電子萬能拉力試驗機(UniversalTestingMachine,UTM)是一種用于測量和測試材料力學性能的實驗設備。它能夠對各種材料(如金屬、塑料、橡膠、紡織品、紙張等)進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切等不同類型的力學性能測試。主要用于測試材料在外力作用下的變形、斷裂、屈服等特性,并提供如拉伸強度、延伸率、屈服點、彈性模量等重要的物理和力學數據。
1.加載與測試:樣品放置在試驗機的兩個夾具之間。試驗機通過電機驅動上下移動的測試平臺,施加恒定的拉伸或壓縮力。通過傳感器實時監測力的變化,并記錄樣品的位移(伸長或壓縮量)。
2.力學參數測量:試驗機的負載傳感器負責實時測量樣品所受的力,并通過電子系統轉換為數字信號,送入計算機或顯示屏,顯示相應的力值和位移值。
3.數據處理:計算機系統會根據力與位移的變化關系計算出相應的力學參數,如拉伸強度、屈服強度、最大力、斷裂伸長率等,并生成詳細的測試報告。
4.自動化控制:通常配備了伺服電機、閉環控制系統,能夠實現精準的負載控制與自動化試驗。在試驗過程中,系統可以實時調整測試速度、加載速率等參數,以確保測試的精度和樣品的安全。
主要組成部分:
1.機架
是基本結構部分,通常采用鋼材、鋁合金等材料制造,具有足夠的強度和穩定性。機架內有固定的上、下夾具,能夠承受較大的負載,并且保證試驗過程中的垂直性和穩定性。
2.伺服電機及傳動系統
伺服電機是驅動試驗機進行運動的核心部件。電機通過精密的傳動系統(如滾珠絲杠、皮帶傳動等)驅動加載平臺進行精確的上下運動。伺服電機可以提供平穩的加載力,并且通過閉環控制系統保證加載速度和精度。
3.傳感器
負載傳感器(或稱力傳感器)用于實時測量樣品所受的力值。常見的力傳感器包括應變計式傳感器和壓電式傳感器。位移傳感器則用于監測樣品的伸長或壓縮量,確保測試過程中的數據完整性。
4.控制系統
是大腦,通常包括觸摸屏、鍵盤、計算機軟件以及數據處理單元??刂葡到y負責控制加載速率、測試程序的設定、試驗結果的顯示和存儲等功能。
5.夾具
用于固定樣品的部件,通常包括拉伸夾具、壓縮夾具、彎曲夾具等不同類型。夾具的設計和材料應確保樣品在測試過程中不會滑動或損壞。根據不同的測試需求,夾具可以調節大小,適應不同形狀、尺寸的樣品。
6.測試軟件
通常配備專用的測試軟件,通過該軟件可以實時查看測試數據,分析力學參數,生成測試報告。軟件通常支持多種測試模式,如拉伸、壓縮、彎曲等,同時可以根據用戶需求定制測試程序。
電子萬能拉力試驗機的主要功能和應用:
1.拉伸試驗
拉伸試驗常見的測試功能。該試驗通過拉伸材料樣品,測試其在不同拉力下的應力-應變關系,得到拉伸強度、屈服強度、斷裂伸長率等重要參數。拉伸試驗廣泛應用于金屬、塑料、橡膠、紡織品等材料的性能評估。
2.壓縮試驗
壓縮試驗用于測試材料在軸向壓力下的變形和強度。該試驗適用于泡沫、陶瓷、復合材料等具有較低強度的材料。通過測試樣品在壓縮狀態下的應力-應變關系,可以獲得壓縮強度、彈性模量等參數。
3.彎曲試驗
彎曲試驗適用于測試材料在彎曲力作用下的性能,主要用于脆性材料、薄板材料以及復合材料。試驗過程中,樣品會受到均勻分布的力,產生彎曲變形,從而測量其彎曲強度、屈服強度等性能。
4.剪切試驗
剪切試驗主要用于測量材料在剪切力作用下的抗剪強度。通常用于薄膜材料、膠粘劑的性能測試,以及焊接或接頭部分的剪切強度評估。
5.動態力學性能測試
還可以進行動態力學性能測試,如振動試驗、疲勞試驗等,用于評估材料在長期循環加載或振動環境中的性能變化。
6.應力-應變曲線分析
用戶可以獲得材料的應力-應變曲線,進一步分析材料的塑性、韌性、剛性等重要性能。這對于研發和質量控制極為重要。
7.自動化測試與數據報告
支持自動化測試,試驗完成后,系統會自動生成報告,包括實驗數據、圖表和計算結果,極大提高了工作效率和數據準確性。