材料试验机同轴度对材料拉伸强度的影响

　　一、材料试验机的同轴度

　　试验机施加试验力时, 上、下夹头的中心线与试验机拉力轴线不重合, 这便是材料试验机的同轴度。材料试验机的同轴度的测量方法有两种:

　　1.几何同轴度

　　检测时将标距不少于500mm的圆试样夹持在夹头上, 施加试验机最大试验力的1%, 然后用专用检具及百分表分别在前后、左右两个方向上测量上、下两点, 两个方向上测量的百分表读数差, 其最大值作为夹头的中心线与试验机加力轴线的几何同轴度。该值应不大于0.5mm。

　　2.受力同轴度

　　用同轴度自动测量仪 (或其他相应准确度的测量装置) 检测时将检验试样夹持在夹头上, 在试样的对称方向各装一个电子引伸计, 加至最大试验力的1%时调零, 再施加试验力至最大试验力的4%, 测量检验试样相对两侧的弹性变形, 在相互垂直的方向上各测三次。检验时使用的最大试验力不应超过检验试样的弹性极限。同轴度按下式计算：

　　式中: ΔLmax———在同一测量点,同一次测量中, 检验试样变形较大一侧的变形值; ΔL———在同一测量点, 同一次测量中, 检验试样两侧变形的算术平均值。

　　该值对于自动调心夹头的试验机不应超过15%。

　　二、同轴度对材料拉伸强度的影响

　　试样受轴向拉力时的情况如图1所示:

　　其任一横截面上的应力为α=F/A, 其中A为试样的横截面面积。

　　而实际上由于试验机同轴度的影响, 试样的实际受力情况如图2所示:

　　其中: e———几何同轴度; α———受力同轴度。

　　它的等同受力情况如图3所示:

　　Fr产生的力矩和力偶M的分布分别如图4、图5所示:

　　Fx产生的正应力σ1=Fcosα/A。

　　Fr形成的力矩产生和最大正应力: σ2=Flsinα/W, 其中W为抗弯模量。

　　由图4的力矩分布图我们可以看出, 此最大正应力发生在根部的下边缘。

　　M产生的正应力为:σ3=M/W=F·e/W

　　由以上分析我们可以看出, 最大应力发生在试样根部的下边缘,其最大应力为:

　　三、结论

　　以上我们论述了材料试验机同轴度的测量方法, 并对试样在受同轴度影响时的受力情况进行了受力分析, 导出了最大应力点的计算公式,并确定该最大受力点发生在试样根部的下边缘。这就是我们在实践中经常看到试样的断裂点发生在试样根部的原因。由此可见, 材料试验机同轴度对材料拉伸强度的影响是很大的, 所以我们在做材料的拉伸试验以前, 要对材料试验机同轴度进行测量, 使其保持在规程允许的范围之内, 以保证材料拉伸强度受材料试验机同轴度的影响最小。