力同轴度自动检测技术研究

　　而使所测得的数据不能真实地反映材料机械性能.如何准确地检测和校准材料试验机的力同轴度,是试验机力值计量专业的一个重要课题.

　　传统的测定试验机的力同轴度是采用光学测定法,后来改进为采用蝶式百分表法及应变式引伸计法.虽然测量方法和手段在不断在改进,但仍不能满足当今先进试验设备的性能测试要求.随着现代科学技术的发展,计算机自动检测技术的应用,力同轴度自动检测技术也取得了很大进步,能一次准确测出最大力同轴度和偏心方位,并能直观地指导对试验机的力同轴度进行校正.

　　1 国内外测量技术现状

　　1.1 国内力同轴度检测方法

　　传统的检测方法是:采用圆柱形标准检验试棒,在标准检验棒的对称方向各装1个应变式电子引伸计进行测量,如图1所示.

　　这个方法是目前国内使用最多的基本测试方法,该方法存在的不足是测出的结果不一定是被测设备最大力同轴度,因为引伸计测量的是标准检验棒的线变形,引伸计的装卡是人为随机的,很难恰好安装在标准试棒的最大变形的位置上;其次是它不能确定偏心方向,也就无法直观地指导试验机的校正.

　　1.2 国外的测量技术

　　国外力同轴度在80年代就采用了自动检测仪器和计算机技术.Instron公司提供的资料显示,国外的这类仪器是采用专用传感器和专用测量夹具,而不是采用标准试棒.其传感器是采用4组应变片对称布置.这种方式不能适用所有的试验机,没有通用性.

　　2 基本理论与应变分析

　　2.1 基本假设

　　力同轴度问题不是简单的几何同轴度问题,当在一定拉力下,试样各个方向受力是否均匀将会影响到试验测量结果的准确性.

　　若标准试棒受力变形是在弹性范围内,因此变形量很小,故应符合经典力学中常用的基本平面假设:

　　1)标准试棒在拉伸过程中,标准试棒的各横截面之间不发生相对扭转;

　　2)标准试棒在变形过程中,变形横截面不发生翘曲,即变形后仍然保持平面 

　　第一点假设是整个测量过程的基础,第二点假设是建立计算模型的依据.这2点假设在以后系统设计试验中得到很好的印证.

　　2.2 应变分析

　　根据第一点假设,分析标准试棒受拉力时的应变分布如图2.

　　截面1受拉后变形为截面2,变形前截面1与基面相距为l0,变形后截面2上的各点距基面的距离不是定值.

　　根据平面假设,可认为截面2是用一斜平面与原圆柱相交所得的截面.

　　为简化起见,择引伸计测量的角度为起点,有

　　其中