作為材料力學(xué)性能測試的重要環(huán)節(jié)，拉伸測試在工業(yè)制造、材料研發(fā)等領(lǐng)域都占據(jù)著重要地位。然而，一些常見的錯誤會對測試結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生巨大影響，這些細(xì)節(jié)你都注意到了嗎？
力傳感器是拉伸測試中的關(guān)鍵組成部分，正確選擇力傳感器至關(guān)重要。一些常見錯誤包括：未校準(zhǔn)力傳感器、使用不適當(dāng)量程的力傳感器、力傳感器老化導(dǎo)致失效等。
根據(jù)試樣選擇最合適的力傳感器需要考慮以下因素：
1. 力傳感器量程
基于您測試樣品所需結(jié)果的最大和最小力值確定所需力傳感器量程。如塑料樣品，既要測拉伸強度，又要測模量，就要綜合考慮這兩個結(jié)果所處力值范圍來選擇合適的力傳感器。
2. 精度及精度范圍
力傳感器的精度等級常見的有 0.5 級和 1 級。以 0.5 級為例，通常是指測量系統(tǒng)允許的最大誤差在示值的 ±0.5% 范圍內(nèi)，而不是滿量程的 ±0.5%，區(qū)分這一點很重要。
如 100N 力傳感器，在測量 1N 力值時，示值的 ±0.5% 就是 ±0.005N 誤差，而滿量程的 ±0.5% 則是 ±0.5N 誤差。
有了精度，并不代表整個量程全都是一個精度，一定是有下限的，這時候就要看精度范圍。
以不同的 Instron 試驗系統(tǒng)為例，6800 系列的力傳感器可以從滿量程到滿量程的 1/1000 滿足 0.5 級精度。
夾具是連接力傳感器和試樣的媒介。如何選擇夾具將直接影響到拉伸測試的準(zhǔn)確性和可靠性。從測試表觀現(xiàn)象看，使用不合適的夾具或錯誤的操作出現(xiàn)的主要問題是打滑或斷鉗口。
試樣打滑的顯著表現(xiàn)是試樣從夾具中脫出或曲線異常的力值波動。另外也可以通過測試前在接近夾持位置劃線標(biāo)記，看標(biāo)記線是否有遠(yuǎn)離夾面，或試樣夾持位置齒痕是否出現(xiàn)拖痕來判斷。
判斷試樣是否打滑的兩種檢測方式
發(fā)現(xiàn)打滑時，先確認(rèn)夾持試樣時手動夾具是否擰緊，氣動夾具氣壓是否足夠大，試樣夾持長度是否足夠。
在操作沒有問題的情況下，考慮夾具或夾面選擇是否合適。例如金屬板材應(yīng)采用鋸齒夾面而不是光滑的夾面測試，具有大變形量的橡膠采用自鎖緊或氣動夾具而不是手動平推夾具。
試樣斷鉗口，顧名思義，就是斷在夾持處。與打滑類似，需確認(rèn)對試樣的夾持壓力是否過大，夾具或夾面選擇是否合適等。
例如，進行繩線拉伸測試時，氣壓過大會導(dǎo)致斷在鉗口處，導(dǎo)致強度和伸長率偏低；薄膜測試，應(yīng)當(dāng)使用橡膠涂層夾面或線接觸夾面，而不是鋸齒夾面，以免損傷試樣，導(dǎo)致薄膜過早失效。
載荷鏈的對中度可以簡單理解為力傳感器、夾具、轉(zhuǎn)接頭和試樣的中心線是否在一條直線上。在拉伸測試中，如果載荷鏈的對中度性不好，會導(dǎo)致測試樣品在加載過程中受到額外的偏斜力，受力不均勻，影響測試結(jié)果的真實性。
載荷鏈對中狀態(tài)（左一：良好的對中度；右二：載荷鏈不在一個軸線上，試樣彎曲）
試驗開始前，應(yīng)先檢查并調(diào)整除試樣以外的載荷鏈對中性。之后每次夾持試樣時，注意試樣幾何中心與載荷鏈的加載軸線的一致性?？蛇x擇與試樣夾持寬度接近的夾面寬度，或安裝試樣對中裝置，以便定位與提高夾持重復(fù)性。
試樣夾持狀態(tài)
（左：試樣夾偏；右：試樣幾何中心與載荷鏈的加載軸線的一致性）
試樣寬度與夾面寬度接近的夾持狀態(tài)
采用試樣對中裝置進行試樣定位夾持
材料在拉伸測試過程中會發(fā)生變形，應(yīng)變（變形量）測量常見的錯誤包括應(yīng)變測量源選擇錯誤、選擇不適當(dāng)?shù)囊煊?、引伸計安裝不當(dāng)、校準(zhǔn)不準(zhǔn)確等。
應(yīng)變源的選擇要基于試樣的幾何尺寸、變形量、所需測試結(jié)果。
比如要測塑料和金屬的模量，采用橫梁位移測量會導(dǎo)致模量結(jié)果偏低，這時需要兼顧試樣標(biāo)距，所需行程選擇合適的引伸計。
對于長條形箔材、繩線等試樣，則可采用橫梁位移測量其伸長率。不論是采用橫梁還是引伸計，在進行拉伸測試前，確保機架和引伸計經(jīng)過計量非常重要。
同時，也要確保引伸計的正確安裝。不宜太松，導(dǎo)致測試過程中引伸計打滑，或太緊，導(dǎo)致試樣斷在引伸計刀口處。
數(shù)據(jù)采樣頻率往往會被忽略。采樣頻率低，可能導(dǎo)致關(guān)鍵的測試數(shù)據(jù)丟失，影響結(jié)果的真實性，如未采集到真正的最大力，導(dǎo)致最大力結(jié)果偏低。采樣頻率過高，則會過度采樣，造成數(shù)據(jù)冗余。
根據(jù)測試需求和材料特性選擇合適的采樣頻率。一般規(guī)則為采用 50Hz 采樣頻率。但對于快速變化的值，應(yīng)采用更高的采樣頻率記錄數(shù)據(jù)。
不同采樣頻率的測試曲線
（左：低采樣頻率；右：高采樣頻率）
尺寸測量錯誤包括不測量實際試樣尺寸、測量位置錯誤、測量工具錯誤和尺寸輸入錯誤等。
做測試時，不應(yīng)直接采用標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，而是實際測量，否則可能導(dǎo)致應(yīng)力偏低或偏高。
不同的試樣類型和尺寸范圍，對尺寸測量裝置的試驗接觸壓力和精度要求不同。
一個試樣往往要測量多個位置的尺寸進行平均或取最小值，在記錄、計算和輸入過程需多加注意，避免出錯。建議采用自動尺寸測量裝置，測量的尺寸自動輸入軟件并進行統(tǒng)計計算，避免操作錯誤的同時，提高測試效率。
自動尺寸測量裝置
硬件沒問題，不代表最終的結(jié)果就是對的。各類材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對測試結(jié)果會有具體的定義和試驗說明。
軟件中的設(shè)置應(yīng)基于這些定義和測試流程說明進行，如預(yù)加載，測試速率，計算類型的選擇和具體參數(shù)設(shè)定等。
除了以上和試驗系統(tǒng)相關(guān)的常見錯誤，試樣制備、測試環(huán)境等也對拉伸測試有重要影響，需予以重視。
關(guān)注細(xì)節(jié)，才能更準(zhǔn)確地獲取材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，為工業(yè)制造和科研提供可靠的支持。您還有哪些關(guān)于拉伸測試的問題或經(jīng)驗分享，歡迎在文末留言。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
4
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務(wù)