试验机刚度对试验结果的影响

试验机刚度对试验结果的影响
目前国内厂家生产的试验机质量参差不齐，价格相差很大，使消费者选购时感到很迷茫，无从分辨其质量的好坏，本文通过对材料刚度方面分析，探讨一下如何选用高质量的试验机。

刚度指某种构件或结构抵抗变形的能力，即引起单位变形时所需要的应力。

一般是针对构件或结构而言的。

它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截面和形状有关。

不同类型的刚度其表达式也是不同的：
截面刚度是指截面抵抗变形的能力，表达式为材料弹性模量或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。

其中截面拉伸（压缩）刚度的表达式为材料弹性模量和截面面积的乘积；截面弯曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等。

构件刚度是指构件抵抗变形的能力，其表达式为施加于构件上的作用所引起的内力与其相应的构件变形的比值。

其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值；构件抗剪刚度为施加在受剪构件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。

而结构侧移刚度则指结构抵抗侧向变形的能力，为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。

我们以冲击试验为例说明试验机刚度对试验结果的影响。

首先我们认为试验机摆杆在冲击试验过程中受一定的横向力作用，该力为试样弯曲变形产生的，当力大于某规定值时，摆锤在其作用下可能发生沿横向力方向的位移。

这是由于摆锤设计及其整体结构的刚性所决定。

在进行冲击试验时，试样在断裂过程中将对摆锤施加一对横向力。

当其大小相等，方向相反，则合力为零。

这种状态主要取决于裂纹起裂时的位置，为理想状态。

当裂纹起裂点偏于垂直打击中心线时，该对横向力矢量之和不为零时，则产生一使摆锤侧移的力。

该力随裂纹路径而变，当其在冲击过程中方向发生改变时，这使摆锤产生震动，这就是人们时有看到的在冲击过程中摆锤的抖动；当在冲击过程中，摆锤所受的测向力只有大小的变动，没有方向的改变，则出现试样扭转。

然而，无论是发生摆锤的震动还是试样的扭转都需要摆锤做功。

而这时试验机所显示的冲击吸收功为：
A k= A kxy W x(m)
A k：试验机所显示的冲击吸收功
A kxy：试样真正的冲击吸收功
W x(m)：摆锤震动所做的功（或试样扭转所做的功）。

从上述公式中的附加项可知，摆锤在冲击过程中很易引起额外的能量消耗，从而不能真实地反映试样的真正冲击吸收功。

实际上，由于设计的原因导致的试验机整体刚性不足、试验机安装的错误产生振动的传播都是使试验机显示的冲击吸收功偏高。

正如相关标准中所述，试验机应和大地成为一个整体，这就强调试验机安装的重要性。

如果地基做得不够好，进行冲击试验时人们会感到地面的震动，这样的震动无疑是试验机做功的
结果，从而试验机所显示的能量是由试样的真正冲击吸收功与这部分震动功之和。

同理试验机刚性不足同样造成试验机所测得的试样冲击吸收功偏高。

如何选购高质量的试验机呢？首先要看一下该试验机公司的制造能力，很多试验机从外形上看起来是一样的，但是普通机床与通过高精度的加工设备加工出来的试验机无论是产品刚度还是试验机的精度都是有很大差距的。

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