力学测试中夹具的重要性
将这些规则付诸实施将极大地提高样本对中和测量的可靠性
力测量,定义为作用在物体上的拉伸或压缩载荷的测量.它是评估和确保材料质量,部件和组件质量的一个不可缺少的方法.力测量设备通常要确保样品与力在同一轴心线上受力,以确保一致性和准确性.然而还应进一步考虑确保尽可能准确的测量.
今人惊奇的是,仪器本身的精度尽管重要但也只是一个测量精度难题中的一部分.许多因素都会影响最终的测试精度，包括合适的样品对中,试验机的测试速度,数据采样率,及其它因素.但是其中一个非常关键的因素就是夹具的选择.
宽范围的夹具可用来适应不同的样品尺寸.虽然许多夹具被设计是源于特殊的应用,但样品对中难于被保证.样品对中在确保精度的作用中经常被低估.虽然传统上认为轴向试验的力相互作用仅为单一的轴向尺寸,
但这些力因为机械结构及装配精度问题实际上存在于三个维度中，为非对齐和非重复性提供了更大的误差条件.
在力的测试过程中，正确的载荷与传感器的对中几乎完全取决于用来固定样品的夹具和固定工装.
并且,当涉及到夹具和工装时 确定加载方式是否适合测试应用要比夹具是否足够大或足够结实更为重要.
好消息是,有一些简单的通用规则,让这些规则可以帮助你选择适合的夹具,可以极大地提高样品与负载轴同心测量的可靠性.下面是几个简单,有效的技巧.
选择近可能接近样品宽度的夹具
通常情况下,工厂会在一个基本夹具的基础上设计有几个不同的宽度可供选择.
最常见的例子是用于剥离测试.由于剥离强度的结果按单位宽度来计算的如磅/英寸或牛/厘米来计算,薄膜,密封件和粘合剂需要在多种指定的宽度来测试.
因此最好选择最小宽度的来适应样品的需要.假如有好几个样品宽度需要测试,建议使用多个夹具,而不是用一个较大的夹具去包容所有样品的宽度.
而夹具的宽度方向的边缘应该总是超出样品边缘,夹具的宽度比样品稍宽一些,提高了操作者在视觉上判断是否与样品对准.如果样品的边缘和夹具边缘基本一致,它会使样品的对准偏差率增加.
拉伸测试时选择万向连接头
在测试拉伸力时,增加一个万向连接头.这个简单的万向连接头备件是在所有的力测试中非常重要的,但利用率偏低.
如果在测试过程中样品承受的拉力与其伸长率不对称,那么偏心和/或扭转的侧向力可能会传导到传感器上.偏心和扭转力可以诱导极大的测量误差甚至对许多力传感器造成损坏.
当心！楔形夹具上的预载荷力
楔形夹具因其独特的设计而被广泛使用,当试样在拉伸测试过程中变薄时,它能够自动收紧,从而防止滑动.这种自紧特性是由一个内部弹簧机构实现的.
该机械装置不断对样品施加小的夹紧负荷.这种机制增强了易用性,同时也产生了负面影响.
这种楔形动作的一个复杂因素是,当它们向内捏时,钳口同时沿着加载轴移动.因此,这个初始向内挤压的压缩负载伴随着施加到样品两端
通常,操作员习惯于在将样品固定在夹具内之后立即将力显示归零.这可能是楔形夹具的问题,因为它们自然产生压缩载荷.在施加这种预载荷的情况下对仪器清零将导致随后的拉力测量包含
这个清零的负载.从而使其测量结果误差增大.
一种有效的解决方案，在对更严格的样品测试时,即选择平行夹口夹具
顾名思义，平行钳口夹具平行于加载轴方向，因此它们的向内夹紧完全垂直于加载轴.这样与楔形夹具不同.平行夹口夹具可以施加夹紧载荷而不必产生预载荷.
平行钳口夹具样品膨出问题
虽然平行钳口夹具不能形成压缩预载荷,但它们有时仍会出现不同的预加载问题：如"样品膨出"
当夹口向内夹紧弹性样品时.样品常常会被向外挤压出夹具夹口
位于原始夹具间距内的有效样品长度会增加,将导致压缩预载荷负载松驰
解决方法
为了解决从楔形夹具和平行钳夹具中的样品膨出预加载的问题,最佳选择通常是使用具有预加载特征的测试系统.在建立测试之前,此功能可以指引测量台驱动头进行位移移动至可配置负载
.在楔形夹具的情况下,这将在建立一个力/位移零点之前,释放压缩预载荷.在平行爪夹持的情况下,这将消除增加的 样本的膨出,然后建立一个力/位移零点.
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