試驗(yàn)機(jī)剛度對試驗(yàn)結(jié)果的影響
發(fā)布時(shí)間:2018-11-23 來源:濟(jì)南恒思盛大儀器有限公司 瀏覽:次
目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的試驗(yàn)機(jī)質(zhì)量參差不齊,價(jià)格相差很大,使消費(fèi)者選購時(shí)感到很迷茫,無從分辨其質(zhì)量的好壞,本文通過對材料剛度方面分析,探討一下如何選用高質(zhì)量的試驗(yàn)機(jī)。
剛度指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力,即引起單位變形時(shí)所需要的應(yīng)力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān),而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。
不同類型的剛度其表達(dá)式也是不同的:
截面剛度是指截面抵抗變形的能力,表達(dá)式為材料彈性模量或剪切模量和相應(yīng)的截面慣性矩或截面面積的乘積。其中截面拉伸(壓縮)剛度的表達(dá)式為材料彈性模量和截面面積的乘積;截面彎曲剛度為材料彈性模量和截面慣性矩的乘積等等。
構(gòu)件剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力,其表達(dá)式為施加于構(gòu)件上的作用所引起的內(nèi)力與其相應(yīng)的構(gòu)件變形的比值。其中構(gòu)件抗彎剛度其表達(dá)式為施加在受彎構(gòu)件上的彎矩與其引起變形的曲率變化量的比值;構(gòu)件抗剪剛度為施加在受剪構(gòu)件上的剪力與其引起變形的正交夾角變化量的比值。而結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度則指結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向變形的能力,為施加于結(jié)構(gòu)上的水平力與其引起的水平位移的比值等等。
我們以沖擊試驗(yàn)為例說明試驗(yàn)機(jī)剛度對試驗(yàn)結(jié)果的影響。
首先我們認(rèn)為試驗(yàn)機(jī)擺桿在沖擊試驗(yàn)過程中受一定的橫向力作用,該力為試樣彎曲變形產(chǎn)生的,當(dāng)力大于某規(guī)定值時(shí),擺錘在其作用下可能發(fā)生沿橫向力方向的位移。這是由于擺錘設(shè)計(jì)及其整體結(jié)構(gòu)的剛性所決定。
在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),試樣在斷裂過程中將對擺錘施加一對橫向力。當(dāng)其大小相等,方向相反,則合力為零。這種狀態(tài)主要取決于裂紋起裂時(shí)的位置,為理想狀態(tài)。當(dāng)裂紋起裂點(diǎn)偏于垂直打擊中心線時(shí),該對橫向力矢量之和不為零時(shí),則產(chǎn)生一使擺錘側(cè)移的力。該力隨裂紋路徑而變,當(dāng)其在沖擊過程中方向發(fā)生改變時(shí),這使擺錘產(chǎn)生震動(dòng),這就是人們時(shí)有看到的在沖擊過程中擺錘的抖動(dòng);當(dāng)在沖擊過程中,擺錘所受的測向力只有大小的變動(dòng),沒有方向的改變,則出現(xiàn)試樣扭轉(zhuǎn)。
然而,無論是發(fā)生擺錘的震動(dòng)還是試樣的扭轉(zhuǎn)都需要擺錘做功。而這時(shí)試驗(yàn)機(jī)所顯示的沖擊吸收功為:
Ak :試驗(yàn)機(jī)所顯示的沖擊吸收功
Akxy :試樣真正的沖擊吸收功
Wx(m):擺錘震動(dòng)所做的功(或試樣扭轉(zhuǎn)所做的功)。
從上述公式中的附加項(xiàng)可知,擺錘在沖擊過程中很易引起額外的能量消耗,從而不能真實(shí)地反映試樣的真正沖擊吸收功。
實(shí)際上,由于設(shè)計(jì)的原因?qū)е碌脑囼?yàn)機(jī)整體剛性不足、試驗(yàn)機(jī)安裝的錯(cuò)誤產(chǎn)生振動(dòng)的傳播都是使試驗(yàn)機(jī)顯示的沖擊吸收功偏高。
正如相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中所述,試驗(yàn)機(jī)應(yīng)和大地成為一個(gè)整體,這就強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)機(jī)安裝的重要性。如果地基做得不夠好,進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)人們會感到地面的震動(dòng),這樣的震動(dòng)無疑是試驗(yàn)機(jī)做功的結(jié)果,從而試驗(yàn)機(jī)所顯示的能量是由試樣的真正沖擊吸收功與這部分震動(dòng)功之和。同理試驗(yàn)機(jī)剛性不足同樣造成試驗(yàn)機(jī)所測得的試樣沖擊吸收功偏高。