市場上目前批量供應的試驗機,液壓式的一般從50kN到2000kN,常見的以300kN、600kN、1000kN、2000kN為主。電子式的一般從100N-300kN(范圍甚至可以更廣),常見的有5kN、10kN、20kN、50kN、100kN、200kN、300kN等。可以看出,液壓式的集中于300kN以上,電子式的集中于100kN以下。
在技術能力上,兩種類型的產品,近幾年已經以較快的發展速度,進入到了“技術融合”階段,尤其是上檔次的機。下面以典型產品“微機控制電液伺服液壓拉力試驗機”和“微機控制電子拉力試驗機”兩種試驗機為例,進行簡要分析。
首先是測控系統。目前,無論是國內的產品,還是國外的產品,兩種機型的測控系統均已完成了融合,軟件系統基本一致,普通用戶根本區分不開,表現為操作方式相同,用戶面對同樣的軟件界面;基本功能相同,兩類機的各種應力、應變控制方式,滿足各類材料試驗標準的能力基本一致;究其原因,主要是電液伺服技術、電子伺服技術與計算機控制技術的結合,導致了產品的測控手段向著數字化方向發展,從而使產品的技術模塊越來越表現為表觀上的一致。
其次是看主機。以前給業界的普遍印象是:電子拉力試驗機,噪音小,無油污染
雖然造價高,但不論是大噸位還小噸位,都應作為試驗室的選擇產品。但幾年過去了,持此觀點的人突然發現電子拉力大噸位試驗機,由于其夾具的演變大多來自小型機,試驗效率非常低,在大批量應用的試驗場合轉軸壽命試驗機很難發揮優勢。而液壓機的主要技術一直圍繞金屬冶金行業,在大噸位(30噸以上)批量試驗應用場合,效率高,力學試驗機升級,使用方便。而且,隨著液壓技術的進步,電液伺服試驗機,不但油污染不高,而且噪音水平也大大降低了。
因此,近年來,人們選擇拉力試驗機,又逐漸向“大噸位用液壓機、小噸位用電子機”的認識回歸。
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抗拉強度是金屬由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值,也是金屬在靜拉伸條件下的上限承載能力。對于塑性材料,它表征材料上線均勻塑性變形的抗力,拉伸試樣在承受上線拉應力之前,變形是均勻一致的,但超出之后,金屬開始出現縮頸現象,即產生集中變形;對于沒有(或很小)均勻塑性變形的脆性材料,它反映了材料的斷裂抗力。符號為RM,單位為MPA。
試樣在拉伸過程中,材料經過屈服階段后進入強化階段后隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時所承受的上線力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度或者強度極限(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的上線能力。
計算公式為:σ=Fb/So
式中:Fb--試樣拉斷時所承受的上線力,N(牛頓);So--試樣原始橫截面積,mm2。
抗拉強度(Rm)指材料在拉斷前承受上線應力值。當鋼材屈服到一定程度后,由于內部晶粒重新排列,其抵抗變形能力又重新提高,此時變形雖然發展很快,但卻只能隨著應力的提高而提高,直至應力達上線值。此后,鋼材抵抗變形的能力明顯降低,并在薄弱處發生較大的塑性變形,此處試件截面迅速縮小,出現頸縮現象,直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的上線應力值稱為強度極限或抗拉強度。
單位:kn/mm2(單位面積承受的公斤力)
抗拉強度:Tensile strength.
抗拉強度=Eh,其中E為楊氏模量,h為材料厚度
目前國內測量抗拉強度比較普遍的方法是采用拉力材料試驗機等來進行材料抗拉/壓強度的測定!
屈服強度(yield strength)
屈服強度:是金屬材料發生屈服現象時的屈服極限,亦即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料,規定以產生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限,稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用,將會使零件持續失效,無法恢復。如低碳鋼的屈服極限為207MPa,當大于此極限的外力作用之下,南川力學試驗機,零件將會產生變形,小于這個的,維修力學試驗機,零件還會恢復原來的樣子。
yield strength,又稱為屈服極限 ,常用符號δs,是材料屈服的臨界應力值。
(1)對于屈服現象明顯的材料,屈服強度就是屈服點的應力(屈服值);
(2)對于屈服現象不明顯的材料,與應力-應變的直線關系的極限偏差達到規定值(通常為0.2%的原始標距)時的應力。通常用作固體材料力學機械性質的評價指標,是材料的實際使用極限。因為在應力超過材料屈服極限后產生塑性變形,應變增大,使材料失效,不能正常使用。
當應力超過彈性極限后,進入屈服階段后,變形增加較快,此時除了產生彈性變形外,還產生部分塑性變形。當應力達到B點后,塑性應變急劇增加,應力應變出現微小波動,這種現象稱為屈服。這一階段的上線下限應力分別稱為下屈服點和上屈服點。由于下屈服點的數值較為穩定,因此以它作為材料抗力的指標,稱為屈服點或屈服強度(ReL或Rp0.2)。
a.屈服點yield point(σs)
試樣在試驗過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長(變形)時的應力。
b.上屈服點upper yield point(σsu)
試樣發生屈服而力下降前的上線應力。
c.下屈服點lower yield point(σSL)
當不計初始瞬時效應時屈服階段中的下限應力。
有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現象,通常以發生微量的塑性變形(0.2%)時的應力作為該鋼材的屈服強度,稱為條件屈服強度(yield strength)。
首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形(外力撤銷后可以恢復原來形狀)和塑性變形(外力撤銷后不能恢復原來形狀,形狀發生變化,伸長或縮短)。
所謂屈服,是指達到一定的變形應力之后,金屬開始從彈性狀態非均勻的向彈-塑性狀態過渡,它標志著宏觀塑性變形的開始。
斷面收縮率(percentage reduction of area 、reduction of area)
伸長率和斷面收縮率表示鋼材斷裂前經受塑性變形的能力。伸長率越大或斷面收縮率越高,說明鋼材塑性越大。鋼材塑性大,高性價比的力學試驗機,不僅便于進行各種加工,而且能保證鋼材在建筑上的安全使用。因為鋼材的塑性變形能調整局部高峰應力,使之趨于平緩,以免引起建筑結構的局部破壞及其所導致的整個結構破壞;鋼材在塑性破壞前,有很明顯的變形和較長的變形持續時間,便于人們發現和補救。
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