Page 54 - 理化检验-物理分册2025年第四期

尹思博，等：双引伸计式和应变计式同轴度测试仪的测量不确定度

精度和材料特性的标准试棒、两对对称布置的高精 敏度符合测试精度的要求。
度引伸计、数据采集系统，以及安装夹具等部分组成 双引伸计式同轴度测试仪在我国现行标准（如
（见图1）。 JJG 139—2014、JJG 475—2008 《电子式万能试验
机》等）中应用广泛，适用于常规拉力、压力和万能
试验机的日常检定与校准；而在美国材料与试验协
会（ASTM）颁 布 的 ASTM E1012-14e1 Standard
Practice for Verification of Testing Frame and
Specimen Alignment under Tensile and Compressive

Axial Force Application中，更加强调通过应变计装
置来评估加载系统与试样的对中性，因此对于高精
度或质量较大的试验机，更倾向采用应变计式同轴
度测试仪。
1.2 应变计式同轴度测试仪
应变计式同轴度测试仪的外观如图2所示， 该装
置通常选用一根经过应变花或应变片布置和标定的
标准试棒，通过测试标准试棒不同截面上的弯曲应
图 1 双引伸计式同轴度测试仪的外观 变与轴向应变来计算同轴度。
1.1.1 标准试棒与测试段
标准试棒的材料一般为优质合金钢或其他弹性
稳定性良好的材料，利用高精度车削、热处理和标定
加工等方式来保证试棒的圆度、直线度等指标满足
相关要求。在试棒的中部或两端预先设置测试段，
便于引伸计的夹持定位和读数 。
[1]
1.1.2 引伸计的安装与对称测试
将两只引伸计（或两对）对称地安装在试棒圆周
面上，呈上下或左右成对分布，以便试棒在加载过程
中进行轴向变形与弯曲变形。当试验机对标准试棒
施加纯拉力且同轴度良好时，试棒的横截面不会产
生明显的弯曲变形；若同轴度偏差明显，则试棒会产
生偏心力矩，导致两侧引伸计记录的应变存在差异。
1.1.3 弯曲百分数的计算 图 2 应变计式同轴度测试仪外观
双引伸计式同轴度测试仪一般通过比较成对引 1.2.1 标准试棒及应变片布置
伸计的变形来获得弯曲变形量，并将其与平均轴向 标准试棒的材料为高强度、高弹性合金钢。在标
变形进行比对，进而求得弯曲百分数。在测试过程 准试棒预先确定的若干个截面上黏贴应变片或应变花。
中，需要逐步增大拉力至若干预定载荷点，分别测得 每个截面至少设置3片应变片，围绕试棒周向呈90°或
该载荷下的弯曲百分数，然后确定试验机的同轴度 120°间隔分布， 以确保能同时测试到各方位的应变。
是否符合JJG 139—2014 《拉力、压力和万能试验机》 1.2.2 测试过程与数据获取
的要求。 在测试过程中，试验机向标准试棒施加轴向拉
这种测试方法的优点是操作相对直观，可直接 力。如果试验机的同轴度良好，则各应变片测得的
读取引伸计示值，便于进行对称差异的比较与记录； 轴向应变基本相同，而弯曲应变接近于零或在某个
缺点是装置结构相对复杂，对引伸计安装的同心度 较小范围内波动；如果存在显著的偏心或弯曲力矩，
与夹具的精确度要求较高，一旦安装偏差过大，测试 则各截面应变会出现明显的差异。通过对各截面应
结果就会产生附加影响。此外，在使用过程中还需 变的加权平均或差值运算，即可推算出标准试棒的
定期对引伸计进行校准与溯源，以确保其量程和灵 实际弯曲应变。

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