主题：【分享】如何选择引伸计及应用

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电子引伸计

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发表于：2014/01/20 10:12:34 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

1 引言

在材料力学性能测试过程中，应力与应变是相互依存的。任何材料，只要受到应力，就一定产生应变；只要产生应变，其一定受到了应力。引伸计就是能精确测定材料在特征应变条件下的应变数据，并且具备较高分辨率与较高准确度的应变测试仪器。引伸计不同于传统应变测试中常用到的应变片，它可以长期重复使用，并可以根据使用条件和使用要求，选择不同规格和量程，还能测量应变片不能涉及的超大应变——试样塑性变形的测试。更重要的是，引伸计性能稳定、准确度高，可以实现计量溯源。

2 引伸计的分类

引伸计是测量构件及其他物体两点之间变形的一种仪器，通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。在实际应用中，引伸计的种类很多，主要由以下分类方式；

按工作原理分：机械式引伸计和电子式引伸计。机械式引伸计，是由指针或光标直接指示位移示值，如百分表式、杠杠式、光学式引伸计；电子式引伸计、采用电子元件构成，如电阻应变式、电感式引伸计、电容式、光栅式、激光式、非接触式（视频激光）等。

按装夹方式分：人工装卡引伸计和自动引伸计。人工装卡引伸计为常用引伸计，是由试验人员将隐身装卡在试验之上进行试验；自动引伸计为机电一体复合式自动引伸计，与试验主机为一整体机构，由程序设定计算机控制，进行装卡、打开引伸计。全自动引伸计主要用于大量同类试样的大规模校验。

按量程分：小变形引伸计和大变形引伸计。小变形引伸计，一般应用于5mm变形以下，或更小的变形量；大变形引伸计，一般应用于20mm至500mm（或更大）的变形量，大变形引伸计主要用于测试特定要求硬化指数n或试样延伸率。

按标距分：小标距引伸计、普通标距引伸计和大标距引伸计。

按用于环境分：低温引伸计和高温引伸计。

按试验加载方向分：拉伸引伸计、压缩引伸计、拉压双向引伸计和扭转引伸计。

按测量方式分：接触式引伸计和非接触引伸计。其中，接触式引伸计包括单向引伸计和双向平均引伸计；非接触式引伸计包括视频引伸计和激光引伸计。

3 引伸计的选择

引伸计的选择要根据测试对象的应用要求来确定，归纳起来，主要包括弹性变形范围的测试、弹塑性变形范围的测试和塑性变形范围的测试三个方面。

3.1 用于弹性变形范围测试的引伸计选择

主要指弹性模量E测试，必须选择高精度引伸计，测量0.01应变范围内必须保证准确度。但是要考虑试验机不同轴度的影响，最好选择双向平均引伸计。

3.2 用于弹塑性变形范围测试的引伸计选择

主要指从弹性变形至屈服阶段范围内的应变测量。对于塑性试样应测试拉伸屈服应力σ_y、χ%应变拉伸应力σ_χ、拉伸应变ε、拉伸屈服应变ε_y等数据；对于金属试样应测试非比例延伸强度R_p0.2、规定总延伸强度R等数据。

3.3用于塑性变形范围测试的引伸计选择

主要指从弹性阶段拉伸直至较大塑性变形范围，或以至拉断的变形测量。对于塑料试样应测试拉伸断裂应变ε_Ｂ、拉伸强度应变ε_Ｍ、拉伸标称应变ε_t、断裂标称应变ε_tB、拉伸强度标称应变ε_ｔＭ等数据；对于金属试样应测试拉伸硬化指数ｎ、相关延伸率Ａ系列数据。

４引伸计的应用

引伸计主要应用于材料的力学性能测试中，测定能表征相关材料在特征应变条件下所对应的应变数据。

在测试过程中，通过精确测试试验所得的应力－应变曲线，以获得试验方法标准中所要求的相关应变条件下的强度指标。根据被测材料的质地特征，引伸计一般应用于塑料材料和金属材料应变数据的测试。这两种测试根据材料的特性以及定义的提法上的差异，其要求测试的项目会有所不同。塑料材料包括：拉伸屈服应力σ_ｙ、χ％应变拉伸应力σ_ｘ、拉伸弹性模量Ｅ_ｔ等数据的测试；金属材料包括：非比例延伸强度Ｒ_p0.2量Ｅ数据以及延伸率的测试，同时必须保证相关技术要求。

根据虎克定律，阶段应是线性的，应该为一条直线。为什么会有这样的差异？通过对曲线的分析，当将两条曲线合成时，即为一条标准的直线。这证明引伸计的测试是正确的，差异实质上是试验机拉力系统的不同轴度引起的。因此，可得出如下结论：

（１）试验机的不同轴是永恒的，只是不同轴程度的大小。

（２）试样受力后，两相对方向应变量之和是相等的。

同时应注意，作为普通拉力试验机，如采用楔型夹持装置或挂钩式夹具，每次装卡试样的同轴度都是有差异的，只是在某一范围。如果由不同操作人员操作，其波动范围会更大。

作为弹性模量Ｅ的测试，要求测试试样受力后所产生的真实应变，由于试样拉伸不同轴度是永恒的，而试样受力后两相对方向的应变量之和是相等的，所以要求测试Ｅ时，对于100mm试样测试，Ｅ值应采用双向平均引伸计。当然，对于能够保证试验受力同轴度很好的试验机，也可以采用单向引伸计。

5 结论

引伸计是能精确测定相关材料在特征应变条件下所对应的应变数据，同时具备较高分辨力与较高准确度的应变测试仪器。对引伸计选择使用，要从被检材料质地和被检材料形变范围这两个方面综合考虑。在引伸计的测试应用中，应注意应力和应变测量准确度对弹性模量Ｅ的影响，特别对于试验机不同轴度问题应考虑采用双向平均引伸计进行测试。

由上述曲线可以看出，Ｘ轴Ｙ轴是相辅相成的，缺一不可。引伸计在力学性能测试中，是应变测试的必要手段，是非常重要的，它的准确度直接影响所测数据的准确度。但是，无论塑料材料还是金属材料，在力学性能测试中的技术数据基本都是相似的，主要包括特征应变条件应力的测试和弹性模量Ｅ的测试。其中，选择测量屈服延伸率Ａ的引伸计时，其测量范围一般需大于被测应变值50%。在要求装卡引伸计测试至试样断裂时，还应根据实际需要，选择更大的测量范围，并且保证所用引伸计具有抵抗试样断裂冲击的功能。因此，引伸计的测量范围选择至少有0.02应变，一般可选择0.05或0.1应变。