電子拉力機材料測試技術是材料科學與工程應用的重要手段和方法

在實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。針對工程結構多處于多物理場多載荷的應力狀態(tài)，我們提出了偏心拉彎復合載荷設計理論并研制了一臺變溫模式偏心拉彎載荷原位力學電子拉力機。首先在偏心拉伸理論分析的基礎上，對偏心拉伸載荷測試裝置機械模塊和電控模塊進行了集成調試，通過軟件控制程序和傳感器信號采集，實現(xiàn)材料的偏心拉伸加載原位力學測試試驗為終目標。該電子拉力機適應力學測試發(fā)展需求，在原位力學測試中為材料力學性能的溫度場響應提供了技術手段。
  我們首先提出了偏心拉伸加載測試電子拉力機的設計理念，推導了偏心拉伸載荷情況下試件的彎曲撓度曲線方程及轉角方程，得出此種加載方式的彈性模量計算公式。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算公式。同時推導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測試裝置中的關鍵零部件和整機進行了動靜態(tài)特性有限元仿真分析。同時將機械單元、控制單元和檢測單元進行系統(tǒng)集成與聯(lián)調，使用 Lab VIEW 軟件作為測試程序控制軟件，完成了人機交互界面的設計，確保測試系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
  其次對電子拉力機精密位移傳感器和力傳感器進行了標定工作，并分別給出了力和位移傳感器的三種標定方法。對比和分析原位測試裝置獲得的測試曲線和標準試驗機上測試結果，并從試件變形和機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與商業(yè)化標準試驗機拉伸試驗測得的力學參數(shù)彈性模量和抗拉強度的平均誤差在工程誤差 5%以內，驗證了裝置的可重復性和準確性。