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浅析万能材料试验机的同轴度检测方法

作者：薛金

来源：《科技创新与应用》2016年第33期

摘要：万能材料试验机（以下简称试验机）主要用于测量材料力学性能参数，适用于金

属、非金属材料及构件的拉伸、压缩、弯曲和剪切等力学性能试验。由于试验机上下试样夹持

装置的设计、加工、装配及使用等多方面的因素，导致试验机存在同轴度误差，从而影响材料

检测试验结果的准确性。文章依据材料试验机的检定规程重点分析了同轴度的不同检测方法。

关键词：万能材料试验机；同轴度；检定规程

概述1

试验机的同轴度是指试验机的试样夹持装置在任意位置上和施加力的过程中，上下夹头中

心线与试验机的加力轴线间同轴的程度。由于试验机的试样夹持装置的设计、加工及装配等多

方面因素，使其不可避免存在同轴度误差，受到同轴度误差的影响，在使用试验机检测材料力

学性能过程中，会使材料承受拉力同时产生了附加力，影响到试验结果的准确性。为了保证被

检材料在检测过程中受同轴度的影响最小，JJG139-2014《拉力、压力和万能试验机》、JJG

475-2008《电子万能试验机》和JJG1063-2010《电液伺服万能试验机》检定规程均对试验机

的同轴度提出了技术要求和检测方法，文章以JJG139-2014《拉力、压力和万能试验机》检定

规程中规定的方法为例对万能材料试验机的同轴度检测方法进行分析。

试验机同轴度的技2术要求

对于1级试验机的同轴度在首次检定中需对其检测，后续检定不再检测同轴度：对于0.5

级试验机的同轴度不论是首次检定还是后续检定，均要对其同轴度进行检测。试验机的试样夹

持装置在任意位置，上、下夹头的同轴度应满足如下要求：

（1）当试验机的最大力值不大于30kN时不应超过ф2mm/500mm；

（2）当试验机的最大力值大于30kN时应符合表1的规定。

试验机同轴度的检测方法3

应3.1变测量法

3.1.1测量原理：将检验试样放入试验机的夹持装置中，试验机对其施加一定力值后通过

同轴度自动检测仪内部的引伸计或者其他变形测量装置测量检验试样所产生的弹性变形从而获

得同轴度大小。

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3.1.2测量方法：对于最大试验力大于30kN的试验机，根据规程要求选择合适的检验试

样，使用同轴度测试仪（或其他相应准确度的测量装置）进行检定。检定时，先将检验试样夹

持在夹头上并施加试验机的最大试验力约1%的初始力，调整同轴度测量仪的零点，再施加试

验力至最大试验力的4%，施加过程中应注意使用的最大力不应使检验试样产生塑性变形，测

量试样相对两侧的弹性变形，在相互垂直的方向上各测量3次。同轴度按公式（1）计算，每

次检定的结果均应满足表1的要求。

式中：e-加力系统中上、下夹头的中心线与试验机加力轴线的同轴度，%；△L-在同一测

量点，同一次测量中，检验试样两侧变形的算术平均值，mm；△Lmax-在同一测量点，同一

次测量中，检验试样变形较大一侧的变形值，mm。

3.1.3如何选择合适的检验试样

根据检定规程要求，针对不同量程的试验机应选用不同材质、不同直径的检验试样对其进

行同轴度的测量，通过以下试验数据具体说明下如何检验试样，以45#钢（弹性模量

E=210GPa，屈服强度为355MPa）以及合金铝（弹性模量E=72GPa，屈服强度为125MPa）这

两种材质为例进行分析。

（1）对于量程30kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф10mm的检验

试样，按照3.1.2测量方法，在其受到最大力为30×4%=1.2（kN），此时检验试样所受应力

为：

对于有效长度100mm的试棒，实际变形量：△l=100×72.9×10-6=7.29（μm）

若使用材质为合金铝、ф10mm的检验试样，同理可得σ=15.3MPa），△l=21.25（μm）

（2）对于量程100kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф10mm的检验

试样，按照3.1.2测量方法，在其受到最大力为100×4%=4（kN），此时检验试样所受应力

为：

对于有效长度