測定材料的力學性能的主要設備是材料試驗機。常用的材料試驗機有拉力試驗機、壓力試驗機、扭轉試驗機、沖擊試驗機、疲勞試驗機等。能兼作拉伸、壓縮、剪切、彎曲等多種實驗的試驗機稱為萬能試驗機。根據加力的性質可分為靜荷試驗機和動荷試驗機。供靜力實驗用的萬能材料試驗機有液壓式、機械式、電子式等類型。下面將著重介紹這三種類型的萬能試驗機。
一、加載系統
在底座上由兩根固定立柱和固定橫梁組成承載框架。工作油缸固定于框架上。在工作油缸的工作活塞上,支承著由上橫梁、活動立柱和活動平臺組成的活動框架。當油泵啟動時,油液通過送油閥,經送油管進入工作油缸,把工作活塞連同活動平臺一同頂起。這樣,如把試樣安裝于上夾頭和下夾頭之間,由于下夾頭固定,上夾頭隨活動平臺上升,試樣將受到拉伸。若把試樣置放于兩個承壓墊板之間,或將受彎試樣置放于兩個彎曲支座上,則因固定橫梁不動而活動平臺上升,試樣將分別受到壓縮或彎曲。此外,實驗開始前如欲調整上、下夾頭之間的距離,則可開動調位電機,驅動螺桿,便可使下夾頭上升或下降。但調位電機不能用來給試樣施加拉力。
二、測力系統
加載時,開動油泵電機,打開送油閥,油泵把油液送入工作油缸頂起工作活塞給試樣加載;同時,油液經回油管及測力油管(這時回油閥是關閉的,油液不能流回油箱),進入測力油缸,壓迫測力活塞、使它帶動拉桿向下移動,,從而迫使擺桿和擺錘連同推桿繞支點偏轉。推桿偏轉時,推動齒桿作水平移動,于是驅動示力盤的指針齒輪,使示力指針繞示力度盤的中心旋轉。示力指針旋轉的角度與測力油缸活塞上的總壓力(即拉桿所受拉力)成正比。因為測力油缸和工作油缸中油壓壓強相同,兩個油缸活塞上的總壓力成正比(活塞面積之比)。這樣,示力指針的轉角便與工作油缸活塞上的總壓力,亦即試樣所受載荷成正比。經過標定便可使指針在示力度盤上直接指示載荷的大小。
試驗機一般配有重量不同的擺錘,可供選擇。對重量不同的擺錘,使示力指針轉同樣的轉角,所需油壓并不相同,即載荷并不相同。所以,示力度盤上由刻度表示的測力范圍應與擺錘的重量相匹配。