試驗(yàn)機(jī)基本結(jié)構(gòu)與測試原理

  對于試驗(yàn)機(jī)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行進(jìn)行了歸類，基本可以分為靜力單軸試驗(yàn)機(jī)，扭力類試驗(yàn)機(jī)和動態(tài)力試驗(yàn)機(jī)。作為一臺試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品，無論是靜力單軸試驗(yàn)機(jī)，扭力類試驗(yàn)機(jī)或動態(tài)力試驗(yàn)機(jī)，每個(gè)試驗(yàn)機(jī)整體都是由五至六項(xiàng)基本結(jié)構(gòu)組合而成的系統(tǒng)。首先必不可少的機(jī)身，其次是試樣支持部分，動力驅(qū)動和控制部分、測量和數(shù)據(jù)處理部分、安全防護(hù)及可選附件部分。

  首先說機(jī)身，機(jī)身是試驗(yàn)機(jī)的骨架，試樣支持部分、動力驅(qū)動和控制部分，安全防護(hù)和試驗(yàn)機(jī)附件都附著其上。因此，機(jī)身除了滿足必須的強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足一定的剛度。機(jī)身的涉及應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)所需要的有效空間，試驗(yàn)機(jī)的機(jī)身上應(yīng)有水平或垂直基準(zhǔn)面和安裝螺孔。不同類型結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)機(jī)機(jī)身是各不相同的。

  關(guān)于試樣支持部分是一種廣義的講法，是指試驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)前安裝，支撐試驗(yàn)對象的結(jié)構(gòu)部分。該部分根據(jù)不同的試驗(yàn)機(jī)有不同的具體形式。具體舉幾個(gè)例子，如壓力試驗(yàn)機(jī)，由上下壓墊構(gòu)成，其中一個(gè)承壓墊有定中心位置的同心圓或十字刻線，另外一個(gè)承壓墊帶有動作靈活的球面。上下墊的中心線應(yīng)重合，當(dāng)試樣或零件本身帶有一個(gè)球迷支撐時(shí)，不再允許上下墊中任何一個(gè)帶有靈活的球面支撐。再如彎曲試驗(yàn)機(jī)，一般由壓力試驗(yàn)機(jī)上壓頭加專用彎曲試驗(yàn)支座構(gòu)成，根據(jù)試驗(yàn)方法的要求不同，其結(jié)構(gòu)形式也不同，應(yīng)有規(guī)定跨距和支撐面，施力端壓頭根據(jù)要求的不同而不同，可以是固定的也可是活動的。

  為了對材料進(jìn)行力學(xué)性能的檢驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)必須具有動力驅(qū)動和控制部分。為了對試樣進(jìn)行拉伸，壓縮，扭轉(zhuǎn)，彎折，蠕變，持久等試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)就需要有與其試驗(yàn)?zāi)Ｊ较鄳?yīng)的動力驅(qū)動結(jié)構(gòu)，例如對試樣施加壓力的結(jié)構(gòu)或施加拉力的部分，蠕變，持久等試驗(yàn)雖然是采用杠桿砝碼對試樣施加試驗(yàn)力的，但卻需要在試樣另外一端施加主動力來進(jìn)行平衡才能完成試驗(yàn)力的施加。對于沖擊試驗(yàn)機(jī)而言，無論是擺錘試驗(yàn)機(jī)還是落錘式，由于是利用重錘的位能在下落過程中獲得動能來對試樣做功的，因此，試驗(yàn)機(jī)的動力驅(qū)動部分就包含擺錘的提升裝置，對試樣來說，則是將之前存儲的位能通過試驗(yàn)機(jī)的釋放裝置進(jìn)行。最簡單的利用力的動力效應(yīng)原理測力時(shí)，可以使用傾復(fù)力矩的試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)自動對試樣施加試驗(yàn)力，加力速度通過阻尼器進(jìn)行控制。

  實(shí)驗(yàn)的控制裝置早期最簡單的就是拉力試驗(yàn)機(jī)通過手工完成就位，裝夾，施加動力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成后停機(jī)或返回原位等控制功能。隨著科技水平提高，液壓式拉力機(jī)則是由人員操控送油閥，回油閥來控制力的增減。蠕動持久試驗(yàn)機(jī)由人工裝掛砝碼，啟動不受力一端的牽引裝置，使試樣達(dá)到受力狀態(tài)下平衡。隨著科學(xué)的進(jìn)步，利用程序和微機(jī)來控制的試驗(yàn)機(jī)逐漸取代了人工和半自動。