Page 26 - 理化检验-物理分册2021年第四期
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黄 星, 等: GB / T228.1-2010 中试验速率控制的实践与思考

            最低速率差一个数量级, 这似乎违背了减小测量不确                           制方式是一种自适应的方式, 满足于各种不同尺寸的
            定度和提高各试验室数据可比性的基本原则。因此,                            试样和不同刚度的试验机任意组成的系统。

                                  -1  的应变速率, 根据材料已                 如此一来, 方法 A2 和方法 B 从形式上是接近
            建议统一按照0.00025s
            知的弹性模量, 推算出所需的应力速率作为引导。例                           统一的, 既能够解决这两种形式现存的柔度修正问

            如, 碳钢按照( 50±20% ) MPa的应力速率进行引导,                    题, 又能够在实际控制速率上接近设定值, 因此采用
            在弹性段快要结束时切换为即时速率的夹头位移, 然                           两种方法得出的试验结果具有可比性。
            后按照这个位移速率拉伸至屈服结束。                                 6  基于应变速率的试验速率控制方式( 方法
                 笔者建议, 将方法 B 改为基于应力速率引导的
                                                                  A1 )
            试验速率控制方式。

                                                                   GB / T228.1-2010 讨论稿中的最新规定,“ 除
            5  基于应变速率估算和横梁位移控制方法                               非另有规定, 否则可以用任何方便的试验速率达到
                ( 方法 A2 )
                                                               相当于预期屈服强度一半的应力”。也即是在弹性
                 方法 A2 从控制上来说, 是一种最简单的速率                       段的前半段可以用任何控制方式进行试验, 这一点
            控制方法, 其控制信号反馈元件为拉线编码器( 一般                          和方法 B 完全统一。后半程的弹性段直至屈服结
            用于液压机) 或者是伺服电机内置的编码器, 这两种                          束, 对于连续屈服的试样, 应全程采用应变控制或采
            元件换算出的位移分辨力高, 抗干扰性能好, 且不存                          用换算的横梁位移控制, 进入硬化段后转为换算的
            在用引伸计夹持不当引起的滑移导致的变形突变对                             横梁位移    [ 3 ] 。对于不连续屈服的试样, 则应按照方
            控制带来的失控风险, 反馈信号的质量好。而执行                            法 A2 进行试验。这样方法 A1 的适用范围比较狭
            元件采用大致稳定的阀开度或者固定的伺服电机转                             窄, 只有连续屈服的试样才应进行屈服结束前的全
            速即可实现。因此, 各试验机厂家均可较好地实现                            程应变控制。在实际的工程检测中, 客户送样数量
            该方法, 各试验室也因为该方法性能稳定而乐于使                            有限, 且难以判断是否连续屈服, 按照讨论稿附录 F
            用。但该方法的最大问题是柔度的修正, 而柔度似                            的方式去估算补偿横梁位移也不现实。严格来说,
            乎又难以修正, 这就给实际应用带来了一定的麻烦。                           要想完全符合标准的唯一选择是方法 B 。
                 在某省建工系统组织的试验室能力验证中, 作                             比较上述 3 种速率控制方法, 方法 A1 应变速
                                                               率控制精度最高, 方法 A2 为开环控制, 应变速率与
                                               -1  换算的横
            业指导书建议的速率是按照 0.00025s
            梁位移速率, 这导致实际的应变速率大大低于标准                            设备柔度有关, 方法 B 要求最为宽泛, 因此应变速
            所 要 求 的 速 率。 某 些 试 验 室 按 照 日 常 所 用 的               率的控制精度最低, 具体见表 1 。
            20mm · min ( 试验室按照经验估测设置) 测得值                     7  关于控制速率切换时机问题

                       -1

                                                        -1
            是正常的, 而严格按照作业指导书通过0.00025s

            换算出的 3mm · min 所得的结果出现了结果偏小                            在 GB / T228.1-2010 的 10.3.2 款中规定, 上

                               -1
                                                                                          ,
            离群的情况。柔度修正又没有可行的依据, 因为无                            屈服强度或规定延伸强度( R p R t           和规定残余延伸
                                                                      ) 的测定采用速率为基于引伸计反馈的应变
            法得到柔度值这个参数, 只能给出粗略经验值。而                            强度 R r
                                                               速率 ̇ , 从文字来看就是存在错误的。有上屈服强
            不修正则可能导致实际应变速率过小而结果超差。                                 e Le
                                                               度的肯定是不连续屈服试样, 既然不连续屈服那就
                 笔者认为可以按照方法 B 的 思路, 将 方法 A2
            变为基于应变速率引导的试验速率控制方式。建议                             应该采用平行长度估计的应变速率 ̇ 进行控制。因
                                                                                             e Lc
                                                               此, 具有连续屈服特征试样在执行方法 A1 进行试验
                               -1  的推荐应变速率, 对试样的
            统一按照 0.00025s
            弹性段进行应变控制作为引导, 在弹性段快要结束                            时, 在弹性段直至规定延伸强度等测定完成采用引伸
            时切换为即时速率的夹头位移, 然后一直按照这个                            计反馈的速率进行控制, 随后切换成横梁位移速率完
            位移速率拉伸至屈服结束。通常, 在试样拉伸至快                            成后续试验。具有不连续屈服特征试样在执行方法
            要进入屈服时, 试验机间隙和楔形钳口的滑移等基本                           A2进行试验时, 在弹性段直至屈服结束采用平行长
                                                                                       e Lc=0.00025s ) 换算
            结束, 屈服时力值的变化不大, 试验机的刚度在此时                          度估计的应变速率 ̇ ( 推荐 ̇                       -1
                                                                               e Lc
            变化较小。因此, 进入屈服后的应变速率会较为接近                           的 横 梁 位 移 速 率, 在 进 入 硬 化 段 后 切 换 成 ̇
                                                                                                       e Lc =

            设定值( 相对于不做刚度修正的试验机而言), 这种控                        0.0067s -1  换算的横梁位移速率完成后续试验。
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