任何的資料在遭到外力效果時都會發作變形。在受力的初始時期,通常來說這種變形與遭到的外力根本成線性的份額,這時若外力不見,資料的變形也將不見,恢復原狀,這一時期通常稱為彈性時期,物理學中的虎克規律,即是描繪這一特性的根本規律。但當外力增大到必定程度后,變形與遭到的外力將不再成線性份額,這時當外力不見后,資料的變形將不能*不見,外型尺度將不能*恢復到原狀,這一時期稱為塑性變形時期。 一切的商品與設備都是由各種不一樣功能的資料構成,它們在運用中會遭到各式各樣的外力效果,天然就會發作各式各樣的變形,,但這種變形有必要被約束在彈性規模以內,否則商品的形狀將會發作持久改動,影響持續運用,設備的形狀也將發作改動,輕則形成加工零部件精度等級下降,重則形成零部件作廢,發作嚴峻的質量事故。那么怎么保證變形是在彈性規模內呢?從上面的剖析已知資料的變形分為彈性變形與塑性變形兩個時期,只需找出這對已知資料的力學功能進行實驗與理論剖析,大家總結出了選用屈從點、非份額應力兩個時期的轉折點,工程規劃人員就可保證商品與設備的牢靠運行。 因為資料品種繁復,功能區別很大,彈性時期與塑性時期的過渡狀況很雜亂,經過和剩余應力等目標作為資料彈性時期與塑性時期的轉折點的目標來反響資料的過渡進程的功能,其間屈從點與非份額應力是zui常用的目標。盡管屈從點與非份額應力同是反響資料彈性時期與塑性時期“轉折點”的目標,但它們反響了不一樣過渡時期特性的資料的特色,因而它們的界說不一樣,求取方法不一樣,所需設備也不*一樣。因而筆者將分別對這兩個目標進行剖析。這篇文章首要剖析屈從點的狀況: 從上面的描繪,能夠看出求取屈從點在資料力學功能實驗中是十分重要的,在很多的時分,它的重要性乃至大于資料的極限強度值(極限強度是一切資料力學功能必需要取的目標之一),但是十分的求取它,在很多的時分又是一件不太容易的事。它遭到很多要素的制約,歸納起來有: * 夾具的影響; * 實驗機測控環節的影響; * 成果處理軟件的影響; * 實驗人員理論水平的影響等。 這其間的每一種影響都包含了不一樣的方面。下面逐個進行剖析 一、 夾具的影響 這類影響在實驗中發作的機率較高,首要表現為試樣夾持有些打滑或實驗機某些力值傳遞環節間存在較大的空隙等要素,它在舊機器上出現的概率較大。因為機器在運用一段時間后,各相對運動部件間會發作磨損表象,使得摩擦系數顯著降低,zui直觀的表現為夾塊的鱗狀尖峰被磨平,摩擦力大起伏的減小。當試樣受力逐步增大到達zui大靜摩擦力時,試樣就會打滑,從而發作虛偽屈從表象。假如曾經運用該實驗機所作實驗屈從值正常,而如今所作實驗屈從值顯著偏低,且在某些較硬或者較脆的資料實驗時表象尤為顯著,則通常應首要考慮是這一緣由。這時需及時進行設備的大修,消除空隙,替換夾塊。 二、 實驗機測控環節的影響 實驗機測控環節是悉數實驗機的中心,跟著技術的開展,現在這一環節根本上選用了各種電子電路完結主動測控。因為主動測控知識的艱深,構造的雜亂,原理的不透明,一旦在商品的規劃中考慮不周,就會對成果發作嚴峻的影響,并且難以剖析其緣由。關于資料屈從點的求取zui首要的有下列幾點: 1、傳感器擴大器頻帶太窄 因為現在實驗機上所選用的力值檢測元件根本上為載荷傳感器或壓力傳感器,而這兩類傳感器都為模仿小信號輸出類型,在運用中有必要進行信號擴大。盡人皆知,在咱們的環境中,存在著各式各樣的電磁攪擾信號,這種攪擾信號會經過很多不一樣的途徑偶合到丈量信號中一同被擴大,成果使得有用信號被攪擾信號吞沒。為了從攪擾信號中提取出有用信號,關于資料實驗機的特色,通常在擴大器中設置有低通濾波器。合理的設置低通濾波器的截止頻率,將擴大器的頻帶約束在一個恰當的規模,就能使實驗機的丈量操控功能得到極大的前進。但是在實踐中,大家通常將數據的安穩顯現看的十分重要,而疏忽了數據的真實性,將濾波器的截止頻率設置的十分低。這么在充分濾掉攪擾信號的一同,通常把有用信號也一同濾掉了。在日常生活中,咱們多見的電子秤,數據很安穩,其緣由之一即是它的頻帶很窄,攪擾信號根本不能經過。這么規劃的緣由是電子秤稱量的是穩態信號,對稱量的過渡進程是不關心的,而資料實驗機丈量的是動態信號,它的頻譜是十分寬的,若頻帶太窄,較高頻率的信號就會被衰減或濾除,從而致使失真。關于屈從表現為力值屢次上下動搖的狀況,這種失真是不答應的。就資料實驗機而言,筆者以為這一頻帶zui小也應大于10HZ,*到達30HZ。在實踐中,有時擴大器的頻帶盡管到達了這一規模,但大家通常疏忽了A/D變換器的頻帶寬度,以至于形成了實踐的頻帶寬度小于設置頻寬。以很多的實驗機數據收集體系選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當A/D變換器以“zui高輸出數據速率4KHZ”運行時,它的模仿輸入處理電路到達zui大的頻帶寬度10HZ。當以實驗機zui常用的100HZ的輸出數據速率作業時,其模仿輸入處理電路的實踐帶寬只需0.25HZ,這會把很多的有用信號給扔掉,如屈從點的力值動搖等。用這么的電路當然不能得到實驗成果。 2、數據收集速率太低 現在模仿信號的數據收集是經過A/D變換器來完結的。A/D變換器的品種很多,但在實驗機上選用zui多的是∑-△型A/D變換器。這類變換器運用靈敏,變換速率可動態調整,既可完結高速低精度的變換,又可完結低速高精度的變換。在實驗機上因為對數據的收集速率請求不是太高,通常達每秒幾十次到幾百次就可滿意需要,因而通常多選用較低的變換速率,以完結較高的丈量精度。但在某些廠家出產的實驗機上,為了尋求較高的采樣分辨率,以及*的數據顯現安穩性,而將采樣速度降的很低,這是不行取的。因為當采樣速度很低時,對高速改動的信號就無法實時收集。例如金屬資料功能實驗中,當資料發作屈從而力值上下動搖時信號改動即是如此,以至于不能求出上下屈從點,致使實驗失利,成果丟了西瓜撿芝麻。 那么怎么判別一個體系的頻帶寬窄以及采樣速率的凹凸呢? 嚴格來說這需要很多的測試儀器及專業人員來完結。但經過下面介紹的簡單方法,可做出一個定性的知道。當一個體系的采樣分辨率到達幾萬分之一以上,而顯現數據仍然沒有動搖或顯現數據具有顯著的滯后感覺時,根本能夠斷定它的通頻帶很窄或采樣速率很低。除非格外場合(如:校驗實驗機力值精度的高精度標定儀),否則在實驗機上是不行運用的。 3、操控方法運用不當 關于資料發作屈從時應力與應變的(發作屈從時,應力不變或發作上下動搖,而應變則持續增大)國標引薦的操控形式為恒應變操控,而在屈從發作前的彈性時期操控形式為恒應力操控,這在絕大多數實驗機及某次實驗中是很難完結的。因為它請求在剛出現屈從表象時改動操控形式,而實驗的意圖本身即是為了請求取屈從點,怎么也許以不知道的成果作為條件進行操控切換呢?所以在實踐中,通常都是用同一種操控形式來完結悉數的實驗的(即便運用不一樣的操控形式也很難在上屈從點切換,通常會挑選超前一點)。關于運用恒位移操控(速度操控)的實驗機,因為資料在彈性時期的應力速率與應變速率成正比,只需挑選適宜的實驗速度,全程選用速度操控就可兼容兩個時期的操控特性請求。但關于只需力操控一種形式的實驗機,假如實驗機的呼應格外快(這是主動操控盡力想要到達的意圖),則屈從發作的進程時間就會十分短,假如數據收集的速度不行高,則就會扔掉屈從值(緣由第2點已闡明),優良的操控功能反而變成了發作差錯的緣由。所以在挑選實驗機及操控方法時*不要挑選單一的載荷操控形式。 三、 成果處理軟件的影響 現在出產的實驗機絕大有些都裝備了不一樣類型的核算機(如PC機,單片機等)),以完結規范或用戶界說的各類數據測試。與曩昔廣泛選用的圖解法相比有了十分大的前進。但是因為規范的滯后,原有的有些界說,就顯得不行清晰。如屈從點的界說,只需定性的解說,而沒有定量的闡明,很不習慣核算機主動處理的需要。這就形成了: 1、判別條件的各自設定 就屈從點而言(以金屬拉伸GB/T 228-2002為例)規范是這么界說的: “屈從強度:當金屬資料出現屈從表象時,在實驗時期到達塑性變形發作而力不添加的應力點,應區別上屈從強度和下屈從強度。 上屈從強度:試樣發作屈從而力初次下降前的zui高應力。 下屈從強度:在屈從時期,不計初始瞬時效應時的zui低應力。” 這個界說在曩昔運用圖解法時通常沒有啥疑問,但在今日運用核算機處理數據時就發作了疑問。 *屈從強度的疑問:怎么了解“塑性變形發作而力不添加(堅持穩定)”?因為各種攪擾源的存在,即便資料在屈從時期真的力值堅持穩定(這是不行能的),核算機所收集的數據也不會堅持穩定,這就需要給出一個答應的數據動搖規模,因為國標未作界說,所以各個實驗機出產廠家只好自行界說。因為條件的不共同,所求成果天然也就有所區別。 *上下屈從強度的疑問:若資料出現上下屈從點,則必定出現力值的上下動搖,但這個動搖的起伏是多少呢?國標未作解說,若取的太小,也許將攪擾誤求為上下屈從點,若獲得太大,則也許將有些上下屈從點扔掉。現在為了處理這一難題,各廠家都想了很多的方法,如按資料進行分類界說“差錯帶”及“動搖起伏”,這能夠處理大有些的運用疑問。但對不多見的資料及新資料的研討仍然不能處理疑問。為此有些廠家將“差錯帶”及“動搖起伏”規劃為用戶自界說參數,這從理論上處理了疑問,但對運用者卻提出了*的請求。 2、對下屈從點界說中“不計初始瞬時效應”的誤解啥叫“初始瞬時效應”?它是怎么發作,是不是一切的實驗都存在?這些疑問國標都未作解說。所以在求取下屈從強度時絕大多數的狀況都是扔掉了*個“下峰點”的。筆者經過多方查閱資料,了解到“初始瞬時效應”是早期出產的經過擺錘測力的實驗機所*的一種表象,其緣由是“慣性”效果的影響。已然不是一切的實驗機都存在初始瞬時的效應,所以在求取成果時就不能一概扔掉*個下峰點。但事實上,大有些的廠家的實驗機處理程序都是扔掉了*個下峰點的。 四、 實驗人員的影響 在實驗設備已斷定的狀況下,實驗成果的好壞就*取決于實驗人員的歸納實質。現在我國資料實驗機的操作人員歸納實質遍及不高,專業知識與理論水平遍及較為短缺,再加上新概念、新名詞的不斷出現,使他們很難習慣資料實驗的需要。在資料屈從強度的求取上常出現如下的疑問: 1、將非份額應力與屈從相提并論 盡管非份額應力與屈從都是反響資料彈性時期與塑性時期的過渡狀態的目標,但兩者有著實質的不一樣。屈從是資料固有的功能,而非份額應力是經過人為規則的條件核算的成果,當資料存在屈從點時是無需要取非份額應力的,只需資料沒有顯著的屈從點時才求取非份額應力。有些實驗人員對此了解不深,以為屈從點、上屈從、下屈從、非份額應力對每一個實驗都存在,并且需悉數求取。 2、將具有不接連屈從的趨勢當作具有屈從點 國標對屈從的界說指出,當變形持續發作,而力堅持不變或有動搖時叫做屈從。但在某些資料中會發作這么一種表象,盡管變形持續發作,力值也持續增大,但力值的增大起伏卻發作了由大到小再到大的進程。從曲線上看,有點象發作屈從的趨勢,并不契合屈從時力值穩定的界說。正如在第三類影響中提到的,因為對“力值穩定”的條件沒有定量目標規則,這時經常會發作這一表象是不是是屈從,屈從值怎么求取等疑問的爭辯。 3、將金屬資料的屈從點與塑料類的屈從點混雜 因為金屬資料與塑料的功能相差很大,其屈從的界說也有所不一樣。如金屬資料界說有屈從、上屈從、下屈從的概念。而塑料只界說有屈從的概念。別的,金屬資料的屈從強度必定小于極限強度,而塑料的屈從也許小于極限強度,也也許等于極限強度(兩者在曲線上為同一點)。因為對規范的不熟悉,通常在實驗成果的輸出方面發作一些不該有的過錯,如將塑料的屈從概念(上屈從)作為金屬資料的屈從概念(通常為下屈從)輸出,或將無屈從的金屬資料的zui大強度按塑料的屈從強度界說類推作為金屬資料屈從值輸出,發作金屬資料屈從值與zui大值共同的笑話。 綜上所述,屈從值在資料力學功能實驗中有著十分重要的效果,但一同在求取時又面臨著很多疑問,因而無論是國標的擬定部分,仍是實驗機的研發作產廠商、實驗機的運用部分,都應從各自的視點動身,盡力處理所存在的疑問,才干完結屈從點的、疾速、便利的求取,為資料的安全運用創造杰出的條件。 |