電子引伸計(jì)的“反走”現(xiàn)象

石威

福建省計(jì)量科學(xué)研究院 福建福州 350199

我國(guó)參考國(guó)外電子引伸計(jì)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的電子引伸計(jì)多數(shù)被安裝成單側(cè)電子引伸計(jì)來(lái)使用。在此情況下，拉伸試樣表面一段縱向母線變形可被電子引伸計(jì)測(cè)量出。但是電子拉伸試驗(yàn)機(jī)本身存在一定的誤差，因此對(duì)拉伸試樣的要求是將其安放在偏心拉伸狀態(tài)下開(kāi)展工作，該模式下出現(xiàn)的變形為組合變形。在組合變形的基礎(chǔ)下會(huì)出現(xiàn)拉伸曲線“反走”現(xiàn)象。

1 單側(cè)電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象

1.1 電子引伸計(jì)受到的變形分析

單側(cè)電子引伸計(jì)屬于電子引伸計(jì)的一種，它的拉伸試樣被安裝在一側(cè)。當(dāng)試樣一側(cè)受到壓力后，電子引伸計(jì)原來(lái)的形狀會(huì)發(fā)生變化。此種變形包括純拉伸變形、壓縮變形等。所產(chǎn)生的變形都與試樣上受到的拉力有關(guān)。其中試樣拉力的大小，關(guān)系到兩種變形絕對(duì)值的大小。因此壓縮變形是引伸計(jì)主要感受到的變形方式。此種情況就成為引伸計(jì)的“反走”現(xiàn)象。可用如下曲線來(lái)表示。

圖1 單側(cè)電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象拉伸曲線圖

以上曲線主要表示壓縮變形，要想將試樣真實(shí)拉伸變形情況完全顯示出來(lái)是不可能的。兩者變形差異性較大，測(cè)量出來(lái)的數(shù)值明顯不同。當(dāng)比較大的拉力作用在試樣上時(shí)，此時(shí)縱坐標(biāo)軸的右側(cè)是拉伸曲線位置。此時(shí)形成的曲線同樣也不能表示試樣真實(shí)的拉伸變形情況，因?yàn)閴嚎s變形也包含在拉伸曲線中。單側(cè)電子引伸計(jì)的一側(cè)被安裝上試樣，當(dāng)拉力作用在試樣上時(shí)，拉伸曲線“反走”現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性會(huì)極大減小。但是此時(shí)引伸計(jì)測(cè)出的變形并不是單一存在的。兩種變形缺一不可，都必須同時(shí)存在，但是實(shí)際情況下，“反走”曲線上的數(shù)值，常見(jiàn)的是前者要大于后者[1]。

1.2 電子引伸計(jì)拉伸曲線計(jì)算分析

單側(cè)電子引伸計(jì)在計(jì)算拉伸曲線時(shí)，即便是“反走”曲線已經(jīng)出現(xiàn)，還是尚未發(fā)生“反走”的曲線。此中計(jì)算方法的出來(lái)的結(jié)果存在一定誤差。并且產(chǎn)生的誤差還比較大。分析單側(cè)拉伸曲線計(jì)算得出來(lái)的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的誤差可以達(dá)到-8%到+8%。以上誤差出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)是在拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)存在0.1mm偏心時(shí)產(chǎn)生，一旦拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)偏心程度越大，此時(shí)出現(xiàn)的誤差也不斷增大。由此可見(jiàn)，在此種情況下，得出的數(shù)據(jù)真實(shí)性較高，因此結(jié)算的出來(lái)的結(jié)果也不會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。但是單側(cè)引伸計(jì)在試樣彎曲中性層安裝的情況實(shí)際生活中我們見(jiàn)到的情況較少，不是必然存在的。該中安裝方法的隨機(jī)性特點(diǎn)，決定了電子引伸計(jì)出現(xiàn)“反走”情況也是非常常見(jiàn)的。在不確定的情況下安裝所發(fā)生的可能性極其微小。因此這樣就出現(xiàn)了單側(cè)引伸計(jì)測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性極差的原因。

1.3 電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象出現(xiàn)的原因

經(jīng)過(guò)上述分析可知，電子引伸計(jì)自身原因與“反走”現(xiàn)象的出現(xiàn)沒(méi)有必然性的聯(lián)系。以上結(jié)論得出的原因在于單側(cè)引伸計(jì)被安裝上了標(biāo)定器，此時(shí)模擬變形的情況會(huì)在標(biāo)定器上出現(xiàn)，形成的變形為單純拉伸變形。此時(shí)單側(cè)引伸計(jì)計(jì)算精度較高，誤差的形成也不會(huì)太大。試驗(yàn)機(jī)夾頭和試樣頭部之間存在的差異性，會(huì)導(dǎo)致誤差形成。這是電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象出現(xiàn)的另一原因。以上形式的誤差不可能被完全消除。據(jù)有關(guān)學(xué)者研究顯示單側(cè)測(cè)量得到數(shù)據(jù)分散度很大的情況也同樣出現(xiàn)彈簧模量材料一致的電子引伸計(jì)中[2]。

2 電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象的解決措施

目前雙引伸計(jì)法是國(guó)內(nèi)外解決“反走”現(xiàn)象常采用的方法。所謂的雙引伸計(jì)法主要是將單側(cè)電子引伸計(jì)在拉伸試樣軸線對(duì)稱的兩側(cè)各安裝一個(gè)，將兩側(cè)的變形情況都計(jì)算出來(lái)，之后在從電路上取平均值，由此就可以不僅知道了偏心拉伸彎曲變形情況，又知道了試樣軸線純拉伸變形情況，雙電子引伸計(jì)法有效性極強(qiáng)，但是此種方法需要花費(fèi)的成本較高，儀器價(jià)格相對(duì)較高，此外雙電子引伸計(jì)法在安裝上存在較大的困難。如兩個(gè)電子引伸計(jì)在放大倍數(shù)上要在理論上做到完全一樣。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，筆者發(fā)現(xiàn)采用如圖2所示的雙側(cè)電子引伸計(jì)結(jié)構(gòu)圖可以妥善解決。

圖2 雙側(cè)電子引伸計(jì)結(jié)構(gòu)圖

a點(diǎn)和d點(diǎn)與刀刃之間要存在對(duì)稱性的關(guān)系，以上兩點(diǎn)與試樣變形刀刃有接觸。實(shí)際試驗(yàn)中需要尤其注意該問(wèn)題。此時(shí)需要測(cè)量L和斜線ad的，當(dāng)單純拉伸發(fā)生在試樣標(biāo)距L上時(shí)，此時(shí)若沒(méi)有偏心拉伸的情況出現(xiàn)，ad的伸長(zhǎng)與L會(huì)形成某種關(guān)系，函數(shù)關(guān)系。該關(guān)系不會(huì)發(fā)生隨意發(fā)生變化，具有恒定性。兩者之間函數(shù)關(guān)系的建立需要滿足一定的條件。實(shí)際拉伸試驗(yàn)中，單純拉伸和彎曲變形會(huì)發(fā)生在ao部分，該部分在線段ad上。以上情況出現(xiàn)的基礎(chǔ)是產(chǎn)生了伸長(zhǎng)變形od部分發(fā)生了縮短變形。但是在對(duì)稱性的情況下出現(xiàn)的變形，他們具有相同的數(shù)值，但是在方向上是不一樣的。因此兩者相加，得出0的結(jié)果。該情況可以采用雙側(cè)電子引伸計(jì)來(lái)解決測(cè)出純拉伸變形的問(wèn)題原因[3]。

我們用圖1所示的試驗(yàn)機(jī)，在雙側(cè)電子引伸計(jì)的輔助下，進(jìn)行第二次試驗(yàn)。兩種不同的引伸計(jì)所安裝試樣的位置是一樣的，此種情況下開(kāi)展試驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)“反走”現(xiàn)象沒(méi)有出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電子引伸計(jì)出現(xiàn)“反走”現(xiàn)象是非常常見(jiàn)的。此種情況下測(cè)量出來(lái)的結(jié)果可靠性極度不高，帶來(lái)的誤差也較大。針對(duì)此種問(wèn)題可以采用雙側(cè)電子引伸計(jì)，消除拉伸試驗(yàn)偏心拉伸問(wèn)題。這樣可將“反走”現(xiàn)象得到妥善解決，保障試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。以上就是筆者針對(duì)電子引伸計(jì)“反走”現(xiàn)象問(wèn)題出現(xiàn)原因的分析，希望在筆者總結(jié)描述的基礎(chǔ)下，起到一定現(xiàn)實(shí)性的意義。