試驗機的選購與使用（七）

  彈性模量求不準的原因及解決方法 任何的機器，設備都是由各種材料構成，要使機器，設備安全，可靠的工作，組成機器設備的各零部件，就必須工作在彈性范圍之內而彈性模量就是反應材料彈性階段性能的最重要指標之一。因此準確的求取材料的彈性模量非常重要。但遺憾的是，在眾多的材料力學(xué)性能的指標中，彈性模量是少有的幾個(gè)不易準確求取的指標之一。試驗機生產(chǎn)廠(chǎng)家專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員長(cháng)期從事材料試驗機的研發(fā)工作，對這一問(wèn)題進(jìn)行了深入研究和理論分析，揭示了產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因并給出了問(wèn)題的解決辦法。

  產(chǎn)生彈性模量測量誤差的原因很多，但歸納起來(lái)大概可以分為材料試驗機選型，試驗機本身和使用三類(lèi)問(wèn)題，下面按分類(lèi)逐個(gè)進(jìn)行分析。（1）試驗機選型不合理 按照彈性模量的定義及標準給出的算法，彈性模量的計算公式為E=（?F/s）/（?L/L）式中：?F-軸向力的增量 s-試樣原始橫截面積 ?L-軸向變形增量 L-變形標距  顯然彈性模量是一個(gè)復合函數，式中的任何一個(gè)參數的不準確都會(huì )導致結果的不準確。而這些參數都是通過(guò)試驗機取得的，試驗時(shí)試驗機選取的不合理就會(huì )導致這些參數的不準確。

a）懸臂梁沖擊試驗機精度太低 目前試驗機準確度級別按照有關(guān)試驗機有關(guān)國際標準大約分為0.5級、1級、2級、3級四種情況，在近幾年2，3級的試驗機已經(jīng)禁止生產(chǎn)，但許多早年生產(chǎn)的該級別試驗機，社會(huì )上還有部分數量仍在使用，另外還有一些出廠(chǎng)時(shí)在0.5級，1級的試驗機，因為各種原因，準確度級別已下降為2級甚至3級。特別要引起注意重視的是試驗機的精準指標中，大部分的試驗機變形性能都未做長(cháng)期的跟蹤校準，準確度一般都較差，用這樣的試驗機當然得不出高精度的數據。由于彈性模量的測量要求高，因此試驗力的準確度低的話(huà)，所取得的彈性模量準確度會(huì )更低。

b）未配置變形規（最常見(jiàn)的拉伸實(shí)時(shí)用引伸計），而使用位移來(lái)求彈性模量，這在壓縮試驗中較普遍。眾所周知材料在彈性范圍內的變形量是很小的，而位移的測量范圍是很大的，因而它的小信號測量精度很低。另外使用位移時(shí)還會(huì )產(chǎn)生許多附件誤差，如滑移，整機變形等，使得位移值完全不能反應試樣的真實(shí)變形。同時(shí)由此試樣夾持部分也會(huì )產(chǎn)生變形，使得標距無(wú)法準確確定，同時(shí)對部分試樣來(lái)說(shuō)其試樣橫截面也就難以確定。這樣在計算彈性模量的四個(gè)參數中，有個(gè)三個(gè)存在極大誤差，結果也就可想而知了。所以要求取彈性模量一定要配置相應的變形規。需要特別強調的是一般的試驗機在選購配置時(shí)，大部分會(huì )選配測量拉伸變形的引伸計，但很少有人會(huì )選配測量壓縮實(shí)驗的變形規，不得已在做壓縮彈性模量試驗時(shí)，基本都采用了位移代替的方法，這是很不正常的的現象，應力求避免。

c）選用的引伸計量程太大，甚至用測量塑料薄膜，橡膠延伸率的大變形測量裝置求取彈性模量。 引伸計最主要的用途就是用來(lái)求取彈性模量及非比例應力。對于絕大多數材料來(lái)說(shuō)這時(shí)材料的變形量一般都不會(huì )很大，根據統計，對于標距50mm來(lái)說(shuō)，95%的材料的這一變形值在5mm以?xún)?，但事?shí)上卻有95%以上的配置選用了10mm以上測量范圍的引伸計，許多達到了25mm。引伸計的量程越大，小信號的測量精度就越低，這樣就人為的加大了變形誤差，影響了彈性模量的求取精度。更有甚者，在塑料拉伸試驗中，經(jīng)常會(huì )有人使用求取延伸率的大變形裝置來(lái)求取彈性模量，這是完全錯誤的。一般來(lái)說(shuō)，大變形裝置根本就不能用它來(lái)測量20mm以下的變形。因為第一，它的分辨率太低，大約在0.04mm的數量值。第二，它一般為兩路數字信號差動(dòng)輸出，必然導致小信號變形測量局部線(xiàn)性度降低。第三，它采用間接測量方法，會(huì )產(chǎn)生許多不確定的誤差，使得小信號的測量重復性很差，從而導致彈性模量精度很差，重復性低。因此絕對不能用大變形來(lái)求取彈性模量，而應配備專(zhuān)用引伸計，以精度求取彈性模量值。