拉力试验机的历史发展背景

拉力试验机的历史发展明细
拉力试验机的发展在国内最早起源于60年代初期，当时国内分为几大区域也就是那时候的国营企业，发展到今天拉力试验机随处可见，今天本文作者将细说拉力试验机的发展。

一、为什么会有拉力试验机的出现：
工业生产中各种材料、零部件、构件以及整机或整个建筑物等都需要经过试验才能确定它们的力学性能。

在了解了这些性能以后才能使设计合理、使用可靠。

经过试验才能确定产品性能的优劣。

因此，拉力试验机在国民经济中占有相当重要的地位，它的发展水平在某种程度上反映了一个国家工业发展的水平。

随着国民经济的发展，对试验机的要求愈来愈高。

由于电业控制系统具有出力大、响应快的优点，它既具有电气控制的灵活性、快速性和较高的控制精度，又有液压控制的大功率操作能力，还能喝计算机联接以进行各种复杂的控制和数据处理，所以应用很广泛。

因此电液控制在试验机中获得愈来愈多的应用。

为了使有关人员对试验机的电液控制系统有所了解。

本书介绍了试验机的电液控制系统的基本原理和主要元件，以及系统的结构
设计、调试和维护等。

二、拉力试验机的应用和发展：
电液控制的拉力试验机主要有动静万能材料试验机、疲劳试验机、结构试验机、激振器和冲击试验机等。

最早使用的试验机是材料试验机，材料试验机在初期是机械式的。

如英国早在1880年已生产了杠杆重锤式材料试验机，在1908年又生产螺母、螺杆加载的万能试验机。

这些试验机可进行材料的拉伸、压缩、弯曲和扭转等试验，但它们的结构复杂、体积庞大、操作繁琐，只能进行静态试验，目前已被淘汰。

约在90年前，瑞士的Amsler公司开发了液压万能试验机，它利用液压油的压力对试件加载。

这种试验机操作方便、作用力大、结构简单、体积紧凑，至今这种试验机仍在生产和使用。

它能进行各种静态试验，但在加载的过程中不能进行控制。

在加载情况不同时所测得的数据将有差别。

因此，目前国际上和我国的试验标准都规定了试验时需在恒速率、恒负载速率和恒变形速率控制下进行试验，在这种情况下，原有的液压万能试验机已面临更新换代的命运。

国外已开发了在它原有的基础上增加电液控制部分的电液控制液压万能试验机。

这种试验机能满足试验标准所规定的要求。

国内各试验机厂也在积极进行开发。

在液压万能试验机出现的同时，在原有双螺母、螺杆试验机的基础上还发展了电子万能试验机。

这是用伺服电机控制，经减速器减速后驱动二根螺杆转动，相应的螺母使横梁移动，从而对装在横梁及底座上的试件施加。

这种试验机调速范围广、精度高。

但由于伺服电机容量的限制，在大负载下工作较困难。

电液控制液压万能试验机的精度和调速范围虽然都比电子万能试验机略差些，但价格低，能承受的负载大。

因此，这两种类型的试验机各有所长。

早在18660年，A.Wahler就提出力学性能的试验，除进行静态性能试验外，还应进行动态的---也就是疲劳性能的试验。

最初的疲劳试验机是将试件作回转运动，用偏心轮及砝码加载进行疲劳试验。

以后有些疲劳试验机将砝码改为弹簧加载，虽然可使结构略为紧凑，但这种疲劳试验机作用力小、改变频率及幅值都较困难。

因此，这种原理的疲劳试验机目前已很少采用。

做疲劳试验目前大多采用电磁谐振式疲劳试验机或电液伺服控制的动静万能试验机。

电磁谐振式疲劳试验机作用力较小，只能进行高频的正弦运动，用途较狭。

而电液伺服控制的动静万能试验机，作用力大，既能进行动态的高周疲劳、程序控制疲劳和低周疲劳试验，也能进行静态的恒变形速率、恒负载速率和各种常规的力学性能试验，还可以进行断裂力学试验，根据需要也可以进行部分振动和
冲击的试验。

这是其他形式的试验机所不能比拟的，因此这种试验机得到了广泛的应用。

近年来发展很快。

已形成系列产品，并在此基础上开发出了各种其他特殊用途的试验机。

振动台开发的历史比材料试验机要迟得多，由于航空、航天方面对振动试验的要求，在第二次世界大战前才开始研制。

最初的振动台是机械式的，负载重量只有几十kg，频率为0.8-10Hz左右。

以后随着航空、航天、原子能、建筑、机电设备、兵器、轻工等各方面的需要，小到几kg重的饼干箱，大到成千吨的原子能反应堆、建筑模型等，都要在振动台上进行试验。

这样，各种形式的振动台越来越多，机械的、电动和电液的都有所开发和应用。

机械式的应用面积狭，只能进行正弦信号试验，频率范围也较低，一般在较小的行程及负载情况下使用。

电动式振动台得频率范围较高，能任意改变试验波形，波形失真较小，因此应用较广泛，但在较低的频率；或较长的行程；或很大的负载情况下使用较困难，虽然也曾生产过20t的电动式振动台，但行程不能太长而且体积庞大，使用不便，因此目前在负载大时一般都不用电动振动台而采用电液振动台。

电液振动台的作用力大，可以在较低的频率、较长的行程下工作，能任意改变试验波形，在需要很大作用力时，由于体积较小，还可以用几个液压缸并联工作，但它的频率范围比电动振动台略低，波形失真也比电动振动台略大些。

对整机或大型构件，如飞机、机车、机械设备、海洋工程、原子能装置及水坝、建筑物等，除进行振动试验外，还要进行疲劳试验，这种被试对象体积较大，有时还需要多点加载，若采用电液控制的疲劳试验机进行试验，则体积将非常庞大，国外曾做过30MN的大型它的体积虽很大，但被试件的大小还是有限，因此目前大多采用多点加载装置，这种装置使用多个可以分别安装的激振器，根据试验的要求，安装在试件的各作用点上，如整架飞机最多可达100个点同时加载进行试验。

激振器也有电动和电液两种，它们各自的特点和振动台相似。

本书就是针对上述各种试验机中应用的电液控制系统作较详细介绍。

什么是拉力试验机
本章主要是介绍什么是拉力试验机，拉力试验机的应用以及拉力试验机的发展。

本章是根据拉力试验机专家多年经验总结而出。

1、拉力试验机拉伸试验：
是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。

利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、
比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。

金属拉伸试验的步骤可参见ASTM E-8标准。

塑料拉伸试验的方法参见ASTM D-638标准、D-2289标准(高应变率)和D-882标准(薄片材)。

ASTM D-2343标准规定了适用于玻璃纤维的拉伸试验方法；ASTM D-897标准中规定了适用于粘结剂的拉伸试验方法；ASTM D-412标准中规定了硬橡胶的拉伸试验方法。

拉伸试验又可称拉力试验。

2、拉力试验机：
测定材料在拉伸载荷作用下的一系列特性的试验，又称抗拉试验。

它是材料机械性能试验的基本方法之一，主要用于检验材料是否符合规定的标准和研究材料的性能。

3、拉力试验机性能指标：
拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。

强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。

材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。

产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS(帕)表示。

工程上有许多材料没有明显的屈服
点，通常把材料产生的残余塑性变形为0.2％时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2 表示。

材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb(帕)表示。

4、拉力试验机塑性：
是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。

延伸率又叫伸长率,是指材料试样受拉伸载荷折断后,总伸长度同原始长度比值的百分数,用δ表示。

断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数，用ψ表示。

5、拉力试验机曲线：
条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。

此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。

6、拉力试验机试验方法：
拉伸试验在材料试验机上进行。

试验机有机械式、液压式、电液
或电子伺服式等型式。

试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。

钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。

试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。

7、拉力试验机试验时
试验机以规定的速率均匀地拉伸试样，试验机可自动绘制出拉伸曲线图。

对于低碳钢等塑性好的材料，在试样拉伸到屈服点时，测力指针有明显的抖动，可分出上、下屈服点(和)，在计算时,常取。

材料的δ和ψ可将试验断裂后的试样拼合，测量其伸长和断面缩小而计算出来。

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