一、什么是引伸計(jì)?
引伸計(jì)是測(cè)量試件兩點(diǎn)間線變形的一種儀器。
引伸計(jì)一般由傳感器、放大器和記錄器三部分組成。試驗(yàn)時(shí),傳感器與試件測(cè)量段(亦稱“測(cè)量標(biāo)距”)的兩端點(diǎn)“固定”,傳感器測(cè)得標(biāo)距間的變形(伸長(zhǎng)或縮短)并將其轉(zhuǎn)化為其他信號(hào)(如電信號(hào)、光信號(hào)),經(jīng)放大器放大并由記錄器采集,從而獲得數(shù)據(jù)。
引伸計(jì)包括機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)、電子引伸計(jì)(圖1)等。目前土木工程試驗(yàn)中較常用電子引伸計(jì),如各類材料的拉伸試驗(yàn)。而電子引伸計(jì)又可分為軸向引伸計(jì)、橫向引伸計(jì)和夾式引伸計(jì)。本文主要談?wù)剬?duì)軸向電子引伸計(jì)(測(cè)量試件沿加載方向的線變形)的一些理解,如圖1,其包括刀刃、標(biāo)距桿、標(biāo)距桿墊片、力臂等部件。
圖1 軸向電子引伸計(jì)
二、為什么需要用引伸計(jì)?
目前多數(shù)試驗(yàn)機(jī)都能記錄加載頭的位移,利用位移計(jì)也能測(cè)量試件的變形,這兩者相對(duì)于引伸計(jì)的安裝和使用都方便太多,所以剛開始做材料拉伸試驗(yàn)時(shí),我對(duì)試件上額外添加一個(gè)引伸計(jì)是疑惑的。
那么使用引伸計(jì)的意義是什么?
結(jié)合試驗(yàn)來談一談會(huì)一點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)行材料拉伸試驗(yàn)時(shí),試件所受荷載可以直接從試驗(yàn)機(jī)獲得,記為F;試件的“受拉伸長(zhǎng)量”也可以直接從試驗(yàn)機(jī)獲得,記加載頭位移為d;那拉伸試驗(yàn)的荷載-位移曲線不就已經(jīng)可以繪制了么?如果試件的截面積為A,原長(zhǎng)為l,那σ=F/A、ε=d/l后拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線也能得到。
圖2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
好像有道理哈?別被我?guī),我一開始就是這么想的~然而用上述方法一算,木材約10000MPa的彈性模量(E=σ/ε),印象里我干出來就只有5000MPa左右???
所以引伸計(jì)的意義,就是更“精確”。試驗(yàn)中,上述伸長(zhǎng)量d的測(cè)量并非易事,它應(yīng)當(dāng)是小變形范圍內(nèi)材料本身的伸長(zhǎng)。而實(shí)際夾具與試件間的滑移、夾持端的受力情況、端部效應(yīng)(圣偉南原理)等均使得加載頭位移或位移計(jì)測(cè)量位移的結(jié)果非常不準(zhǔn)確。而使用軸向引伸計(jì),可以排除上述干擾,達(dá)到“精確”測(cè)量材料本身變形的目的。確實(shí),改用引伸計(jì)的數(shù)據(jù),我的試驗(yàn)結(jié)果變得合理...
三、引伸計(jì)使用方法
我們順便講講引伸計(jì)的使用方法,供伙伴們參考。
1)首先將引伸計(jì)接線到電腦主機(jī)(圖1所示引伸計(jì)接口為串行通信接口),接好后,控制試驗(yàn)設(shè)備的軟件中便可設(shè)置“使用引伸計(jì)”,從而可獲得引伸計(jì)數(shù)據(jù);
2)將標(biāo)距桿墊片卡在力臂和標(biāo)距桿之間,壓緊兩力臂,使兩刀刃垂直接觸試樣;
3)用彈簧或橡皮筋將引伸計(jì)綁在試樣上,裝好后取出標(biāo)距桿墊片,使力臂與標(biāo)距桿之間保持大約0.5mm的間距,如圖3;采用彈簧或橡皮筋固定的目的是防止刀刃滑動(dòng),固定時(shí)也可在試件上做輕微的刻痕與刀刃卡住;
圖3 采用橡皮筋固定引伸計(jì)與試件[1]
4)調(diào)零引伸計(jì);
5)進(jìn)行試驗(yàn)。
6)當(dāng)材料變形達(dá)到屈服極限時(shí),應(yīng)迅速取下引伸計(jì),否則試件崩斷時(shí)可能造成損壞。