電子引伸計的“反走”現象

石威

福建省計量科學研究院 福建福州 350199

我國參考國外電子引伸計設計出現的電子引伸計多數被安裝成單側電子引伸計來使用。在此情況下，拉伸試樣表面一段縱向母線變形可被電子引伸計測量出。但是電子拉伸試驗機本身存在一定的誤差，因此對拉伸試樣的要求是將其安放在偏心拉伸狀態下開展工作，該模式下出現的變形為組合變形。在組合變形的基礎下會出現拉伸曲線“反走”現象。

1 單側電子引伸計“反走”現象

1.1 電子引伸計受到的變形分析

單側電子引伸計屬于電子引伸計的一種，它的拉伸試樣被安裝在一側。當試樣一側受到壓力后，電子引伸計原來的形狀會發生變化。此種變形包括純拉伸變形、壓縮變形等。所產生的變形都與試樣上受到的拉力有關。其中試樣拉力的大小，關系到兩種變形絕對值的大小。因此壓縮變形是引伸計主要感受到的變形方式。此種情況就成為引伸計的“反走”現象。可用如下曲線來表示。

圖1 單側電子引伸計“反走”現象拉伸曲線圖

以上曲線主要表示壓縮變形，要想將試樣真實拉伸變形情況完全顯示出來是不可能的。兩者變形差異性較大，測量出來的數值明顯不同。當比較大的拉力作用在試樣上時，此時縱坐標軸的右側是拉伸曲線位置。此時形成的曲線同樣也不能表示試樣真實的拉伸變形情況，因為壓縮變形也包含在拉伸曲線中。單側電子引伸計的一側被安裝上試樣，當拉力作用在試樣上時，拉伸曲線“反走”現象出現的可能性會極大減小。但是此時引伸計測出的變形并不是單一存在的。兩種變形缺一不可，都必須同時存在，但是實際情況下，“反走”曲線上的數值，常見的是前者要大于后者[1]。

1.2 電子引伸計拉伸曲線計算分析

單側電子引伸計在計算拉伸曲線時，即便是“反走”曲線已經出現，還是尚未發生“反走”的曲線。此中計算方法的出來的結果存在一定誤差。并且產生的誤差還比較大。分析單側拉伸曲線計算得出來的數據，產生的誤差可以達到-8%到+8%。以上誤差出現的標準是在拉伸試驗系統存在0.1mm偏心時產生，一旦拉伸試驗系統偏心程度越大，此時出現的誤差也不斷增大。由此可見，在此種情況下，得出的數據真實性較高，因此結算的出來的結果也不會出現較大的誤差。但是單側引伸計在試樣彎曲中性層安裝的情況實際生活中我們見到的情況較少，不是必然存在的。該中安裝方法的隨機性特點，決定了電子引伸計出現“反走”情況也是非常常見的。在不確定的情況下安裝所發生的可能性極其微小。因此這樣就出現了單側引伸計測量結果穩定性極差的原因。

1.3 電子引伸計“反走”現象出現的原因

經過上述分析可知，電子引伸計自身原因與“反走”現象的出現沒有必然性的聯系。以上結論得出的原因在于單側引伸計被安裝上了標定器，此時模擬變形的情況會在標定器上出現，形成的變形為單純拉伸變形。此時單側引伸計計算精度較高，誤差的形成也不會太大。試驗機夾頭和試樣頭部之間存在的差異性，會導致誤差形成。這是電子引伸計“反走”現象出現的另一原因。以上形式的誤差不可能被完全消除。據有關學者研究顯示單側測量得到數據分散度很大的情況也同樣出現彈簧模量材料一致的電子引伸計中[2]。

2 電子引伸計“反走”現象的解決措施

目前雙引伸計法是國內外解決“反走”現象常采用的方法。所謂的雙引伸計法主要是將單側電子引伸計在拉伸試樣軸線對稱的兩側各安裝一個，將兩側的變形情況都計算出來，之后在從電路上取平均值，由此就可以不僅知道了偏心拉伸彎曲變形情況，又知道了試樣軸線純拉伸變形情況，雙電子引伸計法有效性極強，但是此種方法需要花費的成本較高，儀器價格相對較高，此外雙電子引伸計法在安裝上存在較大的困難。如兩個電子引伸計在放大倍數上要在理論上做到完全一樣。針對以上存在的問題，筆者發現采用如圖2所示的雙側電子引伸計結構圖可以妥善解決。

圖2 雙側電子引伸計結構圖

a點和d點與刀刃之間要存在對稱性的關系，以上兩點與試樣變形刀刃有接觸。實際試驗中需要尤其注意該問題。此時需要測量L和斜線ad的，當單純拉伸發生在試樣標距L上時，此時若沒有偏心拉伸的情況出現，ad的伸長與L會形成某種關系，函數關系。該關系不會發生隨意發生變化，具有恒定性。兩者之間函數關系的建立需要滿足一定的條件。實際拉伸試驗中，單純拉伸和彎曲變形會發生在ao部分，該部分在線段ad上。以上情況出現的基礎是產生了伸長變形od部分發生了縮短變形。但是在對稱性的情況下出現的變形，他們具有相同的數值，但是在方向上是不一樣的。因此兩者相加，得出0的結果。該情況可以采用雙側電子引伸計來解決測出純拉伸變形的問題原因[3]。

我們用圖1所示的試驗機，在雙側電子引伸計的輔助下，進行第二次試驗。兩種不同的引伸計所安裝試樣的位置是一樣的，此種情況下開展試驗，會發現“反走”現象沒有出現。

3 結語

綜上所述，電子引伸計出現“反走”現象是非常常見的。此種情況下測量出來的結果可靠性極度不高，帶來的誤差也較大。針對此種問題可以采用雙側電子引伸計，消除拉伸試驗偏心拉伸問題。這樣可將“反走”現象得到妥善解決，保障試驗結果的可靠性。以上就是筆者針對電子引伸計“反走”現象問題出現原因的分析，希望在筆者總結描述的基礎下，起到一定現實性的意義。