專利名稱：用矢量方法測定加載同軸度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于力學(xué)性能用試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用矢量方法測定加載同軸度的方法，適用于金屬材料用軸向載荷試驗(yàn)機(jī)加載同軸度參數(shù)的校準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
軸向載荷試驗(yàn)機(jī)，包括蠕變試驗(yàn)機(jī)，持久試驗(yàn)機(jī)，軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)機(jī)，軸向應(yīng)變疲勞試驗(yàn)機(jī)，拉伸試驗(yàn)機(jī)和壓縮試驗(yàn)機(jī)等，都是材料力學(xué)性能試驗(yàn)的重要設(shè)備。由于這些試驗(yàn)機(jī)是軸向加載，其軸向加載軸向性(加載同軸度參數(shù))影響力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，尤其對蠕變和持久性能，軸向疲勞性能，彈性模量，泊松比，比例極限，屈服強(qiáng)度和規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度 (Rpa2)的測定影響明顯。所以，軸向載荷試驗(yàn)機(jī)的“加載同軸度參數(shù)”已經(jīng)在美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)，國際ISO標(biāo)準(zhǔn)，歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)和我國部分試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為限制性指標(biāo)，需進(jìn)行定期校準(zhǔn)?，F(xiàn)有的加載同軸度測定有“測定方法”，但沒有“矢量方法”。目前對于加載同軸度參數(shù)的測定，一般采用傳感器試樣(即儀器化了的試樣)進(jìn)行測定。將傳感器試樣夾持在被校準(zhǔn)的試驗(yàn)機(jī)上，對其施加力，同時(shí)采集安裝試樣上的應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，按照傳感器試樣橫截面的類型，使用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算加載同軸度參數(shù) Bmc (或 PBmc), θ mc，Bsp (或 PBsp), θ 印?，F(xiàn)有方法存在的問題是1)對于圓形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇?，分離前加載同軸度參數(shù) B和B'的計(jì)算是多模型化，隨橫截面平面測量點(diǎn)數(shù)目η變化，而且復(fù)雜(即缺乏理論統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型)；幻無法測定和計(jì)算厚矩形橫截面和薄矩形橫截面試樣的加載同軸度方位角參數(shù)％。和ΚΡ。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種“矢量方法”測定加載同軸度的方法，適用于采用圓形、厚矩形和薄矩形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇樱瑴y定軸向載荷試驗(yàn)機(jī)加載同軸度參數(shù)。方法簡單， 參數(shù)計(jì)算模型統(tǒng)一和簡化，而且解決了使用厚矩形和薄矩形傳感器試樣時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的加載同軸度參數(shù)θω。和θ sp無法測定的困局。本發(fā)明的技術(shù)方案如下測試步驟1.傳感器試樣應(yīng)變測量系統(tǒng)通電預(yù)熱在傳感器試樣應(yīng)變測量系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接后，通電預(yù)熱至少30分鐘，以使測量系統(tǒng)熱平衡，處于穩(wěn)定工作狀態(tài)；2.傳感器試樣夾持將傳感器試樣一端(上端)夾持在被校準(zhǔn)的軸向加載試驗(yàn)機(jī)上，夾持方式應(yīng)與日常實(shí)際試驗(yàn)應(yīng)用的夾持方式相同或近似相同。夾持時(shí)，使傳感器試樣取向?yàn)?°，即傳感器試樣橫截面平面上編號(hào)為G1的測量點(diǎn)(應(yīng)變計(jì))位于參考方向上，參考方向選定為試驗(yàn)機(jī)的正前方向，見

圖1。傳感器試樣的另一端處于自由狀態(tài)。3.應(yīng)變測量系統(tǒng)調(diào)零傳感器試樣一端被夾持后，應(yīng)變測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零，此后不再改變調(diào)零狀態(tài)；(注如特殊需要，例如，為了保持包括傳感器試樣在內(nèi)的整個(gè)試樣鏈的連接件定位，或該試驗(yàn)機(jī)以往校準(zhǔn)加載同軸度參數(shù)的試驗(yàn)是在零力或預(yù)試驗(yàn)力狀態(tài)下調(diào)零的基礎(chǔ)上得到的，為了測量結(jié)果可比較，可以在傳感器試樣兩端夾持后在零力或預(yù)試驗(yàn)力狀態(tài)下調(diào)零)。4.夾持傳感器試樣的另一端并采集應(yīng)變數(shù)據(jù)夾持傳感器試樣另一端，并采集此時(shí)零力狀態(tài)下的應(yīng)變數(shù)據(jù)(零載荷下的應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)不計(jì)算加載同軸度參數(shù))5.試驗(yàn)機(jī)加力試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)使用力控制模式，對傳感器試樣施加系列增量力，系列增量力為等間隔或近似等間隔，增量力3 10級(jí)，同時(shí)自動(dòng)采集增量力點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)(ε」)，試驗(yàn)直至指定的力范圍或直至平均軸向應(yīng)變水平1000 μ ε (嚴(yán)禁超過傳感器試樣的比例極限)。6.重新夾持傳感器試樣使其取向?yàn)?80°的試驗(yàn)機(jī)加力試驗(yàn)卸除力至零，卸下傳感器試樣，并將其重新夾持(不改變夾持方式)，使其取向?yàn)?180°，即傳感器試樣橫截面平面上編號(hào)為G1的測量點(diǎn)(見圖1)，或者薄矩形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇拥腜1A (見圖4)，置于與參考方向成180°的方向上。然后按照前述O) (5)的步驟進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)(ε ‘ P采集。7.數(shù)據(jù)處理和加載同軸度參數(shù)計(jì)算使用不同橫截面形狀的傳感器試樣，加載同軸度參數(shù)計(jì)算模型不同。目前國際上， 使用圓形橫截面、厚矩形橫截面和薄矩形橫截面這樣三種橫截面類型的傳感器試樣，進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)加載同軸度參數(shù)的校準(zhǔn)。對于這三種橫截面類型，由“矢量方法”建立的試驗(yàn)機(jī)加載同軸度參數(shù)計(jì)算模型說明如下加載同軸度參數(shù)符號(hào)及其名稱Bfflc-最大彎曲應(yīng)變試驗(yàn)機(jī)分量；PBfflc-百分比最大彎曲應(yīng)變試驗(yàn)機(jī)分量；θ。m-最大彎曲應(yīng)變試驗(yàn)機(jī)分量方位角；Bsp-最大彎曲應(yīng)變試樣分量；PBsp-百分比最大彎曲應(yīng)變試樣分量；θ sp-最大彎曲應(yīng)變試樣分量方位角；(1)使用圓形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇?圖2)計(jì)算模型Bmc = - ^B2+B'2+2BB'cos(0'-e)(1)Bsp =-^B2+ B'2 - IBB'cos(6>' - θ)(2)
權(quán)利要求
1.一種用矢量方法測定加載同軸度的方法，其特征在于(1)傳感器試樣應(yīng)變測量系統(tǒng)通電預(yù)熱在傳感器試樣應(yīng)變測量系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接后，通電預(yù)熱至少30分鐘，以使測量系統(tǒng)熱平衡，處于穩(wěn)定工作狀態(tài)；(2)傳感器試樣夾持將傳感器試樣上端夾持在被校準(zhǔn)的軸向加載試驗(yàn)機(jī)上，夾持時(shí)，使傳感器試樣取向?yàn)?0°，即傳感器試樣橫截面平面上編號(hào)為G1的測量點(diǎn)位于參考方向上，參考方向選定為試驗(yàn)機(jī)的正前方向，傳感器試樣的另一端處于自由狀態(tài)；(3)應(yīng)變測量系統(tǒng)調(diào)零傳感器試樣一端被夾持后，應(yīng)變測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零，此后不再改變調(diào)零狀態(tài)；(4)夾持傳感器試樣的另一端并采集應(yīng)變數(shù)據(jù)夾持傳感器試樣另一端，采集此時(shí)零力狀態(tài)下的應(yīng)變數(shù)據(jù)；(5)試驗(yàn)機(jī)加力試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)使用力控制模式，對傳感器試樣施加系列增量力，系列增量力為等間隔或近似等間隔，增量力3 10級(jí)，同時(shí)自動(dòng)采集增量力點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)，試驗(yàn)直至指定的力范圍或直至平均軸向應(yīng)變水平1000 μ ε ；(6)重新夾持傳感器試樣使其取向?yàn)?80°的試驗(yàn)機(jī)加力試驗(yàn)卸除力至零，卸下傳感器試樣，并將其重新夾持，使其取向?yàn)?80°，即傳感器試樣橫截面平面上編號(hào)為G1的測量點(diǎn)，或者薄矩形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇覹P1點(diǎn)，置于與參考方向成 180°的方向上；然后按照前述( (5)的步驟進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集；(7)數(shù)據(jù)處理和加載同軸度參數(shù)計(jì)算彎曲應(yīng)變測試和數(shù)據(jù)處理及特征參數(shù)計(jì)算，其步驟為應(yīng)變測量傳感器試樣夾持在被校準(zhǔn)的試驗(yàn)機(jī)上，在傳感器試樣的取向分別在為0° 和180°下，試驗(yàn)機(jī)對傳感器試樣施加力，采集傳感器試樣的應(yīng)變數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理和加載同軸度參數(shù)特征參數(shù)計(jì)算通過矢量方法建立的計(jì)算模型，計(jì)算采用圓形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇印⒑窬匦螜M截面?zhèn)鞲衅髟嚇雍捅【匦螜M截面?zhèn)鞲衅髟嚇有?zhǔn)時(shí)的試驗(yàn)機(jī)加載同軸度參數(shù)；得到最大彎曲應(yīng)變試驗(yàn)機(jī)分量Bm。和PBm。、試樣分量Bsp和PBsp及其方位角θω。和9sp的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(7)中所述的通過矢量方法建立的計(jì)算模型的步驟為(1)使用圓形橫截面?zhèn)鞲衅髟嚇覤mc=-^B2+B'2+2BB'cos(0'-θ)(1)Bsp = ^^B2 + B'2 - IBB'cos(6>' - θ)(2)PBmc = ^(3)aΡΒΨ=—⑷a
全文摘要
一種用矢量方法測定加載同軸度的方法，屬于試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。步驟為測量系統(tǒng)預(yù)熱；傳感器試樣取向0°夾持；應(yīng)變測量系統(tǒng)調(diào)零；傳感器試樣在彈性范圍內(nèi)施加系列增量力并自動(dòng)采集應(yīng)變數(shù)據(jù)；卸除力，卸下傳感器試樣并取向180°重新夾持；重復(fù)前次系列增量力并自動(dòng)采集或記錄應(yīng)變數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理和加載同軸度參數(shù)計(jì)算。優(yōu)點(diǎn)在于，可以實(shí)現(xiàn)測定試驗(yàn)機(jī)的全部加載同軸度參數(shù)Bcm，PBmc，θmc，Bsp，PBsp，θsp。
文檔編號(hào)G01N3/62GK102539267SQ20121003352
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者梁新幫, 高怡斐 申請人:鋼鐵研究總院