1 引言
在材料力學性能測試過程中,應力與應變是相互依存的。任何材料,只要受到應力,就一定產生應變;只要產生應變,其一定受到了應力。引伸計就是能精確測定材料在特征應變條件下的應變數據,并且具備較高分辨率與較高準確度的應變測試儀器。引伸計不同于傳統應變測試中常用到的應變片,它可以長期重復使用,并可以根據使用條件和使用要求,選擇不同規格和量程,還能測量應變片不能涉及的超大應變——試樣塑性變形的測試。更重要的是,引伸計性能穩定、準確度高,可以實現計量溯源。
2 引伸計的分類
引伸計是測量構件及其他物體兩點之間變形的一種儀器,通常由傳感器、放大器和記錄器三部分組成。在實際應用中,引伸計的種類很多,主要由以下分類方式;
按工作原理分:機械式引伸計和電子式引伸計。機械式引伸計,是由指針或光標直接指示位移示值,如百分表式、杠杠式、光學式引伸計;電子式引伸計、采用電子元件構成,如電阻應變式、電感式引伸計、電容式、光柵式、激光式、非接觸式(視頻激光)等。
按裝夾方式分:人工裝卡引伸計和自動引伸計。人工裝卡引伸計為常用引伸計,是由試驗人員將隱身裝卡在試驗之上進行試驗;自動引伸計為機電一體復合式自動引伸計,與試驗主機為一整體機構,由程序設定計算機控制,進行裝卡、打開引伸計。全自動引伸計主要用于大量同類試樣的大規模校驗。
按量程分:小變形引伸計和大變形引伸計。小變形引伸計,一般應用于5mm變形以下,或更小的變形量;大變形引伸計,一般應用于20mm至500mm(或更大)的變形量,大變形引伸計主要用于測試特定要求硬化指數n或試樣延伸率。
按標距分:小標距引伸計、普通標距引伸計和大標距引伸計。
按用于環境分:低溫引伸計和高溫引伸計。
按試驗加載方向分:拉伸引伸計、壓縮引伸計、拉壓雙向引伸計和扭轉引伸計。
按測量方式分:接觸式引伸計和非接觸引伸計。其中,接觸式引伸計包括單向引伸計和雙向平均引伸計;非接觸式引伸計包括視頻引伸計和激光引伸計。
3 引伸計的選擇
引伸計的選擇要根據測試對象的應用要求來確定,歸納起來,主要包括彈性變形范圍的測試、彈塑性變形范圍的測試和塑性變形范圍的測試三個方面。
3.1 用于彈性變形范圍測試的引伸計選擇
主要指彈性模量E測試,必須選擇高精度引伸計,測量0.01應變范圍內必須保證準確度。但是要考慮試驗機不同軸度的影響,最好選擇雙向平均引伸計。
3.2 用于彈塑性變形范圍測試的引伸計選擇
主要指從彈性變形至屈服階段范圍內的應變測量。對于塑性試樣應測試拉伸屈服應力σy、χ%應變拉伸應力σχ、拉伸應變ε、拉伸屈服應變εy等數據;對于金屬試樣應測試非比例延伸強度Rp0.2、規定總延伸強度R等數據。
3.3用于塑性變形范圍測試的引伸計選擇
主要指從彈性階段拉伸直至較大塑性變形范圍,或以至拉斷的變形測量。對于塑料試樣應測試拉伸斷裂應變εB、拉伸強度應變εM、拉伸標稱應變εt、斷裂標稱應變εtB、拉伸強度標稱應變εtM等數據;對于金屬試樣應測試拉伸硬化指數n、相關延伸率A系列數據。
4 結論
引伸計是能精確測定相關材料在特征應變條件下所對應的應變數據,同時具備較高分辨力與較高準確度的應變測試儀器。對引伸計選擇使用,要從被檢材料質地和被檢材料形變范圍這兩個方面綜合考慮。在引伸計的測試應用中,應注意應力和應變測量準確度對彈性模量E的影響,特別對于試驗機不同軸度問題應考慮采用雙向平均引伸計進行測試。 |