測定材料的力學(xué)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(shí)驗的試驗機稱(chēng)為萬(wàn)能試驗機。根據加力的性質(zhì)可分為靜荷試驗機和動(dòng)荷試驗機。供靜力實(shí)驗用的萬(wàn)能材料試驗機有液壓式、機械式、電子式等類(lèi)型。下面將著(zhù)重介紹這三種類(lèi)型的萬(wàn)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(zhù)由上橫梁、活動(dòng)立柱和活動(dòng)平臺組成的活動(dòng)框架。當油泵啟動(dòng)時(shí)，油液通過(guò)送油閥，經(jīng)送油管進(jìn)入工作油缸，把工作活塞連同活動(dòng)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(dòng)平臺上升，試樣將受到拉伸。若把試樣置放于兩個(gè)承壓墊板之間，或將受彎試樣置放于兩個(gè)彎曲支座上，則因固定橫梁不動(dòng)而活動(dòng)平臺上升，試樣將分別受到壓縮或彎曲。此外，實(shí)驗開(kāi)始前如欲調整上、下夾頭之間的距離，則可開(kāi)動(dòng)調位電機，驅動(dòng)螺桿，便可使下夾頭上升或下降。但調位電機不能用來(lái)給試樣施加拉力。
二、測力系統
加載時(shí)，開(kāi)動(dòng)油泵電機，打開(kāi)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(shí)，油液經(jīng)回油管及測力油管（這時(shí)回油閥是關(guān)閉的，油液不能流回油箱），進(jìn)入測力油缸，壓迫測力活塞、使它帶動(dòng)拉桿向下移動(dòng)，，從而迫使擺桿和擺錘連同推桿繞支點(diǎn)偏轉。推桿偏轉時(shí)，推動(dòng)齒桿作水平移動(dòng)，于是驅動(dòng)示力盤(pán)的指針齒輪，使示力指針繞示力度盤(pán)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(gè)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(jīng)過(guò)標定便可使指針在示力度盤(pán)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(pán)上由刻度表示的測力范圍應與擺錘的重量相匹配。
開(kāi)動(dòng)油泵電機，送油閥開(kāi)啟的大小可以調節油液進(jìn)入工作油缸的快慢，因而可用以控制增加載荷的速度。開(kāi)啟回油閥，可使工作油缸中的油液經(jīng)回油管泄回油箱，從而卸減試樣所受載荷。
實(shí)驗開(kāi)始前，為消除活動(dòng)框架等的自重影響，應開(kāi)動(dòng)油泵送油，將活動(dòng)平臺升高。然后調節測力部分的平衡鉈，使擺桿保持垂直位置，并使示力指針指在零點(diǎn)。
試驗機上一般還有自動(dòng)繪圖裝置。它的工作原理是，活動(dòng)平臺上升時(shí)，由繞過(guò)滑輪的拉繩帶動(dòng)滾筒繞軸線(xiàn)轉動(dòng)，在滾筒圓柱面上構成沿周線(xiàn)表示位移的坐標；同時(shí)齒桿的移動(dòng)構成沿滾筒軸線(xiàn)表示載荷的坐標。這樣，實(shí)驗時(shí)繪圖筆在滾筒上就可自動(dòng)繪出載荷－位移曲線(xiàn)。當然，這只是一條定性曲線(xiàn)，不是很準確的。
三、操作規程和注意事項
1、根據試樣尺寸和材料，估計最大載荷，選定相應的示力度盤(pán)和擺錘重量。需要自動(dòng)繪圖時(shí)，事先應將滾筒上的紙和筆裝妥。
2、先關(guān)閉送油閥和回油閥，再開(kāi)動(dòng)油泵電機。待油泵工作正常后，開(kāi)啟送油閥將活動(dòng)平臺升高，以消除其自重。然后關(guān)閉送油閥，安裝好試樣，調整示力度盤(pán)指針使它指在零點(diǎn)。
3、安裝拉伸試樣時(shí)，可開(kāi)動(dòng)調位電機以調整下夾頭位置，試樣安裝好后就不能再啟動(dòng)調位電機。
4、緩慢開(kāi)啟送油閥，給試樣平穩加載。應避免油閥開(kāi)啟過(guò)大進(jìn)油太快。實(shí)驗進(jìn)行中，注意不要觸動(dòng)擺桿或擺錘。
5、實(shí)驗完畢，關(guān)閉送油閥，停止油泵工作。破壞性實(shí)驗先取下試樣，再緩緩打開(kāi)回油閥將油液放回油箱。非破壞性實(shí)驗，自然應先開(kāi)回油閥卸載，才能取下試樣。 |
