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金屬材料萬(wàn)能試驗機發(fā)展史

2022-11-14
本文主要講解一下金屬材料萬(wàn)能試驗機發(fā)展史。
材料科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展使各類(lèi)新材料層出不窮,但傳統的金屬材料憑借優(yōu)良的加工性能和使用性能,在實(shí)際應用中仍然占據優(yōu)勢。材料試驗然是獲得金屬材料性能可靠的途徑。
材料試驗機從最早應用于金屬領(lǐng)域開(kāi)始,經(jīng)歷了從小負荷到大量程,從手動(dòng)到自動(dòng),從單一功能到多種控制模式的跨越。

1、金屬材料萬(wàn)能試驗機的發(fā)展為了對材料的靜強度進(jìn)行正確評價(jià),需要設計并制造出其相應的材料試驗裝置。荷蘭物理學(xué)家Petrus V aD Musschenbroek 發(fā)明了世界上最早的拉伸試驗機,其結構類(lèi)似一桿大秤,雖然其測試精度無(wú)法保證,但在當時(shí)是一項偉大的發(fā)明。它的出現標志著(zhù)材料評價(jià)體系的誕生,為現代材料力學(xué)性能測試與評價(jià)技術(shù)奠定了基礎。19世紀中葉,意大利科學(xué)家Galileo為驗證解析法求解構件的安全尺寸而提出了拉伸、彎曲試驗,并設計出最早用砝碼加載的靜力材料試驗機。上述2種試驗裝置通過(guò)對試樣施加簡(jiǎn)單的拉力,得到1個(gè)試驗結果,即材料的抗拉強度,而無(wú)法記錄和觀(guān)察材料的形變與施加載荷的關(guān)系,遠遠不能滿(mǎn)足對材料力學(xué)性能的評價(jià)以及新材料研究與開(kāi)發(fā)的要求,也不能滿(mǎn)足現代工業(yè)發(fā)展的需要。

2、19世紀末以來(lái),隨著(zhù)材料科學(xué)的發(fā)展和試驗技術(shù)不斷革新,靜態(tài)力學(xué)性能測試設備越來(lái)越多。靜態(tài)液壓試驗機在20世紀50年代首先普及,該類(lèi)型試驗機能實(shí)現連續加載,并可記錄載荷-位移曲線(xiàn)。在配置應變引伸儀的試驗機上,還可以測得材料的彈性模量和屈服極限,為研究材料的形變及破壞機理提供了條件。不足之處是既不能控制加載速率,也不能控制形變速率,因此試驗結果的重復性不能保證。由于大多數金屬材料, 其靜態(tài)力學(xué)性能隨著(zhù)加載速率的變化而變化,研究人員在進(jìn)行材料的研究和設計時(shí)需要獲得材料在不同加載速率下的靜態(tài)力學(xué)性能,同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中,工程技術(shù)人員需要及時(shí)獲得準確的材料參數,來(lái)判斷材料是否合格,因此,靜態(tài)液壓試驗機無(wú)論在控制方面,還是在記錄方面既不能滿(mǎn)足材料研究也不能滿(mǎn)足生產(chǎn)檢驗的需要。

3、電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的發(fā)展為試驗機的革新提供了便利條件,各種先進(jìn)的微機控制電子拉力試驗機和電液伺服材料試驗機不斷涌現,通過(guò)計算機不僅可以精確地控制軸向加載速率,而且可實(shí)現3種方式的加載控制,即載荷、位移和應變控制。整個(gè)試驗過(guò)程實(shí)時(shí)采樣、顯示,同時(shí)以數據形式進(jìn)行存儲,試驗結束后可迅速計算出試驗結果,并打印出試驗報告。

4、為了實(shí)現靜態(tài)試驗的完全自動(dòng)化,工程技術(shù)人員又設計出了全自動(dòng)靜態(tài)試驗系統,以德國Zwick等為代表的公司陸續推出全自動(dòng)電子拉伸材料試驗機。該系統配備機械手,使得試驗從試樣裝夾到打印報告的整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)實(shí)現,大大提高了工作效率。

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