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與所有測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸試驗機測試時一些重要的細節(jié)部分，zui終得出的測試數(shù)據(jù)才會更好。

不斷發(fā)展的材料及其制造方法

如果跟現(xiàn)在的年輕學者們說“塑料”一詞曾經(jīng)是“廉價”的代名詞時，他們肯定會很驚訝。也許這也是為什么Dustin Hoffman在電影《The Graduate》（畢業(yè)生）中扮演的角色如此出名，因為在這部電影中Dustin Hoffman接受到的一條職業(yè)發(fā)展建議就是進入塑料行業(yè)。

但是今天，塑料產(chǎn)品以及一些其他材料正在不斷的發(fā)展。這些材料的強度變得越來越大，硬度越來越高，質(zhì)量卻越來越輕，在大多數(shù)情況下，成本甚至變得越來越便宜。而且，材料制造、加工的方法也在迅速改變。

在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為了一種常見的加工、制造技術(shù)，根據(jù)原理的不同，3D打印技術(shù)又細分為多種不同的技術(shù)，包括熔融沉積成型，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，立體光固化技術(shù)等。并且其所用的材料并不僅于塑料材料，還包括陶瓷材料和金屬材料等。

雖然3D打印技術(shù)所用的金屬材料成本較為高昂，在許多方面的應(yīng)用還并不廣泛，但其價格整體上一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步下降的趨勢。隨著材料和制造方法的進步，測試表征技術(shù)與質(zhì)量控制同樣變得比以前更加重要了。因為制造商們有很多理由去追求更小、更輕、更便宜、更環(huán)保的產(chǎn)品和設(shè)計。與此同時，客戶對于產(chǎn)品的期望也在不斷提高。

質(zhì)量控制方法中的主要技術(shù)之一就是拉伸測試。拉伸試驗機測試中，樣品會受到外界對于樣品施加的拉力。測試目標因應(yīng)用的不同而有所不同，包括測量拉伸強度，預(yù)定伸長率下的拉伸應(yīng)力，斷裂伸長率，以及一些其他的科學計算（如楊氏模量等）。

設(shè)計師或質(zhì)量控制工程師可以根據(jù)測試結(jié)果判斷材料和樣品是否設(shè)計或者制造合理。但是，與所有的測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸測試方法中一些重要的細節(jié)部分，zui終得出的測試數(shù)據(jù)才會更好。

錯誤或者不合理的測試對質(zhì)量控制是不利的。以下是拉伸測試中五個常見的錯誤，以及糾正這些錯誤常用的方法。

1、測力傳感器能力錯誤

拉伸測試設(shè)備上所使用的測力傳感器的精度一般可以通過兩種方式進行表示：

1、滿量程的百分比

2、讀數(shù)百分比

在滿量程的百分比中，一個百分比相當于一個固定的誤差，可能存在于從零載荷到全部載荷中的任何地方。在讀數(shù)百分比中，測量值通常需要乘以精度規(guī)格。有時在這個方法中還會一個讀數(shù)下限。例如，測力傳感器的額定讀數(shù)只能從范圍的10％到100％。

在這兩種方法中，如果使用能力較小的測力傳感器去測量較大的拉伸應(yīng)力時，則通常會帶來一個較大的誤差；同時，使用能力非常大的測力傳感器去測力較小的拉伸應(yīng)力時，測試結(jié)果往往并不可靠，因為讀數(shù)的不確定性甚至可能會與讀數(shù)本身一樣高。

以能力大小為1000lbF（磅力）、精度為滿量程的±0.50％的測力傳感器為例，其測試誤差預(yù)期可以達到±5lbF。如果這個稱重傳感器僅用于測量5lbF的拉伸應(yīng)力，則誤差為100％，這顯然是不可接受的。

糾正方法：

制造商們總是希望從設(shè)備中獲取到zui大的經(jīng)濟效用，從而zui大限度地降低資本支出。但是，在嘗試使用測力傳感器之前，確定其公差規(guī)格并將其與預(yù)期的拉伸應(yīng)力進行比較將是一個非常值得鼓勵的明智之舉。然后，根據(jù)比較結(jié)果確定一個可接受的公差范圍，并判斷是否可以在該測力傳感器的能力之內(nèi)對其進行測試。

2、使用錯誤的夾具

在一般的運動過程中，抓地力是運動員和運動界面接觸的關(guān)鍵因素之一。許多高爾夫球手就是通過調(diào)整學生的抓球桿的方式來解決一些技術(shù)問題。

同樣的，我們再回顧下“放氣門”事件（指美國橄欖球比賽中的一樁丑聞；美國橄欖球運動聯(lián)盟（NFL）中愛國者隊被指控在2015年1月的美國橄欖球聯(lián)盟決賽上故意讓比賽用球里面所含的氣體含量少于NFL的標準），其目的是希望球隊隊員通過更好地掌握、抓住橄欖球來提升球隊競爭力。

拉伸測試也不例外，夾具是樣品和測試設(shè)備接觸的地方。選擇正確的夾具與選擇正確的拉伸測試儀器和測力傳感器一樣重要。

例如，在測量材料的斷裂伸長率時，如果夾具不能正確的固定測試樣品，樣品則容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這就會產(chǎn)生錯誤的高應(yīng)變測量。這種測量結(jié)果沒有任何參考價值，而且如果研發(fā)人員希望依賴于這些測試結(jié)果做出一些產(chǎn)品設(shè)計決策，那么毫無疑問這種測試還將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。

從另一個角度出發(fā)，我們還需要考慮到的一個問題是：夾具是否可以被測試人員在測試前、測試過程中以及測試后對其進行很好的視覺檢查，以判斷測試樣品是否被夾具固定良好。例如，如果樣品是不透明的，所使用的夾具又不能根據(jù)視覺進行很好的檢查判斷，那么測試人員就難以確保該樣品是否被正確的固定在夾具上。

糾正方法：

對于一些比較常見的拉伸測試模式，現(xiàn)在已經(jīng)有很多標準夾具可供選擇。對于那些特殊的測試要求，可以與拉伸測試專家們一起研究、討論這些測試應(yīng)用，并提交樣品以供實驗室或拉伸測試設(shè)備制造商先進行測試，這有助于確定*的夾具類型。如果沒有找到標準的解決方案，則可能需要根據(jù)具體需求定制一些特殊夾具。

3、測量較小應(yīng)力時忽略夾具重量

在一些測量較大拉伸應(yīng)力的情況下，夾具的重量通常是無關(guān)緊要的，因為這個數(shù)值只占測力傳感器讀數(shù)中的很小一部分。但是，如果測量的拉伸應(yīng)力較小，那么這就很可能會成為一個問題了。

例如，一個重量為1磅的楔形夾具將使量程為2磅力的測力傳感器的適用范圍減少一半。盡管大多數(shù)拉伸測試設(shè)備都允許操作人員對力的讀數(shù)進行重置（歸零），但考慮到夾具的重量后，“0磅”的讀數(shù)事實上意味著的是“1磅力”。不了解這些將可能導(dǎo)致過載條件的出現(xiàn)，以及對測力傳感器帶來一些潛在的損害。

糾正方法：

為了減小夾具重量對拉伸應(yīng)力測量的累積影響，請把夾具重量的因素考慮到zui終的測試結(jié)果中去。如果夾具重量接近測力傳感器的zui大測量能力，則應(yīng)考慮使用更輕的夾具或者更換能力更大的測力傳感器。然而，在考慮更換更高能力的測力傳感器前，請權(quán)衡一下增加的測力能力和測量度之間的關(guān)系。

4、軸向偏差

一般情況下，單軸拉伸測試設(shè)備主要是用于沿著某一直軸方向?qū)悠愤M行拉伸。如果夾具和樣品裝載正確、并嚴格固定好，保持其他條件不變的情況下，樣品會被軸向拉出，所得出的測試結(jié)果對于材料的性能研究以及產(chǎn)品設(shè)計有很大的指導(dǎo)意義。

如果樣品裝載時候有所偏離，則這些力矩和偏移量都可能會影響到測試，例如使測試樣品變形，或者造成外界的拉伸應(yīng)力僅部分有效的施加在樣品上，并且如果力矩足夠大，甚至可能會損壞測試設(shè)備。

糾正方法：

根據(jù)測試具體需求，選擇合適的夾具。如果可能，盡量選擇寬度與樣品寬度相匹配的夾具，這有助于樣品放置及固定。拉伸測試設(shè)備通常都包含可以在x方向和y方向上進行調(diào)節(jié)的基板。如果沒有，采用x-y工作臺也可以幫助將下部夾具與上部夾具對齊。此外，旋轉(zhuǎn)接頭也可以幫助上部夾具在負載下與下部夾具自動對齊。

5、無補償系統(tǒng)偏差

在應(yīng)力-應(yīng)變曲線、伸長率和大多數(shù)其他拉伸測試中所需的測量應(yīng)變值由于系統(tǒng)偏差會受到誤差的影響。這些偏差可能來自測力傳感器和測試設(shè)備的整體框架等。

基于應(yīng)變計的測力傳感器，由于它們的性質(zhì)，在施加負載時會稍微發(fā)生偏轉(zhuǎn)。典型的范圍大約是0.010”（0.25毫米）左右。測試設(shè)備框架本身也將在負載下有所偏轉(zhuǎn)。根據(jù)測力傳感器的幾何形狀和測試框架，偏轉(zhuǎn)可能是也可能不是線性的。

從某種角度來看，如果一個樣本偏移了0.100”，并且存在一個未補償?shù)钠屏?.030”，那么所得到的應(yīng)變測量結(jié)果將會有將近30％的誤差，對拉伸應(yīng)力結(jié)果的影響可能會更大。但是隨著更多的彈性材料不斷投入應(yīng)用，0.030”的偏差將不再和以前一樣備受關(guān)注。

糾正方法：

一些拉伸測試設(shè)備具有內(nèi)置補償程序，能夠自動校正應(yīng)變測量。對于沒有自動補償?shù)臏y試設(shè)備，操作人員應(yīng)該進行手動調(diào)整。

然而，沒有任何校正會是無瑕的，這意味著對于非常低應(yīng)變的材料，例如陶瓷材料，則需要尋找更好的解決方案。

現(xiàn)在，伸長計有助于測量非常小的應(yīng)變量。此外，伸長計還可以測量樣品本身的拉伸程度，并為用戶提供接觸和非接觸測量選項。由于它與框架和測力傳感器是隔開的，因此這些測量將不再受到系統(tǒng)偏差的影響。

結(jié)語：

拉伸試驗機的設(shè)計目的是能夠測試盡可能多的材料，包括各種形狀、尺寸以及應(yīng)用在不同領(lǐng)域的材料。雖然對設(shè)備的選擇和配置看起來令人頭疼，但是時刻在腦海中考慮本文提到的這些常見錯誤和相應(yīng)的糾正操作，將有助于縮小可用的選擇范圍，準確提出理想的解決方案，同時確保測試結(jié)果盡可能。

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