轻则造成加工零部

件精 度等级下降，

重则造成零部件报废，

产生重大的质量事故。

那么如何确保变形是在弹性

范围内呢？从上面的分析已知材料的变形 分为弹性变形与塑性变形两个阶段，

只要找出这对

已知材料的力 学性能进行试验与理论分析，

人们总结出了采用屈服点、

非比例 应力两个阶段

的转折点，工程设计人员就可确保产品与设备的可靠运行。

由于材料种类繁 多，性能差异很大，弹性阶段与塑性阶段的过渡情况很复杂，通过和残

余应力等指标作为 材料弹性阶段与塑性阶段的转折点的指标来反应材料的过渡过程的性能，

其中屈服点与非 比例应力是最常用的指标。

虽然屈服点与非比例应力同是反应材料弹性阶段

与塑性阶段

“转折点”的指标，

但它们反应了不同过 渡阶段特性的材料的特点，因此它们的

定义不同，

求取方法不同 ，

所需设备也不完全相同。

因此笔者将分别对这两个指标进行分 析。

本文首先分析屈服点的情况：

从上面的描述，可以看出准确求取屈服点在材料力学性 能试验中是非常重要的，在许多

的时候，

它的重要性甚至大于材 料的极限强度值

（极限强度是所有材料力学性能必需求取的

指标 之一）

，然而非常准确的求取它，在许多的时候又是一件不太容易的事。它受到许多因< /p>

素的制约，归纳起来有：

*

夹具的影响；

*

试验机测控环节的影响；

*

结果处理软件的影响；

*

试验人员理论水平的影响等。

这其中的每一种影响都包含了不同的方面。下面逐一进行分析

一、夹具的影响

递环节间存在较大的间隙等因素，

它在旧机器上出现的概率较大。

后，

各相对运动部件间会 产生磨损现象，

使得摩擦系数明显降低，

最直观的表现为夹块的 鳞

状尖峰被磨平，

摩擦力大幅度的减小。

当试样受力逐渐增大达到最大静摩擦力时，

试样就会

打滑，< /p>

从而产生虚假屈服现象。

如果以前使用该试验机所作试验屈服值正 常，

而现在所作试

验屈服值明显偏低，

且在某些较硬或者较脆的材料试验时现象尤为明显，

则一般应首先考虑

< br>是这一原因。这时需及时进行设备的大修，消除间隙，更换夹块。

二、试验机测控环节的影响

试验机测控环节是整个试验机的核心，随着技术的发展，目前这一环节基本上采用了各< /p>

种电子电路实现自动测控。由于自动测控知识的深奥

,

产品的设计中考虑不周，

就会对结果产生严重的影响，

并且难以分析其原因。

针对材料屈服

点的求取最主要的有下列几点：

1

、传感器放大器频带太窄

由于目前试验机上所采用的力值检测元件基本上为载荷 传感器或压力传感器，而这两类

传感器都为模拟小信号输出类型，

在使用中必须进行信号放大。

众所周知，

在我们的环境中，< /p>

存在着各种各样的电磁干扰信号，

这种干扰信号会通过许多不同的 渠道偶合到测量信号中一

起被放大，

结果使得有用信号被干扰信 号淹没。

为了从干扰信号中提取出有用信号，

针对材

将放大器的频带限制在一个适当的范围，

就能使试验机的测量控制性能得 到极大的提高。

然

而在现实中，

人们往 往将数据的稳定显示看的非常重要，

而忽略了数据的真实性，

将 滤波器

的截止频率设置的非常低。

这样在充分滤掉干扰信号的同 时，

往往把有用信号也一起滤掉了。

在日常生活中，

数据很稳定，

其原因之一就是 它的频带很窄，

干扰信号

基本不能通过。

这样设计的原因是电子秤称量的是稳态信号，

对称量的过渡过程是不关心的，

而材料试验机测量的是动态信号，

它的频谱是非常宽的，

若频带太窄，

较高频率的信号就会

被衰减或滤除，

从而引起失真。

对于屈服表现为力值多次上下波动的情况，

这种失真是不允

许的。就万能材料试验机而言，笔者认为这一频带最小也 应大于

10HZ

，最好达到

30HZ< /p>

。在

实际中，有时放大器的频带虽然达到了这一范围，但人们往往 忽略了

A/D

转换器的频带宽

度，以至 于造成了实际的频带宽度小于设置频宽。以众多的试验机数据采集系统选用的

AD770 5

、

AD7703

、

< br>AD7701

等为例。当

A/D

转换器以“最高输出数据速率

4KHZ

”运行时，

它的模拟输入处理电路达到最大的频带宽度

10HZ

。当以试验机最常用的

100HZ

的输出数据

< br>速率工作时，

其模拟输入处理电路的实际带宽只有

0.2 5HZ

，

这会把很多的有用信号给丢失，

如屈服点的力值波动等。用这样的电路当然不能得到正确试验结果。

2

、数据采集速率太低

目前模拟信号的数据采集是通过

A/D

转换器来实现的。

A/D

转换 器的种类很多，但在试

验机上采用最多的是∑－△型

A/D

转换器。这类转换器使用灵活，转换速率可动态调整，

既可实现高速 低精度的转换，

又可实现低速高精度的转换。

在试验机上由于对 数据的采集速

率要求不是太高，

一般达每秒几十次到几百次就可 满足需求，

因而一般多采用较低的转换速

率，以实现较高的测量 精度。但在某些厂家生产的试验机上，为了追求较高的采样分辨率，

以及极高的数据显示 稳定性，

而将采样速度降的很低，

这是不可取的。

因为当采样速度很低

时，

对高速变化的信号就无法实 时准确采集。

例如金属材料性能试验中，

当材料发生屈服而

力值上下波动时信号变化就是如此，

以至于不能准确求出上下屈服点 ，

导致试验失败，

结果

丢了西瓜捡芝麻 。

那么如何判断一个系统的频带宽窄以及采样速率的高低呢？

严格来说这需要许多的专用测试仪器及专业人员来完成 。但通过下面介绍的简单方法，

可做出一个定性的认识。

当一个 系统的采样分辨率达到几万分之一以上，

而显示数据依然没

有波 动或显示数据具有明显的滞后感觉时，基本可以确定它的通频带很窄或采样速率很低。

除 非特殊场合

（如：

校验试验机力值精度的高精度标定仪）

，

否则在试验机上是不可使用的。

3

、控制方法使用不当

针对材料发生屈服时应力与应变的关系（发生屈服时， 应力不变或产生上下波动，而应

变则继续增大）

国标推荐的控制 模式为恒应变控制，

而在屈服发生前的弹性阶段控制模式为

恒应 力控制，

这在绝大多数试验机及某次试验中是很难完成的。

因为 它要求在刚出现屈服现

象时改变控制模式，

而试验的目的本身就 是为了要求取屈服点，

怎么可能以未知的结果作为

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