液压式材料试验机测力指针运行停滞现象分析

　　1　引言

　　低碳钢拉伸试验是大学工科专业的主要实验课内容之一,实验目的是了解低碳钢的力学性能,塑性指标及屈服极限和强度极限等。低碳钢材料拉伸试验过程中,在未达到屈服阶段(即在弹性阶段),试验机的测力指针发生短暂停滞现象,多数同学对此感到困惑。作为实验课的指导老师,有义务把这一现象向同学们解释清楚。

　　2　分析

　　本拉伸实验是在甘肃省天水红山WE-60型试验机进行,下面就试验机的测力指针在250kg载荷时运行停滞现象的主要因素进行分析。

　　实验开始,首先进行调零,安装拉伸试件于试验机的上下夹头之间,缓慢开启进油阀。由于试验机的上下夹头是契形,夹具与被拉伸试件的夹持部位靠弹簧力夹紧。从试件拉断后试件夹持部位的咬痕切入分析(见图1),说明试件被拉伸至拉断完全是靠夹具与拉伸试件的夹持部位之间的摩擦力的作用,只有当摩擦力F≥250kg时被拉伸试件才开始产生拉伸变形,随着载荷继续增加,试件变形逐渐加大,直至最终试件被拉断。

　　夹持过程中咬痕从试件表面渐渐切入,弹簧力产生的正压力使试件与夹具之间产生滑动摩擦,摩擦力F=f N,N是弹簧力经燕尾槽中的夹具施于被拉伸试件的正压力。实验表明,当摩擦力F<250kg时,测力指针平稳移动,当摩擦力F≥250kg时,被拉伸试件进入受力变形阶段,被拉伸试件抵抗变形的反作用力产生瞬间抗力,对试验机的液压系统产生反作用力,试验机的测力指针此刻短暂停滞。随着液压油泵继续向工作油缸供油,试件历经屈服阶段、强化阶段、局部颈缩阶段,直至最终被拉断。

　　笔者对低碳钢材料拉伸试验过程中的测力指针在达到屈服阶段前(即在弹性阶段)发生短暂停滞现象进行专门调研,参观合肥工业大学材料力学实验室,发现同型号的甘肃省天水红山WE-60型试验机,同样存在试验机的测力指针在250kg载荷时停滞现象,说明此现象并非偶然,从而证实上述推理有据可依。

　　3　结论

　　250kg载荷是静摩擦力的最大临界值,该最大临界值是导致测力指针在弹性阶段发生短暂停滞现象的主要因素(仅对甘肃省天水红山WE-60型试验机)。

　　本文作者：张念生,朱德泉,许　伟,金定洲