拉力試驗機做實驗中影響拉力的因素有哪些

拉力試驗機在測試材料的拉伸性能時，拉力測量結果受多種因素影響，主要可分為設備因素、試樣因素、環境因素、操作因素等。以下是詳細分類及說明：

FR發瑞拉力試驗機

1. 設備因素（拉力試驗機本身的影響）

(1) 力值傳感器精度

• 傳感器未校準或超出校準周期會導致測量偏差（如±0.5% FS誤差）。

• 傳感器量程選擇不當（如小力值用大量程傳感器）會降低分辨率。

• 傳感器溫度漂移（如環境溫度變化影響電橋穩定性）。

(2) 加載系統（驅動方式）

• 電動伺服電機：速度控制精度影響應變率（如金屬拉伸標準要求1~5 mm/min）。

• 液壓系統：油壓波動或泄漏可能導致加載不穩定。

• 機械傳動：絲杠/齒輪磨損會導致速度不均或回程間隙誤差。

(3) 夾具與夾持方式

• 夾具打滑：試樣未夾緊或夾持面磨損（如V型夾具齒紋磨平）。

• 應力集中：尖銳夾具邊緣可能造成試樣局部損傷，導致提前斷裂。

• 對中不良：試樣安裝偏心會引入附加彎矩，影響真實拉伸應力。

(4) 數據采集系統

• 采樣頻率：過低（如<100Hz）可能遺漏屈服點瞬態變化。

• 濾波設置：過度平滑會掩蓋真實曲線特征（如脆性材料的突發斷裂）。

2. 試樣因素（被測材料本身的影響）

(1) 材料均勻性

• 內部缺陷（氣孔、夾雜、織構）導致局部應力集中。

• 各向異性（如軋制金屬的橫向與縱向強度差異）。

(2) 試樣尺寸與形狀

• 截面尺寸誤差：直徑或厚度偏差±0.02mm即可影響應力計算（σ=F/A）。

• 標距長度：引伸計測量標距不準確會導致應變計算錯誤。

• 表面質量：粗糙度（如Ra>3.2μm）可能引發微裂紋。

(3) 加工方式

• 沖壓或機加工導致的殘余應力（如未退火試樣）。

• 熱影響區（如激光切割試樣邊緣硬化）。

3. 環境因素

(1) 溫度

• 高溫下高分子材料變軟（如PP在60℃模量下降50%）。

• 低溫使金屬變脆（如低碳鋼在-40℃沖擊韌性降低）。

(2) 濕度

• 吸濕性材料（如尼龍66）含水率增加會降低拉伸強度。

(3) 振動與氣流

• 外部振動（如車間設備運行）干擾傳感器信號。

• 空氣流動可能影響高精度稱重式傳感器。

4. 操作因素（人為影響）

(1) 裝夾方式

• 試樣未垂直對中，導致非軸向拉伸（ASTM E8要求偏差<5%）。

• 預緊力過大可能壓傷試樣。

(2) 測試速度

• 速度過快（如100 mm/min）可能掩蓋屈服平臺（如低碳鋼）。

• 速度過慢（如0.01 mm/min）可能導致蠕變干擾。

(3) 數據處理

• 屈服點判定方法（如0.2%偏移法 vs. 上下屈服點法）。

• 斷裂點識別錯誤（如試樣滑脫誤判為斷裂）。

5. 其他因素

• 軟件算法：峰值檢測方式（如移動平均法 vs. 實時微分法）。

• 維護狀態：導軌潤滑不足會增加摩擦，影響位移精度。

如何減小誤差？

1. 定期校準：按ISO 7500-1或ASTM E4標準進行力值校準（建議每年一次）。

2. 標準化操作：

• 使用引伸計測量真實應變（避免夾具位移誤差）。

• 控制實驗室環境（23±2℃，50±10% RH）。

3. 試樣制備：

• 按ASTM/ISO標準加工試樣（如啞鈴型試樣符合ASTM D638）。

• 避免機加工毛刺或熱影響區。

4. 設備選擇：

• 傳感器量程匹配預期力值（如選擇滿量程的20%~80%）。

• 高剛度機架減少彈性變形影響。

典型影響案例

通過系統控制這些因素，可確保拉力試驗機的測量誤差控制在±1%以內（G端設備可達±0.5%）。