作為材料力學(xué)性能測試的重要環(huán)節，拉伸測試在工業(yè)制造、材料研發(fā)等領(lǐng)域都占據著(zhù)重要地位。然而，一些常見(jiàn)的錯誤會(huì )對測試結果準確性產(chǎn)生巨大影響，這些細節你都注意到了嗎？
力傳感器是拉伸測試中的關(guān)鍵組成部分，正確選擇力傳感器至關(guān)重要。一些常見(jiàn)錯誤包括：未校準力傳感器、使用不適當量程的力傳感器、力傳感器老化導致失效等。
根據試樣選擇最合適的力傳感器需要考慮以下因素：
1. 力傳感器量程
基于您測試樣品所需結果的最大和最小力值確定所需力傳感器量程。如塑料樣品，既要測拉伸強度，又要測模量，就要綜合考慮這兩個(gè)結果所處力值范圍來(lái)選擇合適的力傳感器。
2. 精度及精度范圍
力傳感器的精度等級常見(jiàn)的有 0.5 級和 1 級。以 0.5 級為例，通常是指測量系統允許的最大誤差在示值的 ±0.5% 范圍內，而不是滿(mǎn)量程的 ±0.5%，區分這一點(diǎn)很重要。
如 100N 力傳感器，在測量 1N 力值時(shí)，示值的 ±0.5% 就是 ±0.005N 誤差，而滿(mǎn)量程的 ±0.5% 則是 ±0.5N 誤差。
有了精度，并不代表整個(gè)量程全都是一個(gè)精度，一定是有下限的，這時(shí)候就要看精度范圍。
以不同的 Instron 試驗系統為例，6800 系列的力傳感器可以從滿(mǎn)量程到滿(mǎn)量程的 1/1000 滿(mǎn)足 0.5 級精度。
夾具是連接力傳感器和試樣的媒介。如何選擇夾具將直接影響到拉伸測試的準確性和可靠性。從測試表觀(guān)現象看，使用不合適的夾具或錯誤的操作出現的主要問(wèn)題是打滑或斷鉗口。
試樣打滑的顯著(zhù)表現是試樣從夾具中脫出或曲線(xiàn)異常的力值波動(dòng)。另外也可以通過(guò)測試前在接近夾持位置劃線(xiàn)標記，看標記線(xiàn)是否有遠離夾面，或試樣夾持位置齒痕是否出現拖痕來(lái)判斷。
判斷試樣是否打滑的兩種檢測方式
發(fā)現打滑時(shí)，先確認夾持試樣時(shí)手動(dòng)夾具是否擰緊，氣動(dòng)夾具氣壓是否足夠大，試樣夾持長(cháng)度是否足夠。
在操作沒(méi)有問(wèn)題的情況下，考慮夾具或夾面選擇是否合適。例如金屬板材應采用鋸齒夾面而不是光滑的夾面測試，具有大變形量的橡膠采用自鎖緊或氣動(dòng)夾具而不是手動(dòng)平推夾具。
試樣斷鉗口，顧名思義，就是斷在夾持處。與打滑類(lèi)似，需確認對試樣的夾持壓力是否過(guò)大，夾具或夾面選擇是否合適等。
例如，進(jìn)行繩線(xiàn)拉伸測試時(shí)，氣壓過(guò)大會(huì )導致斷在鉗口處，導致強度和伸長(cháng)率偏低；薄膜測試，應當使用橡膠涂層夾面或線(xiàn)接觸夾面，而不是鋸齒夾面，以免損傷試樣，導致薄膜過(guò)早失效。
載荷鏈的對中度可以簡(jiǎn)單理解為力傳感器、夾具、轉接頭和試樣的中心線(xiàn)是否在一條直線(xiàn)上。在拉伸測試中，如果載荷鏈的對中度性不好，會(huì )導致測試樣品在加載過(guò)程中受到額外的偏斜力，受力不均勻，影響測試結果的真實(shí)性。
載荷鏈對中狀態(tài)（左一：良好的對中度；右二：載荷鏈不在一個(gè)軸線(xiàn)上，試樣彎曲）
試驗開(kāi)始前，應先檢查并調整除試樣以外的載荷鏈對中性。之后每次夾持試樣時(shí)，注意試樣幾何中心與載荷鏈的加載軸線(xiàn)的一致性?？蛇x擇與試樣夾持寬度接近的夾面寬度，或安裝試樣對中裝置，以便定位與提高夾持重復性。
試樣夾持狀態(tài)
（左：試樣夾偏；右：試樣幾何中心與載荷鏈的加載軸線(xiàn)的一致性）
試樣寬度與夾面寬度接近的夾持狀態(tài)
采用試樣對中裝置進(jìn)行試樣定位夾持
材料在拉伸測試過(guò)程中會(huì )發(fā)生變形，應變（變形量）測量常見(jiàn)的錯誤包括應變測量源選擇錯誤、選擇不適當的引伸計、引伸計安裝不當、校準不準確等。
應變源的選擇要基于試樣的幾何尺寸、變形量、所需測試結果。
比如要測塑料和金屬的模量，采用橫梁位移測量會(huì )導致模量結果偏低，這時(shí)需要兼顧試樣標距，所需行程選擇合適的引伸計。
對于長(cháng)條形箔材、繩線(xiàn)等試樣，則可采用橫梁位移測量其伸長(cháng)率。不論是采用橫梁還是引伸計，在進(jìn)行拉伸測試前，確保機架和引伸計經(jīng)過(guò)計量非常重要。
同時(shí)，也要確保引伸計的正確安裝。不宜太松，導致測試過(guò)程中引伸計打滑，或太緊，導致試樣斷在引伸計刀口處。
數據采樣頻率往往會(huì )被忽略。采樣頻率低，可能導致關(guān)鍵的測試數據丟失，影響結果的真實(shí)性，如未采集到真正的最大力，導致最大力結果偏低。采樣頻率過(guò)高，則會(huì )過(guò)度采樣，造成數據冗余。
根據測試需求和材料特性選擇合適的采樣頻率。一般規則為采用 50Hz 采樣頻率。但對于快速變化的值，應采用更高的采樣頻率記錄數據。
不同采樣頻率的測試曲線(xiàn)
（左：低采樣頻率；右：高采樣頻率）
尺寸測量錯誤包括不測量實(shí)際試樣尺寸、測量位置錯誤、測量工具錯誤和尺寸輸入錯誤等。
做測試時(shí)，不應直接采用標準試樣尺寸，而是實(shí)際測量，否則可能導致應力偏低或偏高。
不同的試樣類(lèi)型和尺寸范圍，對尺寸測量裝置的試驗接觸壓力和精度要求不同。
一個(gè)試樣往往要測量多個(gè)位置的尺寸進(jìn)行平均或取最小值，在記錄、計算和輸入過(guò)程需多加注意，避免出錯。建議采用自動(dòng)尺寸測量裝置，測量的尺寸自動(dòng)輸入軟件并進(jìn)行統計計算，避免操作錯誤的同時(shí)，提高測試效率。
自動(dòng)尺寸測量裝置
硬件沒(méi)問(wèn)題，不代表最終的結果就是對的。各類(lèi)材料的相關(guān)標準對測試結果會(huì )有具體的定義和試驗說(shuō)明。
軟件中的設置應基于這些定義和測試流程說(shuō)明進(jìn)行，如預加載，測試速率，計算類(lèi)型的選擇和具體參數設定等。
除了以上和試驗系統相關(guān)的常見(jiàn)錯誤，試樣制備、測試環(huán)境等也對拉伸測試有重要影響，需予以重視。
關(guān)注細節，才能更準確地獲取材料的力學(xué)性能數據，為工業(yè)制造和科研提供可靠的支持。您還有哪些關(guān)于拉伸測試的問(wèn)題或經(jīng)驗分享，歡迎在文末留言。
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