哈尔滨市计量检定测试院 150000
【摘 要】力学性能是衡量材料质量的重要因素之一，在确定金属材料的实际可用性时需要考察力学性能，将其放置于不同的环境条件下，施加不同类型的外部载荷，分析力学特征。随着检测技术成熟，新型自动检测模式逐步形成，其可以提供力学性能相关的数据，运用这种装置可以更高效地检测力学性能，现结合对力学性能检测工作的认识，探讨自动检测技术，与数字显示系统改进建议。
【关键词】力学性能；自动检测；数字显示
检测力性能时需要运用完备的检测装置，如果使用传统化的检测方法，需要进行人工作图与计算的环节，才能获取相应的指标信息，不仅检测过程过于繁琐，消耗的检测时间过于漫长，同时还存在比较大的误差，如果直接改换微机控制系统，检测成本也会随之增加，因此本文根据力学性能检测经验，分析一些具有自动检测力学性能的装置，这些装置还有完备的数字显示系统，确保调整检测方法之后，不会给力学性能检测精度造成影响。
1 力学性能分析
通过不同的力学试验测定金属材料的各种力学性能判据。金属在力作用下所显示的同弹性和非弹性相关的及同应力一应变相关的性能都属于金属力学性能。在研制和发展新材料、改进材料质量、金属制件的设计和使用等过程中，力学性能是最重要的性能指标，是金属塑性加工产品性能检验中不可缺少的检验项目。力学性能试验一般有拉伸试验、扭转试验、压缩试验、冲击试验、硬度试验、应力松弛试验、疲劳试验等。应力松弛试验和疲劳试验不属于材料的常规力学性能检验。
2 转换力学量
通过转换力学量可以完成力学性能检测工作，主要通过以下手段可自动检测相应的力学性能：
2.1 转换变形
性能测试中最常用到的是直线位移计(引伸计)。现以测试样伸长的引伸计为例加以说明。引伸计由弹性元件和刚性引伸计臂组成。弹性元件内外侧各贴有阻值相等的电阻应变片，将两片联接成半桥电路，在试样受力前将标距卡具装到标距两端，压近引伸计臂使弹性元件变弯，将臂端刀口装入卡具的刀口槽内，当试样受力作用使标距伸长时，弹性元件曲率减小，电阻片输出讯号，经标定即可换算。为了消除偏心载荷对测试结果造成的影响，可在试样双侧对称地装两只引伸计，并将四只应变片组成全桥，提高了传感器的灵敏度。用刀口将引伸计与试样联接，不但能免除装卡对引伸计初始状态的影响，更重要的是当试样突然断裂时，能保证引伸计能及时、自动与试样脱离，避免对引伸计的损伤。
2.2 转换裂纹长度
断裂力学认为裂纹尖端区域材料受力的严重程度与裂纹长度有密切关系。将电阻丝平行并联成等间距的栅状。用与应变片相同的胶质片基加以固定、封闭、绝缘。在待测裂纹前缘，垂直于裂纹扩展方向贴上断裂丝片，并从焊点处引出导线待测。当试样受力，裂纹扩展，穿过某根电阻丝时，将其拉断，则电阻丝栅的并联电阻增大。测量电阻变化，或将该讯号接入记录装置，即可求得裂纹扩展量。栅丝的间距可为1mm或0．5mm，每片10根或20根。断裂丝片的粘贴技术同应变片。断裂丝片法和涡流法(由于高频电流的集肤效应)主要用于测定试样表层的裂纹扩展，对于裂纹前缘比较平直或较薄的试样，具有足够的精度，而电位法则可测定试样沿厚度方向的某一平均裂纹。
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2.3 转换载荷
运用单丝式载荷传感器时，需要通过试验机设备将一定的力施加到试件上，参考正比关系与一定的方法来对指针的角位移以及丝杆存在的线位移进行转换，获取表面光滑的电阻丝，将其与丝杆平衡放置，在两端部位连接电压，搭接丝杆与触点，增加负荷后，丝杆可带动触点移动，可增加负载电阻，缩减触点移动空间，以此来形成限制条件，增加电桥线路，使丝杆位移的距离和实际载荷与输出电压之间保持正比关系。在这种测试条件下运用的检测设备的构造较为简单，仅仅应用一台电阻应变仪设备即可完成相应的任务，输出讯号与供桥电压的数值均可增加，桥臂电阻也处于应变仪中。
运用直线载荷传感器设备也能够转换载荷，检测必须的力学性能数值，这种设备实际输出的讯号比较大，不需运用放大装置来放大讯号，因此可以省略放大装置，所以检测装置的结构被简化，应用过程也变得更加方便，传感器设备的触电可跟随丝杆移动，将触点从电位经传导板出转移到输出端，调整节点位置，使其与电桥保持平衡，有测量需求时可固建节点位置，给电位器配置绕线电阻，碳膜电阻具有分辨率方面的优势，选用多圈型电位器设备，整体线性良好，成本低，安装过程中不需对试验的原有结构进行改造，因此原试验机设备的的精度不会受到影响。
摆轴转动型载荷传感器装置也可以支持力学性能检测活动，使试验机设备上的摆锤杆臂与直线型电刷之间保持同轴连接，水平线与实际方位呈现β角。电桥连接方式简单，采用精准安装的手段的方法，避免给力学检测系统带去过大的误差，完成安装工作后，在日常使用时不需拆除设备，不给电刷施加过大的压力，试验机的实际精度受到摩擦力的影响也比较小，可直接忽略。
3 数字显示系统分析
以测定常规拉伸性能为侧加以说明。由应变仪提供的供桥电压按入传感器．并将传感器的输出讯号加以放大(放大倍数根据需要由应变仪调节)。放大后的讯号输出至记录仪，记录下曲线。记录仪本身也有放大和衰减作用．可进一步调节纵横坐标比例。
该仪器实际上是将应变仪和记录仪集于一体，并用数字显示取代曲线记录的装置。通常的检测仪器一般多采用稳压电源供桥，这样当系统内电阻有变化时会影响到桥压，使电桥输出产生误差。本装置则采用稳流电源供桥，免除了上述误差的影响。此外，装置采用了自校零放大器和有源滤波，增知了系统本身讯号输出的长期稳定性。数码表则采用四位半显示通过上述一系列措施使测试精度得到提高。
4 自动运行系统
为了减少测试工作中繁琐的劳动和人为误差．将放大器的输出通过模数转换装置由计算机采集，待试验完毕涮得全部试验数据后再由计算机自行处理，最后得出要求的结果，打印出全部性能指标。
在采集过程中为了排除偶然因素对试验结果的干扰，程序中加入了数据合理性判断语句。在加载过程中变形总是逐渐增大的，对于不符合规律的，则不存贮。每当变形增量达到规定的量化单位时暂不存贮．而是连续采样10次，如果每次采样均大于前次数值，方将前10次的数值存贮。这样存贮时间虽延迟了0．5s，但对静态试验没有影响。当试样断裂，数值突然降至零时，计算机就跳出采集循环．转蓟数据处理程序。
5 结束语
本文主要针对力学性能检测方面的工作展开了研究，检测人员需要根据检测对象的情况来确定选用的检测手段提供几种在自动检测过程中可以发挥出作用的检测手段，微机系统在数字显示具有良好的使效果，可帮助放大讯号，以供后续数据采集需求。力学性能在金属等材料的使用价值衡量过程中发挥了重大作用，在日后的力学实验中，也可以利用这种新型的检测装置，同时还要针对更多新的力学检测需求展开相应研究活动。
参考文献
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论文作者:徐腾宇,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
标签：力学性能论文; 试样论文; 裂纹论文; 装置论文; 载荷论文; 应变论文; 讯号论文; 《工程管理前沿》2019年第02期论文;