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與所有測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸試驗機(jī)測試時一些重要的細(xì)節(jié)部分,，zui終得出的測試數(shù)據(jù)才會更好,。

不斷發(fā)展的材料及其制造方法

如果跟現(xiàn)在的年輕學(xué)者們說“塑料”一詞曾經(jīng)是“廉價”的代名詞時，他們肯定會很驚訝,。也許這也是為什么Dustin Hoffman在電影《The Graduate》（畢業(yè)生）中扮演的角色如此出名,，因為在這部電影中Dustin Hoffman接受到的一條職業(yè)發(fā)展建議就是進(jìn)入塑料行業(yè)。

但是今天,，塑料產(chǎn)品以及一些其他材料正在不斷的發(fā)展,。這些材料的強(qiáng)度變得越來越大,，硬度越來越高,，質(zhì)量卻越來越輕，在大多數(shù)情況下,，成本甚至變得越來越便宜,。而且，材料制造,、加工的方法也在迅速改變,。

在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為了一種常見的加工,、制造技術(shù),，根據(jù)原理的不同，3D打印技術(shù)又細(xì)分為多種不同的技術(shù),，包括熔融沉積成型,，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，立體光固化技術(shù)等,。并且其所用的材料并不僅于塑料材料,，還包括陶瓷材料和金屬材料等。

雖然3D打印技術(shù)所用的金屬材料成本較為高昂，在許多方面的應(yīng)用還并不廣泛,，但其價格整體上一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步下降的趨勢,。隨著材料和制造方法的進(jìn)步，測試表征技術(shù)與質(zhì)量控制同樣變得比以前更加重要了,。因為制造商們有很多理由去追求更小,、更輕、更便宜,、更環(huán)保的產(chǎn)品和設(shè)計,。與此同時，客戶對于產(chǎn)品的期望也在不斷提高,。

質(zhì)量控制方法中的主要技術(shù)之一就是拉伸測試,。拉伸試驗機(jī)測試中，樣品會受到外界對于樣品施加的拉力,。測試目標(biāo)因應(yīng)用的不同而有所不同,，包括測量拉伸強(qiáng)度，預(yù)定伸長率下的拉伸應(yīng)力,，斷裂伸長率,，以及一些其他的科學(xué)計算（如楊氏模量等）。

設(shè)計師或質(zhì)量控制工程師可以根據(jù)測試結(jié)果判斷材料和樣品是否設(shè)計或者制造合理,。但是,，與所有的測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸測試方法中一些重要的細(xì)節(jié)部分,，zui終得出的測試數(shù)據(jù)才會更好,。

錯誤或者不合理的測試對質(zhì)量控制是不利的。以下是拉伸測試中五個常見的錯誤,，以及糾正這些錯誤常用的方法,。

1、測力傳感器能力錯誤

拉伸測試設(shè)備上所使用的測力傳感器的精度一般可以通過兩種方式進(jìn)行表示：

1,、滿量程的百分比

2,、讀數(shù)百分比

在滿量程的百分比中，一個百分比相當(dāng)于一個固定的誤差,，可能存在于從零載荷到全部載荷中的任何地方,。在讀數(shù)百分比中，測量值通常需要乘以精度規(guī)格,。有時在這個方法中還會一個讀數(shù)下限,。例如，測力傳感器的額定讀數(shù)只能從范圍的10％到100％,。

在這兩種方法中,，如果使用能力較小的測力傳感器去測量較大的拉伸應(yīng)力時,，則通常會帶來一個較大的誤差；同時,，使用能力非常大的測力傳感器去測力較小的拉伸應(yīng)力時,，測試結(jié)果往往并不可靠，因為讀數(shù)的不確定性甚至可能會與讀數(shù)本身一樣高,。

以能力大小為1000lbF（磅力）,、精度為滿量程的±0.50％的測力傳感器為例，其測試誤差預(yù)期可以達(dá)到±5lbF,。如果這個稱重傳感器僅用于測量5lbF的拉伸應(yīng)力,，則誤差為100％，這顯然是不可接受的,。

糾正方法：

制造商們總是希望從設(shè)備中獲取到zui大的經(jīng)濟(jì)效用,，從而zui大限度地降低資本支出。但是,，在嘗試使用測力傳感器之前,，確定其公差規(guī)格并將其與預(yù)期的拉伸應(yīng)力進(jìn)行比較將是一個非常值得鼓勵的明智之舉。然后,，根據(jù)比較結(jié)果確定一個可接受的公差范圍,，并判斷是否可以在該測力傳感器的能力之內(nèi)對其進(jìn)行測試。

2,、使用錯誤的夾具

在一般的運(yùn)動過程中,，抓地力是運(yùn)動員和運(yùn)動界面接觸的關(guān)鍵因素之一。許多高爾夫球手就是通過調(diào)整學(xué)生的抓球桿的方式來解決一些技術(shù)問題,。

同樣的,，我們再回顧下“放氣門”事件（指美國橄欖球比賽中的一樁丑聞；美國橄欖球運(yùn)動聯(lián)盟（NFL）中愛國者隊被指控在2015年1月的美國橄欖球聯(lián)盟決賽上故意讓比賽用球里面所含的氣體含量少于NFL的標(biāo)準(zhǔn)）,，其目的是希望球隊隊員通過更好地掌握,、抓住橄欖球來提升球隊競爭力,。

拉伸測試也不例外,，夾具是樣品和測試設(shè)備接觸的地方。選擇正確的夾具與選擇正確的拉伸測試儀器和測力傳感器一樣重要,。

例如,，在測量材料的斷裂伸長率時，如果夾具不能正確的固定測試樣品,，樣品則容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,，這就會產(chǎn)生錯誤的高應(yīng)變測量。這種測量結(jié)果沒有任何參考價值,，而且如果研發(fā)人員希望依賴于這些測試結(jié)果做出一些產(chǎn)品設(shè)計決策,，那么毫無疑問這種測試還將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,。

從另一個角度出發(fā)，我們還需要考慮到的一個問題是：夾具是否可以被測試人員在測試前,、測試過程中以及測試后對其進(jìn)行很好的視覺檢查,，以判斷測試樣品是否被夾具固定良好。例如,，如果樣品是不透明的,，所使用的夾具又不能根據(jù)視覺進(jìn)行很好的檢查判斷，那么測試人員就難以確保該樣品是否被正確的固定在夾具上,。

糾正方法：

對于一些比較常見的拉伸測試模式,，現(xiàn)在已經(jīng)有很多標(biāo)準(zhǔn)夾具可供選擇。對于那些特殊的測試要求,，可以與拉伸測試專家們一起研究,、討論這些測試應(yīng)用，并提交樣品以供實驗室或拉伸測試設(shè)備制造商先進(jìn)行測試,，這有助于確定*的夾具類型,。如果沒有找到標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，則可能需要根據(jù)具體需求定制一些特殊夾具,。

3,、測量較小應(yīng)力時忽略夾具重量

在一些測量較大拉伸應(yīng)力的情況下，夾具的重量通常是無關(guān)緊要的,，因為這個數(shù)值只占測力傳感器讀數(shù)中的很小一部分,。但是，如果測量的拉伸應(yīng)力較小,，那么這就很可能會成為一個問題了,。

例如，一個重量為1磅的楔形夾具將使量程為2磅力的測力傳感器的適用范圍減少一半,。盡管大多數(shù)拉伸測試設(shè)備都允許操作人員對力的讀數(shù)進(jìn)行重置（歸零）,，但考慮到夾具的重量后，“0磅”的讀數(shù)事實上意味著的是“1磅力”,。不了解這些將可能導(dǎo)致過載條件的出現(xiàn),，以及對測力傳感器帶來一些潛在的損害。

糾正方法：

為了減小夾具重量對拉伸應(yīng)力測量的累積影響,，請把夾具重量的因素考慮到zui終的測試結(jié)果中去,。如果夾具重量接近測力傳感器的zui大測量能力，則應(yīng)考慮使用更輕的夾具或者更換能力更大的測力傳感器,。然而,，在考慮更換更高能力的測力傳感器前，請權(quán)衡一下增加的測力能力和測量度之間的關(guān)系,。

4,、軸向偏差

一般情況下,，單軸拉伸測試設(shè)備主要是用于沿著某一直軸方向?qū)悠愤M(jìn)行拉伸。如果夾具和樣品裝載正確,、并嚴(yán)格固定好,，保持其他條件不變的情況下，樣品會被軸向拉出,，所得出的測試結(jié)果對于材料的性能研究以及產(chǎn)品設(shè)計有很大的指導(dǎo)意義,。

如果樣品裝載時候有所偏離，則這些力矩和偏移量都可能會影響到測試,，例如使測試樣品變形,，或者造成外界的拉伸應(yīng)力僅部分有效的施加在樣品上，并且如果力矩足夠大,，甚至可能會損壞測試設(shè)備,。

糾正方法：

根據(jù)測試具體需求，選擇合適的夾具,。如果可能,，盡量選擇寬度與樣品寬度相匹配的夾具，這有助于樣品放置及固定,。拉伸測試設(shè)備通常都包含可以在x方向和y方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)的基板,。如果沒有，采用x-y工作臺也可以幫助將下部夾具與上部夾具對齊,。此外,，旋轉(zhuǎn)接頭也可以幫助上部夾具在負(fù)載下與下部夾具自動對齊。

5,、無補(bǔ)償系統(tǒng)偏差

在應(yīng)力-應(yīng)變曲線,、伸長率和大多數(shù)其他拉伸測試中所需的測量應(yīng)變值由于系統(tǒng)偏差會受到誤差的影響。這些偏差可能來自測力傳感器和測試設(shè)備的整體框架等,。

基于應(yīng)變計的測力傳感器,，由于它們的性質(zhì)，在施加負(fù)載時會稍微發(fā)生偏轉(zhuǎn),。典型的范圍大約是0.010”（0.25毫米）左右,。測試設(shè)備框架本身也將在負(fù)載下有所偏轉(zhuǎn)。根據(jù)測力傳感器的幾何形狀和測試框架,，偏轉(zhuǎn)可能是也可能不是線性的,。

從某種角度來看，如果一個樣本偏移了0.100”,，并且存在一個未補(bǔ)償?shù)钠屏?.030”，那么所得到的應(yīng)變測量結(jié)果將會有將近30％的誤差,，對拉伸應(yīng)力結(jié)果的影響可能會更大,。但是隨著更多的彈性材料不斷投入應(yīng)用,，0.030”的偏差將不再和以前一樣備受關(guān)注。

糾正方法：

一些拉伸測試設(shè)備具有內(nèi)置補(bǔ)償程序,，能夠自動校正應(yīng)變測量,。對于沒有自動補(bǔ)償?shù)臏y試設(shè)備，操作人員應(yīng)該進(jìn)行手動調(diào)整,。

然而,，沒有任何校正會是無瑕的，這意味著對于非常低應(yīng)變的材料,，例如陶瓷材料,，則需要尋找更好的解決方案。

現(xiàn)在,，伸長計有助于測量非常小的應(yīng)變量,。此外，伸長計還可以測量樣品本身的拉伸程度,，并為用戶提供接觸和非接觸測量選項,。由于它與框架和測力傳感器是隔開的，因此這些測量將不再受到系統(tǒng)偏差的影響,。

結(jié)語：

拉伸試驗機(jī)的設(shè)計目的是能夠測試盡可能多的材料,，包括各種形狀、尺寸以及應(yīng)用在不同領(lǐng)域的材料,。雖然對設(shè)備的選擇和配置看起來令人頭疼,，但是時刻在腦海中考慮本文提到的這些常見錯誤和相應(yīng)的糾正操作，將有助于縮小可用的選擇范圍,，準(zhǔn)確提出理想的解決方案,，同時確保測試結(jié)果盡可能。

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