試驗(yàn)機(jī)的選購與使用（七）

  彈性模量求不準(zhǔn)的原因及解決方法 任何的機(jī)器，設(shè)備都是由各種材料構(gòu)成，要使機(jī)器，設(shè)備安全，可靠的工作，組成機(jī)器設(shè)備的各零部件，就必須工作在彈性范圍之內(nèi)而彈性模量就是反應(yīng)材料彈性階段性能的最重要指標(biāo)之一。因此準(zhǔn)確的求取材料的彈性模量非常重要。但遺憾的是，在眾多的材料力學(xué)性能的指標(biāo)中，彈性模量是少有的幾個(gè)不易準(zhǔn)確求取的指標(biāo)之一。試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠家專業(yè)技術(shù)人員長期從事材料試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)工作，對(duì)這一問題進(jìn)行了深入研究和理論分析，揭示了產(chǎn)生這一問題的原因并給出了問題的解決辦法。

  產(chǎn)生彈性模量測(cè)量誤差的原因很多，但歸納起來大概可以分為材料試驗(yàn)機(jī)選型，試驗(yàn)機(jī)本身和使用三類問題，下面按分類逐個(gè)進(jìn)行分析。（1）試驗(yàn)機(jī)選型不合理 按照彈性模量的定義及標(biāo)準(zhǔn)給出的算法，彈性模量的計(jì)算公式為E=（?F/s）/（?L/L）式中：?F-軸向力的增量 s-試樣原始橫截面積 ?L-軸向變形增量 L-變形標(biāo)距  顯然彈性模量是一個(gè)復(fù)合函數(shù)，式中的任何一個(gè)參數(shù)的不準(zhǔn)確都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確。而這些參數(shù)都是通過試驗(yàn)機(jī)取得的，試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)機(jī)選取的不合理就會(huì)導(dǎo)致這些參數(shù)的不準(zhǔn)確。

a）懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)精度太低 目前試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度級(jí)別按照有關(guān)試驗(yàn)機(jī)有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)大約分為0.5級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)四種情況，在近幾年2，3級(jí)的試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)禁止生產(chǎn)，但許多早年生產(chǎn)的該級(jí)別試驗(yàn)機(jī)，社會(huì)上還有部分?jǐn)?shù)量仍在使用，另外還有一些出廠時(shí)在0.5級(jí)，1級(jí)的試驗(yàn)機(jī)，因?yàn)楦鞣N原因，準(zhǔn)確度級(jí)別已下降為2級(jí)甚至3級(jí)。特別要引起注意重視的是試驗(yàn)機(jī)的精準(zhǔn)指標(biāo)中，大部分的試驗(yàn)機(jī)變形性能都未做長期的跟蹤校準(zhǔn)，準(zhǔn)確度一般都較差，用這樣的試驗(yàn)機(jī)當(dāng)然得不出高精度的數(shù)據(jù)。由于彈性模量的測(cè)量要求高，因此試驗(yàn)力的準(zhǔn)確度低的話，所取得的彈性模量準(zhǔn)確度會(huì)更低。

b）未配置變形規(guī)（最常見的拉伸實(shí)時(shí)用引伸計(jì)），而使用位移來求彈性模量，這在壓縮試驗(yàn)中較普遍。眾所周知材料在彈性范圍內(nèi)的變形量是很小的，而位移的測(cè)量范圍是很大的，因而它的小信號(hào)測(cè)量精度很低。另外使用位移時(shí)還會(huì)產(chǎn)生許多附件誤差，如滑移，整機(jī)變形等，使得位移值完全不能反應(yīng)試樣的真實(shí)變形。同時(shí)由此試樣夾持部分也會(huì)產(chǎn)生變形，使得標(biāo)距無法準(zhǔn)確確定，同時(shí)對(duì)部分試樣來說其試樣橫截面也就難以確定。這樣在計(jì)算彈性模量的四個(gè)參數(shù)中，有個(gè)三個(gè)存在極大誤差，結(jié)果也就可想而知了。所以要求取彈性模量一定要配置相應(yīng)的變形規(guī)。需要特別強(qiáng)調(diào)的是一般的試驗(yàn)機(jī)在選購配置時(shí)，大部分會(huì)選配測(cè)量拉伸變形的引伸計(jì)，但很少有人會(huì)選配測(cè)量壓縮實(shí)驗(yàn)的變形規(guī)，不得已在做壓縮彈性模量試驗(yàn)時(shí)，基本都采用了位移代替的方法，這是很不正常的的現(xiàn)象，應(yīng)力求避免。

c）選用的引伸計(jì)量程太大，甚至用測(cè)量塑料薄膜，橡膠延伸率的大變形測(cè)量裝置求取彈性模量。 引伸計(jì)最主要的用途就是用來求取彈性模量及非比例應(yīng)力。對(duì)于絕大多數(shù)材料來說這時(shí)材料的變形量一般都不會(huì)很大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于標(biāo)距50mm來說，95%的材料的這一變形值在5mm以內(nèi)，但事實(shí)上卻有95%以上的配置選用了10mm以上測(cè)量范圍的引伸計(jì)，許多達(dá)到了25mm。引伸計(jì)的量程越大，小信號(hào)的測(cè)量精度就越低，這樣就人為的加大了變形誤差，影響了彈性模量的求取精度。更有甚者，在塑料拉伸試驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)有人使用求取延伸率的大變形裝置來求取彈性模量，這是完全錯(cuò)誤的。一般來說，大變形裝置根本就不能用它來測(cè)量20mm以下的變形。因?yàn)榈谝?，它的分辨率太低，大約在0.04mm的數(shù)量值。第二，它一般為兩路數(shù)字信號(hào)差動(dòng)輸出，必然導(dǎo)致小信號(hào)變形測(cè)量局部線性度降低。第三，它采用間接測(cè)量方法，會(huì)產(chǎn)生許多不確定的誤差，使得小信號(hào)的測(cè)量重復(fù)性很差，從而導(dǎo)致彈性模量精度很差，重復(fù)性低。因此絕對(duì)不能用大變形來求取彈性模量，而應(yīng)配備專用引伸計(jì)，以精度求取彈性模量值。