直線上, 通過(guò)施加適當(dāng)?shù)膲毫σ允箤?duì)接嚴(yán)密。用分辨力不劣于0. 1mm 的量具測(cè)量斷后標(biāo)距, 準(zhǔn)確到±0. 25mm 以內(nèi)。1、建議:斷后標(biāo)距的測(cè)量應(yīng)讀到所用量具的分辨力, 數(shù)據(jù)不進(jìn)行修約, 然后計(jì)算斷后伸長(zhǎng)率。2、如果試樣斷在標(biāo)距中間1/ 3 L o 范圍內(nèi), 則直

29、接測(cè)量?jī)蓸?biāo)點(diǎn)間的長(zhǎng)度;3、如果斷在標(biāo)距內(nèi), 但超出中間1/ 3 L o 范圍, 可以采用移位方法(見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中附錄F 測(cè)定斷后標(biāo)距。4、如果斷在標(biāo)距外, 而且斷后伸長(zhǎng)率未達(dá)到規(guī)定最小值, 則結(jié)果無(wú)效, 需用同樣的試樣重新試驗(yàn)。（2）圖解方法(包括自動(dòng)方法 用引伸計(jì)系統(tǒng)記錄力-延伸曲線, 或采集力-延伸數(shù)據(jù), 直至試樣斷裂。讀取或判讀斷裂點(diǎn)的總延伸, 扣除彈性延伸部分后得到的非比例延伸作為斷后伸長(zhǎng)?？鄢姆椒ㄊ? 過(guò)斷裂點(diǎn)作平行于曲線的彈性直線段的平行線交于延伸軸, 交點(diǎn)即確定了非比例延伸, 見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1。1、引伸計(jì)的標(biāo)距應(yīng)等于試樣的原始標(biāo)距, 可以不在試樣上標(biāo)出原始標(biāo)距(但建議標(biāo)出 。2、建議,

30、 當(dāng)斷后伸長(zhǎng)率< 5 %時(shí), 使用不劣于1 級(jí)引伸計(jì); 5 %時(shí), 使用不劣于2 級(jí)引伸計(jì)。十、最大力總伸長(zhǎng)率Agt 和最大力非比例伸長(zhǎng)率Ag 的測(cè)定：(1 圖解方法(包括自動(dòng)方法 ：1、引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于或近似等于試樣標(biāo)距。2、建議：當(dāng)最大力總延伸率< 5 %時(shí), 使用不劣于1 級(jí)引伸計(jì); 5 %時(shí), 使用不劣于2 級(jí)引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí)紀(jì)錄力延伸曲線或采集力延伸數(shù)據(jù), 直至超過(guò)最大力點(diǎn)。取最大力點(diǎn)的總延伸計(jì)算A gt 。3、從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分得到非比例延伸, 扣除的方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1所示。用得到的非比例延伸計(jì)算A g 。當(dāng)曲線在最大力呈現(xiàn)一平臺(tái)時(shí), 應(yīng)以平臺(tái)的中點(diǎn)作為最大

31、力點(diǎn), 見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1 。十一、斷面收縮率Z 的測(cè)定 ：1、圓形橫截面試樣斷面收縮率的測(cè)定圓形橫截面試樣拉斷后縮頸處最小橫截面并不一定為圓形橫截面形狀, 但測(cè)定的方法基礎(chǔ)是建立在假定為圓形橫截面形狀上。這樣, 以測(cè)定試樣原始橫截面積與斷裂后縮頸處最小橫截面積之差與原始橫截面積之比計(jì)算斷面收縮率。2、矩形橫截面試樣斷面收縮率的測(cè)定按定義測(cè)定, 但測(cè)定試樣斷后最小橫截面積的方法, 是基于一種假設(shè)模型并作近似處理, 即假定矩形橫截面四個(gè)邊為拋物線型, 它的等效橫截面積粗略近似為十二、斷裂總伸長(zhǎng)率At 的測(cè)定1、僅采用圖解方法(包括自動(dòng)方法 。2、引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于試樣標(biāo)距。3、建議：若斷裂總延伸率&l

32、t; 5 %時(shí), 使用不劣于1 級(jí)引伸計(jì); 5 %時(shí), 使用不劣于2 級(jí)引伸計(jì)。4、試驗(yàn)時(shí)記錄力-延伸曲線或采集力-延伸數(shù)據(jù), 直至斷裂。以斷裂點(diǎn)的總延伸計(jì)算A t 。拉力試驗(yàn)機(jī) 定義及概述:拉力機(jī)也稱拉力試驗(yàn)機(jī)，拉力機(jī)是用來(lái)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)，適用于塑料板材、管材、異型材，塑料薄膜及橡膠、電線電纜、防水卷材、金屬絲等材料的各種物理機(jī)械性能測(cè)試，其使用行業(yè)范圍遍布：科研院所、商檢仲裁機(jī)構(gòu)、大專院校以及橡膠、輪胎、塑料、電線電纜、制鞋、皮革、紡織、包裝、建材、石化、航空等行業(yè)，為材料開(kāi)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

33、驗(yàn)等不可缺少的檢測(cè)設(shè)備，拉力機(jī)夾具作為儀器的重要組成部分，不同的材料需要不同的夾具，也是試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度高低的一個(gè)重要因素。拉力機(jī)選購(gòu)注意事項(xiàng):一、首先應(yīng)考慮需要測(cè)試材料拉力范圍。拉力范圍的不同，決定了所使用傳感器的不同，也就決定了拉力機(jī)的結(jié)構(gòu)，但此項(xiàng)對(duì)價(jià)格的影響不大（門(mén)式除外）。對(duì)于一般軟包裝生產(chǎn)廠家，拉力范圍在100牛頓的了就已經(jīng)足夠。因此也決定了采用單臂式的就可以了。與單臂式相對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的是門(mén)式結(jié)構(gòu)，它是適應(yīng)比較大的拉力，如一噸或以上。所以軟包裝廠家基本用不著。二、 試驗(yàn)行程的問(wèn)題。根據(jù)軟包裝薄膜的需要測(cè)試的性能和要求，行程在600800mm 就可以。材料伸長(zhǎng)率超過(guò)1000

34、%的可以選用行程1000或是1200mm 。三、 標(biāo)準(zhǔn)配置問(wèn)題。智能化的三種基本配置：主機(jī)、微電腦、還有打印機(jī)，如果微電腦功能強(qiáng)可以直接打印。另外也可配備普通電腦。有了電腦，就可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，如數(shù)據(jù)編輯，局部放大，可調(diào)整報(bào)告形式，進(jìn)行成組式樣的統(tǒng)計(jì)分析。如配用電腦，廠家應(yīng)給加入相應(yīng)控制系統(tǒng)。四、輸出結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果輸出結(jié)果可任意設(shè)置：最大力值、伸長(zhǎng)率，抗拉強(qiáng)度、定力伸長(zhǎng)、定伸長(zhǎng)力值、屈服強(qiáng)度，彈性模量、最大試驗(yàn)力8項(xiàng)。這可以說(shuō)是微電腦操作時(shí)，輸出的最全面的結(jié)果。國(guó)外一些廠家的產(chǎn)品，一般可以輸出這8項(xiàng)。國(guó)內(nèi)有的廠家可以輸出5-6項(xiàng)，有的廠家就只能輸出最大力值，平均值，最小值三項(xiàng)。五、在可做

35、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上。軟包裝要求拉力機(jī)一機(jī)多用，即在配備不同夾具的基礎(chǔ)上，可做拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剪切、180度剝離、90度剝離試驗(yàn)。市面上有一些高檔拉力機(jī)除以上項(xiàng)目外，因其傳感器精度高（有的達(dá)到二十五萬(wàn)分之一）還可以測(cè)試摩擦系數(shù)。六、產(chǎn)品機(jī)械主要配置：傳動(dòng)，有絲杠傳動(dòng)和齒條傳動(dòng)，前者昂貴，用于高精度，測(cè)試重復(fù)性高；后者便宜，用于低精度，測(cè)試重復(fù)性低。絲杠，對(duì)拉力精度測(cè)量具有決定作用。一般的有滾珠絲杠，梯形絲杠，一般絲杠。其中，滾珠絲杠的精確度最高，但是其性能的發(fā)揮要靠電腦伺服系統(tǒng)操作才能發(fā)揮，整套價(jià)格也比較昂貴。采用一般絲杠和梯形絲杠就可以達(dá)到軟包裝所要求的精度，即0.51%精度。傳動(dòng)，有齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)，前者昂貴，用于高精度；后者便宜，用于低精度。 傳感器，主要成本在于壽命，光電感應(yīng)是其中比較先進(jìn)的技術(shù)，一