測(cè)試速度對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力示值誤差的影響分析

摘 要：在實(shí)際的工作中，材料試驗(yàn)機(jī)需要經(jīng)過(guò)檢定和校準(zhǔn)才能夠投入使用，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于檢定所用的加載方式并沒(méi)有明確的規(guī)定，使檢定的結(jié)果出現(xiàn)偏差。基于此，筆者選用三臺(tái)不同量程的力傳感器和電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，明確測(cè)試速度對(duì)試驗(yàn)力示值誤差造成的影響，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，測(cè)試速度會(huì)對(duì)示值誤差造成影響，在檢定的過(guò)程中，對(duì)于不能連續(xù)加載的試驗(yàn)機(jī)來(lái)說(shuō)，使用低速連續(xù)加載方式能夠獲取較為準(zhǔn)確的示值誤差。

關(guān)鍵詞：材料試驗(yàn)機(jī)；試驗(yàn)力；示值誤差

前言：有關(guān)人員在對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)的時(shí)候，主要將JJG475-2008以及JJG139-1999這兩個(gè)國(guó)家規(guī)定規(guī)程作為基礎(chǔ)，這兩個(gè)規(guī)程中指出，示值誤差的檢定要通過(guò)持續(xù)加載的方式進(jìn)行，但是具體的加載方式和加載速度卻沒(méi)有指出。大多數(shù)材料試驗(yàn)機(jī)都采用逐步加載方式進(jìn)行檢定，但是對(duì)于不能控制速度或者不能逐步加載的試驗(yàn)機(jī)，其檢定工作存在較大的難度，很容易得出錯(cuò)誤的示值誤差，影響檢定的結(jié)果。

1.試驗(yàn)對(duì)象與試驗(yàn)過(guò)程

1.1試驗(yàn)對(duì)象

本文選用0.1級(jí)10kN、100kN以及600kN量程的三臺(tái)力傳感器作為試驗(yàn)儀器，進(jìn)行600kN電子萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)的示值測(cè)量。應(yīng)用的三臺(tái)力傳感滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的檢定要求，均為0.1級(jí)合格。10kN力傳感器的測(cè)量范圍在1-10kN；100kN力傳感器的測(cè)量范圍在10-100kN；600kN力傳感器的測(cè)量范圍在60-600kN。被測(cè)量的材料試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)是ZWICK/ROLL Z600，其測(cè)量范圍在2.4-600kN，能夠用電腦進(jìn)行其加載方式及速度的控制。為了獲取不同測(cè)試速度對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力示值誤差的影響，本文將控制方式設(shè)定為連續(xù)加載以及逐步加載這兩種，這樣就可以得到不同加載方式和不同測(cè)試速度下的示值誤差，能夠使試驗(yàn)結(jié)果更為全面。

1.2試驗(yàn)過(guò)程

筆者分別使用三臺(tái)力傳感器進(jìn)行材料試驗(yàn)機(jī)的分段檢定，檢定的量程分別是2.4-10kN、10-100kN以及100-600kN。整個(gè)檢定過(guò)程完全按照J(rèn)JG475-2008的要求進(jìn)行，其中，實(shí)驗(yàn)室的溫度控制在20 1℃；濕度控制在50 5%RH；測(cè)試速度由電腦進(jìn)行控制，測(cè)試的速度分別為0.05mm/min、0.2mm/min以及1mm/min。連續(xù)加載方式主要是在規(guī)定的速度下，持續(xù)加載到量程的上限；逐漸加載是在力值到達(dá)被測(cè)點(diǎn)之后，穩(wěn)定10秒再進(jìn)行加載。本文所用的被測(cè)點(diǎn)是在三個(gè)檢定量程范圍內(nèi)平均取值所得，將被測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)力進(jìn)行記錄，計(jì)算出最終的示值誤差[1]。

2.試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1試驗(yàn)結(jié)果

使用量程為2.4-10kN的力傳感器測(cè)量時(shí)，結(jié)果如下：在2.4kN的測(cè)量點(diǎn)處，以連續(xù)加載方式試驗(yàn)時(shí)，0.05mm/min速度下，示值誤差為0.18%；0.2mm/min速度下，示值誤差為0.49%；1mm/min速度下，示值誤差為1%。以逐步加載方式試驗(yàn)時(shí)，0.05mm/min速度下，示值誤差為0.14%；0.2mm/min速度下，示值誤差為0.11%；1mm/min速度下，示值誤差為0.1%。

使用量程為10-100kN的力傳感器測(cè)量時(shí)，結(jié)果如下：在10kN的測(cè)量點(diǎn)處，以連續(xù)加載方式試驗(yàn)時(shí)，0.05mm/min速度下，示值誤差為0.34%；0.2mm/min速度下，示值誤差為0.25%；1mm/min速度下，示值誤差為0.84%。以逐步加載方式試驗(yàn)時(shí)，0.05mm/min速度下，示值誤差為0.09%；0.2mm/min速度下，示值誤差為0.06%；1mm/min速度下，示值誤差為0.03%。

2.2結(jié)果分析

觀察上述試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)試速度會(huì)對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力示值誤差造成影響。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)的力值下限為2.4kN的時(shí)候，使用1mm/min的速度以連續(xù)加載方式測(cè)量時(shí)，所得的試驗(yàn)力示值誤差是1.04%，而使用1mm/min的速度以逐漸加載方式測(cè)量時(shí)，所得的試驗(yàn)力示值誤差是0.12%，這兩者之間的差距較為顯著，很容易導(dǎo)致試驗(yàn)機(jī)在檢定過(guò)程中被降級(jí)，或者評(píng)為不合格。在材料試驗(yàn)機(jī)的全量程內(nèi)，對(duì)比三種不同測(cè)試速度下的示值誤差可以發(fā)現(xiàn)，以逐步加載方式測(cè)量所得的示值誤差基本沒(méi)有變化，當(dāng)測(cè)試速度為0.05mm/min的時(shí)候，兩種加載方式測(cè)量所得的示值誤差基本一致，由此可以看出，加載方式并不會(huì)對(duì)試驗(yàn)機(jī)的示值誤差造成影響。

為了更加準(zhǔn)確地得出試驗(yàn)的結(jié)論，筆者根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果制作了示值誤差趨勢(shì)圖，觀察圖中的曲線發(fā)現(xiàn)：當(dāng)材料試驗(yàn)機(jī)的量程在2.4-10kN之間時(shí)，測(cè)試速度對(duì)示值誤差造成的影響最大，被測(cè)點(diǎn)力值越大，測(cè)量偏差就越??；當(dāng)測(cè)試速度大于0.2mm/min的時(shí)候，以連續(xù)加載方式測(cè)量所得的示值誤差比較大；以連續(xù)加載方式進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，1mm/min測(cè)試速度下的示值誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于0.2mm/min測(cè)試速度測(cè)量所得的示值誤差；以連續(xù)加載方式進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，測(cè)量初始點(diǎn)具有較大的偏差，而后續(xù)的偏差比較?。灰赃B續(xù)加載方式進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，0.2mm/min測(cè)試速度下的示值誤差始終小于0.5%；以連續(xù)加載方式進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，0.05mm/min測(cè)試速度下的示值誤差曲線和逐步加載方式下不同測(cè)試速度的曲線重合[2]。

結(jié)論：綜上所述，測(cè)試速度會(huì)對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力示值誤差造成影響。通過(guò)本文的試驗(yàn)分析可知，在進(jìn)行測(cè)試速度對(duì)示值誤差影響的分析時(shí)，研究人員可以以逐步加載方式在量程的被測(cè)點(diǎn)處獲得相關(guān)的靜荷載數(shù)據(jù)，以此得到較為精準(zhǔn)的示值誤差，如果材料試驗(yàn)機(jī)不能夠通過(guò)逐步加載方式進(jìn)行試驗(yàn)，則可以控制試驗(yàn)機(jī)通過(guò)低速連續(xù)加載的方式進(jìn)行試驗(yàn)，這里的速度需要小于0.2mm/min。希望本文的試驗(yàn)可以為研究人員進(jìn)行材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力的示值誤差分析提供幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]馬風(fēng)東.恒定加力速度建筑材料試驗(yàn)機(jī)（抗折）示值誤差的測(cè)量值的不確定度評(píng)定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2017，44（11）：111-112.

[2]余深務(wù).材料試驗(yàn)機(jī)的檢定檢測(cè)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（30）：91.

作者簡(jiǎn)介

王晟（1987—），男，漢，江蘇東臺(tái)，本科，助理工程師。

（作者單位：東臺(tái)市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心）