电子万能拉力试验机(UniversalTestingMachine,UTM)是一种用于测量和测试材料力学性能的实验设备。它能够对各种材料(如金属、塑料、橡胶、纺织品、纸张等)进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等不同类型的力学性能测试。主要用于测试材料在外力作用下的变形、断裂、屈服等特性,并提供如拉伸强度、延伸率、屈服点、弹性模量等重要的物理和力学数据。
1.加载与测试:样品放置在试验机的两个夹具之间。试验机通过电机驱动上下移动的测试平台,施加恒定的拉伸或压缩力。通过传感器实时监测力的变化,并记录样品的位移(伸长或压缩量)。
2.力学参数测量:试验机的负载传感器负责实时测量样品所受的力,并通过电子系统转换为数字信号,送入计算机或显示屏,显示相应的力值和位移值。
3.数据处理:计算机系统会根据力与位移的变化关系计算出相应的力学参数,如拉伸强度、屈服强度、最大力、断裂伸长率等,并生成详细的测试报告。
4.自动化控制:通常配备了伺服电机、闭环控制系统,能够实现精准的负载控制与自动化试验。在试验过程中,系统可以实时调整测试速度、加载速率等参数,以确保测试的精度和样品的安全。
主要组成部分:
1.机架
是基本结构部分,通常采用钢材、铝合金等材料制造,具有足够的强度和稳定性。机架内有固定的上、下夹具,能够承受较大的负载,并且保证试验过程中的垂直性和稳定性。
2.伺服电机及传动系统
伺服电机是驱动试验机进行运动的核心部件。电机通过精密的传动系统(如滚珠丝杠、皮带传动等)驱动加载平台进行精确的上下运动。伺服电机可以提供平稳的加载力,并且通过闭环控制系统保证加载速度和精度。
3.传感器
负载传感器(或称力传感器)用于实时测量样品所受的力值。常见的力传感器包括应变计式传感器和压电式传感器。位移传感器则用于监测样品的伸长或压缩量,确保测试过程中的数据完整性。
4.控制系统
是大脑,通常包括触摸屏、键盘、计算机软件以及数据处理单元。控制系统负责控制加载速率、测试程序的设定、试验结果的显示和存储等功能。
5.夹具
用于固定样品的部件,通常包括拉伸夹具、压缩夹具、弯曲夹具等不同类型。夹具的设计和材料应确保样品在测试过程中不会滑动或损坏。根据不同的测试需求,夹具可以调节大小,适应不同形状、尺寸的样品。
6.测试软件
通常配备专用的测试软件,通过该软件可以实时查看测试数据,分析力学参数,生成测试报告。软件通常支持多种测试模式,如拉伸、压缩、弯曲等,同时可以根据用户需求定制测试程序。
电子万能拉力试验机的主要功能和应用:
1.拉伸试验
拉伸试验常见的测试功能。该试验通过拉伸材料样品,测试其在不同拉力下的应力-应变关系,得到拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率等重要参数。拉伸试验广泛应用于金属、塑料、橡胶、纺织品等材料的性能评估。
2.压缩试验
压缩试验用于测试材料在轴向压力下的变形和强度。该试验适用于泡沫、陶瓷、复合材料等具有较低强度的材料。通过测试样品在压缩状态下的应力-应变关系,可以获得压缩强度、弹性模量等参数。
3.弯曲试验
弯曲试验适用于测试材料在弯曲力作用下的性能,主要用于脆性材料、薄板材料以及复合材料。试验过程中,样品会受到均匀分布的力,产生弯曲变形,从而测量其弯曲强度、屈服强度等性能。
4.剪切试验
剪切试验主要用于测量材料在剪切力作用下的抗剪强度。通常用于薄膜材料、胶粘剂的性能测试,以及焊接或接头部分的剪切强度评估。
5.动态力学性能测试
还可以进行动态力学性能测试,如振动试验、疲劳试验等,用于评估材料在长期循环加载或振动环境中的性能变化。
6.应力-应变曲线分析
用户可以获得材料的应力-应变曲线,进一步分析材料的塑性、韧性、刚性等重要性能。这对于研发和质量控制极为重要。
7.自动化测试与数据报告
支持自动化测试,试验完成后,系统会自动生成报告,包括实验数据、图表和计算结果,极大提高了工作效率和数据准确性。