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技術(shù)常識

試驗機的選購與使用(七)

來源:時代集團 發(fā)布日期:2012-09-14 10:05:39

  彈性模量求不準的原因及解決方法 任何的機器,設(shè)備都是由各種材料構(gòu)成,要使機器,設(shè)備安全,可靠的工作,組成機器設(shè)備的各零部件,就必須工作在彈性范圍之內(nèi)而彈性模量就是反應(yīng)材料彈性階段性能的最重要指標之一。因此準確的求取材料的彈性模量非常重要。但遺憾的是,在眾多的材料力學(xué)性能的指標中,彈性模量是少有的幾個不易準確求取的指標之一。試驗機生產(chǎn)廠家專業(yè)技術(shù)人員長期從事材料試驗機的研發(fā)工作,對這一問題進行了深入研究和理論分析,揭示了產(chǎn)生這一問題的原因并給出了問題的解決辦法。

  產(chǎn)生彈性模量測量誤差的原因很多,但歸納起來大概可以分為材料試驗機選型,試驗機本身和使用三類問題,下面按分類逐個進行分析。(1)試驗機選型不合理 按照彈性模量的定義及標準給出的算法,彈性模量的計算公式為E=(?F/s)/(?L/L)式中:?F-軸向力的增量 s-試樣原始橫截面積 ?L-軸向變形增量 L-變形標距  顯然彈性模量是一個復(fù)合函數(shù),式中的任何一個參數(shù)的不準確都會導(dǎo)致結(jié)果的不準確。而這些參數(shù)都是通過試驗機取得的,試驗時試驗機選取的不合理就會導(dǎo)致這些參數(shù)的不準確。

a)懸臂梁沖擊試驗機精度太低 目前試驗機準確度級別按照有關(guān)試驗機有關(guān)國際標準大約分為0.5級、1級、2級、3級四種情況,在近幾年2,3級的試驗機已經(jīng)禁止生產(chǎn),但許多早年生產(chǎn)的該級別試驗機,社會上還有部分數(shù)量仍在使用,另外還有一些出廠時在0.5級,1級的試驗機,因為各種原因,準確度級別已下降為2級甚至3級。特別要引起注意重視的是試驗機的精準指標中,大部分的試驗機變形性能都未做長期的跟蹤校準,準確度一般都較差,用這樣的試驗機當然得不出高精度的數(shù)據(jù)。由于彈性模量的測量要求高,因此試驗力的準確度低的話,所取得的彈性模量準確度會更低。

b)未配置變形規(guī)(最常見的拉伸實時用引伸計),而使用位移來求彈性模量,這在壓縮試驗中較普遍。眾所周知材料在彈性范圍內(nèi)的變形量是很小的,而位移的測量范圍是很大的,因而它的小信號測量精度很低。另外使用位移時還會產(chǎn)生許多附件誤差,如滑移,整機變形等,使得位移值完全不能反應(yīng)試樣的真實變形。同時由此試樣夾持部分也會產(chǎn)生變形,使得標距無法準確確定,同時對部分試樣來說其試樣橫截面也就難以確定。這樣在計算彈性模量的四個參數(shù)中,有個三個存在極大誤差,結(jié)果也就可想而知了。所以要求取彈性模量一定要配置相應(yīng)的變形規(guī)。需要特別強調(diào)的是一般的試驗機在選購配置時,大部分會選配測量拉伸變形的引伸計,但很少有人會選配測量壓縮實驗的變形規(guī),不得已在做壓縮彈性模量試驗時,基本都采用了位移代替的方法,這是很不正常的的現(xiàn)象,應(yīng)力求避免。

c)選用的引伸計量程太大,甚至用測量塑料薄膜,橡膠延伸率的大變形測量裝置求取彈性模量。 引伸計最主要的用途就是用來求取彈性模量及非比例應(yīng)力。對于絕大多數(shù)材料來說這時材料的變形量一般都不會很大,根據(jù)統(tǒng)計,對于標距50mm來說,95%的材料的這一變形值在5mm以內(nèi),但事實上卻有95%以上的配置選用了10mm以上測量范圍的引伸計,許多達到了25mm。引伸計的量程越大,小信號的測量精度就越低,這樣就人為的加大了變形誤差,影響了彈性模量的求取精度。更有甚者,在塑料拉伸試驗中,經(jīng)常會有人使用求取延伸率的大變形裝置來求取彈性模量,這是完全錯誤的。一般來說,大變形裝置根本就不能用它來測量20mm以下的變形。因為第一,它的分辨率太低,大約在0.04mm的數(shù)量值。第二,它一般為兩路數(shù)字信號差動輸出,必然導(dǎo)致小信號變形測量局部線性度降低。第三,它采用間接測量方法,會產(chǎn)生許多不確定的誤差,使得小信號的測量重復(fù)性很差,從而導(dǎo)致彈性模量精度很差,重復(fù)性低。因此絕對不能用大變形來求取彈性模量,而應(yīng)配備專用引伸計,以精度求取彈性模量值。

 

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