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电子万能材料试验机力传感器受力方向的分析

信息来源:www.kldsyj.com发布时间:2016-05-15

 电子万能材料试验机采用机电一体化设计,主要由力传感器、伺服驱动器、微处理器、计算机及彩色喷墨打印机构成。采用高精度伺服调速电动机可设置无级试验速度,各集成构件间均采用插接方式联接1.使用电子万能材料试验机做试验时,习惯以试样为研究对象,对试样进行材料性能分析。对试样材料性能试验结果的分析,是建立在明确试验机力传感器的测量不确定度分析基础之上的。因此,准确、可靠、合理地分析试验机力传感器的受力就显得尤其重要。

  2ZWICK/Z100型电子式万能材料试验机的加载方式ZWICK/100型电子式万能材料试验机力传感任秋(1972―),女,大学本科学历,主要从事轮毂专用夹具的设计与开发工作。

  所示为Z100型试验机试验及检定示意图,中,1代表试验机上夹具;2代表试验机下夹具;代表试验机力传感器;4代表试验机移动加载横梁;5代表试验机本体;6代表检定用标准传感器。

  上夹具(1)底座固定于试验机本体(5)框架的顶部;下夹具(2)紧固于移动横梁(4)的顶部;力传感器(3)位于加载横梁(4)的下面。

  做拉伸试验时,加载横梁沿着试验机铅直方向向下移动,即与重力加速度方向一致。如果以试件为研究对象做受力分析,试件受到与加载横梁向下移动方向一致的拉力作用;此时若对力传感器进行受力分析,力传感器受到试样的反作用力圹1,方向与重力加速度方向相反。显然,做试样拉伸试验时,试样、力传感器均受拉向力。

  3Z100型试验机做标定时的力标准器连接方式由于Z100型试验机力传感器(3)位于加载横梁(4)的下面,做标定时,外部检定机构直接将标准测力仪(6)放置于试验机底部平台上,使得试验机力传感器与标准测力仪直接串联,然后让加载横梁向下移动,既沿着重力加速度方向移动。此时,对标准测力仪做受力分析,可以得出,测力仪受到来自横梁加载的外力巧作用,其方向与重力加速度方向致,指向标准测力仪内部,可以判定为压向力;对力传感器做受力分析,由于力传感器位于标准测力仪与加载横梁之间,且标准测力仪相当于止端,所以力传感器受到横梁施加的外力F%,其方向与重力加速度方向一致,数值上圹2=.通过受力分析,可以得出,此种状态下标定力传感器实际上是在做力传感器的压向标定,虽然同样是加载横梁向下移动加载,但是力传感器在此种状态下与拉伸试验时的受力状态是完全不同的。

  因此,某外部检定机构在对Z100型试验机做标定时,常错误地认为横梁移动方向就是力传感器的受力方向,即误将压向标定结果作为拉向标定结果出具检定报告。表1为某计量机构出具的检定结果,表明该计量检定机构没有严格按照G475- 2008电子式万能试验机对Z100型试验机进行标定。

  表1Z100型试验机检定结果测量标准编号:00281XQC测量标准有效期检定结果最大试验试验力(N)示值相对误差重复性4岛津AGX型电子式万能材料试验机的加载方式所示为岛津AG-X型试验机试验及检定示意图,中,6代表检定用标准传感器;7代表试验机上夹具;8代表试验机下夹具;9代表试验机本体;10代表试验机力传感器。

  上夹具(7)紧固于移动加载横梁的底部,下夹具(8)则固定在试验机本体(9)上,试验机力传感器(10)固定于移动加载横梁的顶部。

  做拉伸试验时,加载横梁沿着试验机铅直方向向上移动,即与重力加速度方向相反。如果以试件为研究对象做受力分析,试件受到与加载横梁向上移动方向致的拉力F3作用;此时若对力值传感器进行受力分析,力值传感器受到试样的反作用力F'3,方向与重力加速度方向一致。显然,做试样拉伸试验时,试样受拉向力,方向向上;而力传感器受试样施加的压向力,方向向下。

  5AG-X型试验机做标定时的力标准器连接方式岛津AG-X型试验机力传感器位于加载横梁(4)的顶部,做检定时,第三方检定机构将标准测力仪装夹在上下夹具之间,如所示。

  拉向检定过程中,加载移动横梁向上移动,即与重力加速度方向相反。此时,以标准测力仪为研究对象做受力分析。可以得出,标准测力仪受到加载横梁施加的力F3作用,其作用方向与重力加速度方向相反,指向标准测力仪外侧,可以判定标准测力仪受拉向力。

  当以试验机力传感器为研究对象,进行受力分析时,力传感器受到标准测力仪施加的反作用力作用,其方向与重力加速度一致。可以得出,力传感器受压向力作用,其方向指向力值传感器内侧,可以判定力值传感器受压向力。

  当AG-X型试验机做压向检定时,需要将上夹具(7)、下夹具(8)部分拆除,只保留夹具基座,将标准测力仪放置于夹具基座之间。当加载横梁向下移动时,标准测力仪受到加载横梁施加的向下压力P4作用,其方向与重力加速度方向致,指向标准测力仪内部,可以判定标准测力仪受压向力;此时,以力传感器为研究对象,做受力分析,可以得出力传感器受到标准测力仪施加的反作用力圹4作用,其方向与重力加速度方向相反,且指向力传感器外侧,可以判定力传感器受拉向力。

  表2为某计量机构出具的检定结果,外部检定机构在对AG-X型试验机做检定时,明确了试验力方向,但是其试验力是针对标准测力仪做的分析,而针对试验机的力传感器而言,试验力方向与标准测力仪的试验力方向却是完全相反的。

  表2AG-X型试验机检定结果测量标准编号:00281XQC测量标准有效期检定结果最大试验试验力示值相对误差重复性(拉向)(压向)6Z100型与AG-X型试验机检定时的结论通过上述分析可以得知,Z100型与AG-X型电子式万能材料试验机检定时给出的试验力方向与试验机力传感器的试验力方向是相反的。

  而针对试验机的力值校准部分,两个试验机生产厂家都提供了拉向、压向的力校准程序。通过分析,可以得出文中涉及到的试验机,其力值校准程序中的拉、压向校准系数均以标准测力仪为参照对象,受力方向为标准测力仪的受力方向。电子万能材料试验机力

  可以这样认为,当需要对试验机力传感器进行拉向校准时,选择试验机运行软件的拉向校准选项,此时标准测力仪受力状态为受拉向力,尽管试验机的力值传感器受到压向力作用;当需要对试验机力传感器进行压向校准时,选择试验机运行软件的压向校准选项,此时标准测力仪受力状态为受压向力,尽管试验机的力值传感器受到拉向力作用。

 


 



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