整机分为机械驱动、测力传感、位移采集、应变采集、测控软件五大闭环系统,核心逻辑:伺服电机精准加载,传感器实时采集力、位移、应变数据,电脑运算生成应力 - 应变曲线与力学指标。
1. 动力单元:交流伺服电机,可精准控制转速、正反转,实现拉伸、压缩动作;
2. 传动结构:电机同步带动精密滚珠丝杠旋转,丝杠带动活动横梁上下匀速移动;
3. 机架:单 / 双柱刚性框架,保证加载时机身变形极小,避免影响测试精度;
4. 夹具:固定上下试样,横梁移动对试样施加拉力、压力、弯曲力等载荷。
控制模式分三种闭环,软件自动切换:
1. 位移闭环:控制横梁移动速度(标准拉伸常用 200mm/min、5mm/min 等);
2. 力闭环:恒定拉力加载(持久试验、蠕变测试);
3. 应变闭环:按试样变形速率控制,弹性模量高精度测试。
核心部件:轮辐式 / 柱式高精度负荷传感器,安装在上横梁或下夹具座。
1. 传感器内部贴有电阻应变片,组成惠斯通电桥;
2. 试样受力后,传感器产生微量弹性形变,应变片电阻同步变化;
3. 电桥输出微弱电压信号,经放大、A/D 模数转换,传输至电脑;
4. 软件通过标定系数,将电信号换算成真实试验力(N、kN);
5. 传感器自带温度补偿,减少环境温差带来的力值漂移,0.5 级机型线性误差极低。
伺服电机内置光电编码器:
1. 电机转动时编码器同步输出脉冲信号;
2. 系统通过脉冲数量换算丝杠进给距离,得到横梁位移;
3. 可记录试样总拉伸行程,用于计算断裂伸长率(无引伸计粗测)。
引伸计两个刀口轻夹试样标距段,试样拉伸带动刀口分开,内部应变片变形输出电信号,软件计算标距段真实应变,不受整机机架变形干扰,用于弹性模量、屈服强度精准计算。
工业相机持续拍摄试样上两个标记点,图像软件实时识别两点像素间距变化,换算纵向应变,还可同步测横向收缩(泊松比),无物理夹持,不会损伤超薄薄膜。
1. 装夹标定:试样固定在上下夹具,输入试样尺寸(宽度、厚度、标距);
2. 参数设置:软件设定试验标准、速度、终止条件(断裂 / 位移 / 力值);
3. 启动加载:伺服电机驱动横梁匀速移动,对试样施加载荷;
4. 同步采集:全程同步捕捉三组数据:
1. 力:传感器实时载荷;
2. 位移:编码器横梁行程;
3. 应变:引伸计 / 视频相机试样变形;
5. 试样断裂触发停机:力值骤降达到判定阈值,电机立即停止并回位;
6. 数据运算:软件自动换算: 应力 = 力 / 横截面积、应变 = 变形 / 原始标距,绘制应力 - 应变曲线; 自动输出抗拉强度、屈服、断裂伸长、弹性模量、剥离力等指标;
7. 数据存储:保存曲线、原始数据,一键导出 Word/PDF 检测报告。
主机机械、测力系统不变,增加独立温控闭环:
1. 高低温箱内加热管、制冷压缩机、循环风机调控内部温度;
2. Pt100 铂电阻采集箱内温度,PID 仪表恒温 / 程序交变;
3. 试样在恒定高低温环境下同步拉伸,同步记录温度 + 力 + 应变多维度数据,模拟材料真实冷热服役工况。
伺服电机驱动横梁对试样施加载荷,负荷传感器采集受力、编码器采集横梁位移、引伸计采集试样微小变形,电脑实时处理信号,计算材料各项力学性能指标。