万能材料试验机同轴度检测方法探讨

　　万能材料试验机主要用于材料的力学性能试验。 由于设计、加工、安装、使用等多方面因素的影响，万能试验机不可避免地存在同轴度误差，而同轴度误差的存在使金属材料作拉伸试验时引入附加弯矩，从而影响到试验结果的准确性。 因此，JJG139-1999《拉力、压力和万能试验机》检定规程对试验机的同轴度规定了技术要求及检测方法。 对试验机同轴度的检测规定了以下两种方法：一是引伸计测量法;二是几何测量法。 由于JJG139-1999对两种方法检测结果的评定标准分别制定，并且存在较大差异，同一台万能试验机用两种不同的方法检测可以得到完全相反的结论，这就给试验机的检定工作带来了较大的随意性，因此，有必要对同轴度检测方法及判定标准进行修改，完善万能试验机的检定工作。

　　一、两种方法的差异分析

　　根据JJG139-1999，同轴度e=其中为同一检测点同一次测量中检验试样较大一侧的变形值为同一检测点同一次测量中检验试样两侧变形的平均值。 同时规定了试样的尺寸及评判标准值。

　　在进行材料拉伸试验时，同轴度误差带来的测量影响对自动调心夹头和非自动调心夹头试验机是有所差异的;采用非自动调心夹头，由于安装试样时可进行适当调节，因此，JJG139-1999对允许误差作了适当放宽。

　　另外，有些万能试验机夹头带有铰接点，这样可以部分消除同轴度误差带来的影响。

　　在不考虑铰接影响的情况下，拉伸试验可以简化成如图1所示的模型。 此时测量误差主要来源于附加弯曲影响。 根据JJG139-1999，同轴度检测时先施加最大试验力的1%调零后， 再施加最大试验力的4%测试获得。 因此，侧向约束力带来的附加弯曲未反映在同轴度检测结果中。

　　根据虎克定律，材料在弹性极限范围内应变与应力成正比，即引伸计测得的变形值与应力成正比，同轴度e可以变换成应力分量的比值：

　　对于圆截面试样，拉伸应力σp、弯曲应力σw与拉力P、偏心量δ之间的关系为

　　用百分表及专用检具进行检测时， 允许偏心量δ为0.5mm，代入式(2)，得到

　　显然，JJG139-1999规定的两种同轴度允许误差并不相同，且相差甚远。 这主要是由于JJG139-1999定义的同轴度e不仅与偏心量有关，而且与试样直径有关。

　　另外，由于JJG139-1999中ΔLmax为同一检测点同一次测量中检验试样较大一侧的变形值， 而并不是周向最大的变形值。 因此， 由此测得的并非是试验机的最大同轴度误差。 实际上， 万能试验机上下接头的几何同轴度是一矢量，可以通过检测正交两个方向的两个应变获得。