试验机使用不当对材料弹性模量结果的影响

2012-02-22 21:59:00 admin 92
任何的机器、设备都是由各种材料构成,要使机器、设备安全、可靠的工作,组成机器设备的各零部件,就必须工作在弹性范围之内,而弹性模量就是反应材料弹性阶段性能的最重要的指标之一。因此准确的求取材料的弹性模量非常重要。但遗憾的是,在众多的材料力学性能的指标中,弹性模量是少有的几个不易准确求取的指标之一。笔者从事材料试验机研发工作几十年,对这一问题进行了长期深入的分析与探讨,总结出了产生这一问题的原因与解决的办法。
产生弹性模量误差的原因很多,但归纳起来大概可以分为试验机选型问题、试验机本身的问题及使用方面的问题三类。下面按分类逐个进行分析。
今天介绍一下使用不当产生的问题
1、用大变形测量弹性模量
       在塑料材料的试验中这是经常会发生的现象。由于在塑料材料的试验中,定伸应力及定应力伸长,延伸率是一个比较重要的指标,并且其塑性变形量很大,一般都会配置大变形测量装置,而很少配置引伸计。当若要求取弹性模量时,自然就用大变形代替引伸计,这是不对的 (原因在试验机选型一节中已说明) 。另外,有些虽然配备了引伸计,但为了在一次试验中求出所有参数,而又受试样尺寸的限制,又无法安放大变形与引伸计两套变形测量装置时,一般也就用大变形来求弹性模量了,这也是不对的,若遇这种情况,应将试验分两次来完成。
2、选用小标距、大变形量的引伸计进行试验
       在选型一节中已提到,选用过大量程的引伸计会引起变形测量的误差加大,进而引起弹性模量的求取精度下降。一般来说在做这一试验时,应尽可能的选用大标距试样来进行试验,这样就为使用大标距、小变形量的引伸计创造了条件。当标距增大后,标距内的变形量也相应的增大,引伸计的测量值也就会增大。进而使测量精度提高,由于试验机允许的误差为相对误差,对于0.5级的变形精度来说,在满量程的1%时,0.5%的误差是不容易得到的,但当在满量程的80%以上时 ,0.2%的误差也是很容易实现的。
3、引伸计使用不正确
       笔者在长期的跟踪观察中发现,弹性模量的问题与引伸计的使用有着极大的关系。一般的引伸计在出厂时大都配有一个专用定位插销片,这一插销片的主要用途是用来消除引伸计在安装时产生的过压缩形变引起的初始段的测量不能正常进行而设置的。不知是对这一插销片的功能不了解,还是认为使用太麻烦,许多的时候,这一功能部件都未得正常使用。更有甚者,甚至将这一功能部件丢弃。如果不使用这部件,许多时候,初始测量段变形会无输出,当然后段的测量也不可能准确。另外若不使用这一部件,除了测量不准以外,还会引起标距的错误,使得弹性模量的值进一步偏离正确值。例如:对于一个25mm标距的引伸计,当使用插销片定位后它的标距是25mm,但当去掉插销片后则标距变成了24.2mm,这时产生的人为误差即达到了〔(25-24.2)/25〕×100%=3.2%,所以一定要保存好这一专用配件并正确的使用,不要怕麻烦。
4、没有按每一试样的特殊性选择合适的弹性区间
       在计算软件一节中已说了要针对不同的材料的特点选取适合这种材料的弹性区间,才符合弹性模量的定义。这样求出的弹性模量才是正确的。虽然部分的试验机应用软件目前具有用户自定义弹性区间的功能,但不知是生产厂家的说明书解释不清还是试验机的操作人员理论水平太低,其结果是许多时候这一功能都未被正确的使用。往往是生产厂家交货,验收时设置的区间一路使用下来,不管材料与当初是否相同,这样当然就得不到正确的结果。
纵观以上的多种原因,这一条是最重要的原因之一,如果这一条的问题解决了,50%以上的不准确问题也就解决了。
 
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