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試驗機剛度對試驗結果的影響

發(fā)布時間:2018-11-23 來源:濟南恒思盛大儀器有限公司 瀏覽:

目前國內廠家生產的試驗機質量參差不齊,價格相差很大,使消費者選購時感到很迷茫,無從分辨其質量的好壞,本文通過對材料剛度方面分析,探討一下如何選用高質量的試驗機。
剛度指某種構件或結構抵抗變形的能力,即引起單位變形時所需要的應力。一般是針對構件或結構而言的。它的大小不僅與材料本身的性質有關,而且與構件或結構的截面和形狀有關。
不同類型的剛度其表達式也是不同的:
截面剛度是指截面抵抗變形的能力,表達式為材料彈性模量或剪切模量和相應的截面慣性矩或截面面積的乘積。其中截面拉伸(壓縮)剛度的表達式為材料彈性模量和截面面積的乘積;截面彎曲剛度為材料彈性模量和截面慣性矩的乘積等等。
構件剛度是指構件抵抗變形的能力,其表達式為施加于構件上的作用所引起的內力與其相應的構件變形的比值。其中構件抗彎剛度其表達式為施加在受彎構件上的彎矩與其引起變形的曲率變化量的比值;構件抗剪剛度為施加在受剪構件上的剪力與其引起變形的正交夾角變化量的比值。而結構側移剛度則指結構抵抗側向變形的能力,為施加于結構上的水平力與其引起的水平位移的比值等等。
我們以沖擊試驗為例說明試驗機剛度對試驗結果的影響。
首先我們認為試驗機擺桿在沖擊試驗過程中受一定的橫向力作用,該力為試樣彎曲變形產生的,當力大于某規(guī)定值時,擺錘在其作用下可能發(fā)生沿橫向力方向的位移。這是由于擺錘設計及其整體結構的剛性所決定。
在進行沖擊試驗時,試樣在斷裂過程中將對擺錘施加一對橫向力。當其大小相等,方向相反,則合力為零。這種狀態(tài)主要取決于裂紋起裂時的位置,為理想狀態(tài)。當裂紋起裂點偏于垂直打擊中心線時,該對橫向力矢量之和不為零時,則產生一使擺錘側移的力。該力隨裂紋路徑而變,當其在沖擊過程中方向發(fā)生改變時,這使擺錘產生震動,這就是人們時有看到的在沖擊過程中擺錘的抖動;當在沖擊過程中,擺錘所受的測向力只有大小的變動,沒有方向的改變,則出現試樣扭轉。
然而,無論是發(fā)生擺錘的震動還是試樣的扭轉都需要擺錘做功。而這時試驗機所顯示的沖擊吸收功為:

Ak= Akxy+ Wx(m)
Ak :試驗機所顯示的沖擊吸收功
Akxy :試樣真正的沖擊吸收功
Wx(m):擺錘震動所做的功(或試樣扭轉所做的功)。

從上述公式中的附加項可知,擺錘在沖擊過程中很易引起額外的能量消耗,從而不能真實地反映試樣的真正沖擊吸收功。
實際上,由于設計的原因導致的試驗機整體剛性不足、試驗機安裝的錯誤產生振動的傳播都是使試驗機顯示的沖擊吸收功偏高。
正如相關標準中所述,試驗機應和大地成為一個整體,這就強調試驗機安裝的重要性。如果地基做得不夠好,進行沖擊試驗時人們會感到地面的震動,這樣的震動無疑是試驗機做功的結果,從而試驗機所顯示的能量是由試樣的真正沖擊吸收功與這部分震動功之和。同理試驗機剛性不足同樣造成試驗機所測得的試樣沖擊吸收功偏高。

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