Page 60 - 理化检验-物理分册2022年第十二期

程柄午, 等: 拉伸试验机的刚度修正

为定值。但是在实际试验过程中, 研究对象为试样
平行段, 但平行段两端过渡弧的微小塑性变形会对
第二部分的整体刚度产生一定影响, 在达到规定塑
时, 过渡弧的塑性变形对整体刚度
性延伸强度 R p 0.2
不会有太大的影响。
式( 5 ) 可近似写为
de dF
v c= L c+ ( 6 )
dt C m dt

ISO 6892-1 : 2016 Metallic Material-Tensile
图 2 刚度曲线 2 ( 1 试验机)
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Testin g 中刚度的计算公式为
m · S 0
C m = ( 7 )
v c
̇ -L c
e
为试
式中: m 为应力 - 应变曲线上给定点的斜率; S 0
e
样的原始横截面积; ̇ 为试样的应变速率。
在拉伸试验进行中的某一时刻, 有
dF
dε
C m = ( 8 )
dS / d t
#
dε / dt -L c 图 3 刚度曲线 3 ( 1 试验机)
式中: ε 为应变; S 为横梁位移; t 为时间。 加, 达到一个定值时, 刚度保持不变。
化简可得 在屈服力范围内进行线性拟合, 取 3 次平均值,
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dF 得到采用万向节螺纹连接工装( 1 试验机) 时的系
C m = ( 9 )
dS -L c d ε 统刚度 C m 为 30552N / mm 。使用同样的方法, 可
计算区间选择被测试样的弹性阶段, 在试样与 得到采用平推夹持螺纹工装( 2 试验机) 时的系统
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试验机系统变形均为弹性变形的情况下, 能较为准
刚度 C m 为 92279N / mm 。
确地计算拉伸试验机系统的刚度。
横梁位移速率修正
采用 316L 不 锈 钢 棒 材 和 两 台 电 子 拉 伸 试 验 2 连续屈服点 R p 0.2
机, 分别用万向节螺纹连接工装( 1 试验机) 和平推
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2.1 前置试验
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夹持螺纹工装( 2 试验机) 对刚度进行计算。对 1
将 316 不锈钢加工成标准圆棒拉伸试样, 直径
试验机进行系统刚度分析, 结果如图 1~3 所示, 取
为 10mm , 平行段长度为 60mm 。使用系统刚度较
3 次刚度的平均值。 好的试样连接方式( 2 试验机), 采用应变速率控制
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方法( 闭环控制, 应变速率设定为0.000 25s ) 与等
-1
效计算的横梁位移速率控制( 开环控制, 横梁位移速

率设定为0.9mm / min ), 得到应变速率控制的力 - 时
间曲线如图 4 所示, 横梁位移速率控制的力 - 时间曲
线如图 5 所示, 横梁位移速率控制的应变 - 时间曲线
如图 6 所示。
在 1 试验机上再进行一次横梁位移速率控制
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拉伸试验, 横梁位移速率设定为 0.9mm / min , 得到
图 1 刚度曲线 1 ( 1 试验机) 横梁位移速率控制的力 - 时间曲线如图 7 所示。横
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由图 1~3 可知: 随着拉力的增加, 曲线的斜率 梁位移速率控制的应变 - 时间曲线如图 8 所示。
逐渐增大, 即随着试验机各部分以及试验工装之间 进行以上两次试验时, 设定的横梁位移速率均

连接缝隙的消失和万向节的张紧, 试验机的刚度增 为 0.015mm / s 。由图 6 , 8 可知: 1 与 2 两台拉伸
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