整機分為機械驅動、測力傳感、位移采集、應變采集、測控軟件五大閉環系統,核心邏輯:伺服電機精準加載,傳感器實時采集力、位移、應變數據,電腦運算生成應力 - 應變曲線與力學指標。
1. 動力單元:交流伺服電機,可精準控制轉速、正反轉,實現拉伸、壓縮動作;
2. 傳動結構:電機同步帶動精密滾珠絲杠旋轉,絲杠帶動活動橫梁上下勻速移動;
3. 機架:單 / 雙柱剛性框架,保證加載時機身變形極小,避免影響測試精度;
4. 夾具:固定上下試樣,橫梁移動對試樣施加拉力、壓力、彎曲力等載荷。
控制模式分三種閉環,軟件自動切換:
1. 位移閉環:控制橫梁移動速度(標準拉伸常用 200mm/min、5mm/min 等);
2. 力閉環:恒定拉力加載(持久試驗、蠕變測試);
3. 應變閉環:按試樣變形速率控制,彈性模量高精度測試。
核心部件:輪輻式 / 柱式高精度負荷傳感器,安裝在上橫梁或下夾具座。
1. 傳感器內部貼有電阻應變片,組成惠斯通電橋;
2. 試樣受力后,傳感器產生微量彈性形變,應變片電阻同步變化;
3. 電橋輸出微弱電壓信號,經放大、A/D 模數轉換,傳輸至電腦;
4. 軟件通過標定系數,將電信號換算成真實試驗力(N、kN);
5. 傳感器自帶溫度補償,減少環境溫差帶來的力值漂移,0.5 級機型線性誤差極低。
伺服電機內置光電編碼器:
1. 電機轉動時編碼器同步輸出脈沖信號;
2. 系統通過脈沖數量換算絲杠進給距離,得到橫梁位移;
3. 可記錄試樣總拉伸行程,用于計算斷裂伸長率(無引伸計粗測)。
引伸計兩個刀口輕夾試樣標距段,試樣拉伸帶動刀口分開,內部應變片變形輸出電信號,軟件計算標距段真實應變,不受整機機架變形干擾,用于彈性模量、屈服強度精準計算。
工業相機持續拍攝試樣上兩個標記點,圖像軟件實時識別兩點像素間距變化,換算縱向應變,還可同步測橫向收縮(泊松比),無物理夾持,不會損傷超薄薄膜。
1. 裝夾標定:試樣固定在上下夾具,輸入試樣尺寸(寬度、厚度、標距);
2. 參數設置:軟件設定試驗標準、速度、終止條件(斷裂 / 位移 / 力值);
3. 啟動加載:伺服電機驅動橫梁勻速移動,對試樣施加載荷;
4. 同步采集:全程同步捕捉三組數據:
1. 力:傳感器實時載荷;
2. 位移:編碼器橫梁行程;
3. 應變:引伸計 / 視頻相機試樣變形;
5. 試樣斷裂觸發停機:力值驟降達到判定閾值,電機立即停止并回位;
6. 數據運算:軟件自動換算: 應力 = 力 / 橫截面積、應變 = 變形 / 原始標距,繪制應力 - 應變曲線; 自動輸出抗拉強度、屈服、斷裂伸長、彈性模量、剝離力等指標;
7. 數據存儲:保存曲線、原始數據,一鍵導出 Word/PDF 檢測報告。
主機機械、測力系統不變,增加獨立溫控閉環:
1. 高低溫箱內加熱管、制冷壓縮機、循環風機調控內部溫度;
2. Pt100 鉑電阻采集箱內溫度,PID 儀表恒溫 / 程序交變;
3. 試樣在恒定高低溫環境下同步拉伸,同步記錄溫度 + 力 + 應變多維度數據,模擬材料真實冷熱服役工況。
伺服電機驅動橫梁對試樣施加載荷,負荷傳感器采集受力、編碼器采集橫梁位移、引伸計采集試樣微小變形,電腦實時處理信號,計算材料各項力學性能指標。