電子拉力機(jī)材料測試技術(shù)是材料科學(xué)與工程應(yīng)用的重要手段和方法

在實(shí)際使用過程中材料都不可避免地承受著力或溫度的作用，并將發(fā)生變形、磨損等失效現(xiàn)象。針對工程結(jié)構(gòu)多處于多物理場多載荷的應(yīng)力狀態(tài)，我們提出了偏心拉彎復(fù)合載荷設(shè)計(jì)理論并研制了一臺變溫模式偏心拉彎載荷原位力學(xué)電子拉力機(jī)。首先在偏心拉伸理論分析的基礎(chǔ)上，對偏心拉伸載荷測試裝置機(jī)械模塊和電控模塊進(jìn)行了集成調(diào)試，通過軟件控制程序和傳感器信號采集，實(shí)現(xiàn)材料的偏心拉伸加載原位力學(xué)測試試驗(yàn)為終目標(biāo)。該電子拉力機(jī)適應(yīng)力學(xué)測試發(fā)展需求，在原位力學(xué)測試中為材料力學(xué)性能的溫度場響應(yīng)提供了技術(shù)手段。
  我們首先提出了偏心拉伸加載測試電子拉力機(jī)的設(shè)計(jì)理念，推導(dǎo)了偏心拉伸載荷情況下試件的彎曲撓度曲線方程及轉(zhuǎn)角方程，得出此種加載方式的彈性模量計(jì)算公式。同時考慮到試件夾持裸露部分和圓弧過渡部分的尺寸變化，得出了修正后的理論計(jì)算公式。同時推導(dǎo)了受偏心拉伸試件中性層位置和斷裂位置的確定公式，為本文的偏心拉彎復(fù)合載荷測試提供了理論的支撐。并對變溫模式偏心拉伸原位力學(xué)測試裝置中的關(guān)鍵零部件和整機(jī)進(jìn)行了動靜態(tài)特性有限元仿真分析。同時將機(jī)械單元、控制單元和檢測單元進(jìn)行系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)，使用 Lab VIEW 軟件作為測試程序控制軟件，完成了人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，確保測試系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
  其次對電子拉力機(jī)精密位移傳感器和力傳感器進(jìn)行了標(biāo)定工作，并分別給出了力和位移傳感器的三種標(biāo)定方法。對比和分析原位測試裝置獲得的測試曲線和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)上測試結(jié)果，并從試件變形和機(jī)架變形兩個方面提出了一種新的誤差修正算法，修正后原位測試裝置試驗(yàn)與商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)測得的力學(xué)參數(shù)彈性模量和抗拉強(qiáng)度的平均誤差在工程誤差 5%以內(nèi)，驗(yàn)證了裝置的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性。