引伸計(jì)在材料拉力試驗(yàn)中的作用

引伸計(jì)在材料拉力試驗(yàn)中的作用，這是一個(gè)關(guān)于材料力學(xué)測(cè)試非常核心且重要的問(wèn)題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，引伸計(jì)在材料拉力試驗(yàn)中扮演著“高精度應(yīng)變測(cè)量?jī)x”的角色。它的核心作用是直接、精確地測(cè)量試樣在受力過(guò)程中的微小長(zhǎng)度變化（應(yīng)變），從而得到材料關(guān)鍵力學(xué)性能的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

如果沒(méi)有引伸計(jì)，試驗(yàn)機(jī)只能測(cè)量橫梁的位移，而這個(gè)位移包含了試樣變形、夾具打滑、機(jī)器框架變形等多種因素，無(wú)法真實(shí)反映材料本身的變形特性。

以下是引伸計(jì)在拉力試驗(yàn)中具體起到的作用和重要性，主要體現(xiàn)在測(cè)量以下幾個(gè)關(guān)鍵材料參數(shù)上：

1.精確測(cè)量材料的彈性模量（楊氏模量,E）

為什么重要？彈性模量是材料抵抗彈性變形能力的度量，是材料最基本、最重要的力學(xué)性能參數(shù)之一，是工程設(shè)計(jì)中選擇材料的關(guān)鍵依據(jù)。

如何測(cè)量？計(jì)算彈性模量需要的是應(yīng)力-應(yīng)變曲線在彈性階段的斜率（E=σ/ε）。引伸計(jì)提供了極其精確的應(yīng)變（ε）數(shù)據(jù)。沒(méi)有引伸計(jì)的高精度應(yīng)變測(cè)量，就無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出可靠的彈性模量值。橫梁位移計(jì)算的“表觀應(yīng)變”會(huì)嚴(yán)重低估真實(shí)的E值。

2.準(zhǔn)確測(cè)定材料的屈服強(qiáng)度（Rp0.2）

為什么重要？屈服強(qiáng)度是材料開(kāi)始發(fā)生明顯塑性變形的臨界應(yīng)力值，是大多數(shù)結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的極限載荷依據(jù)。

如何測(cè)量？對(duì)于沒(méi)有明顯屈服平臺(tái)的金屬材料（如鋁合金、高強(qiáng)鋼），通常采用“規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度（Rp0.2）”，即產(chǎn)生0.2%塑性應(yīng)變時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。這個(gè)0.2%的微小塑性應(yīng)變必須由引伸計(jì)來(lái)捕捉和定義。試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控引伸計(jì)的信號(hào)，一旦檢測(cè)到達(dá)到設(shè)定的塑性應(yīng)變值，就記錄下此時(shí)的載荷，從而計(jì)算出屈服強(qiáng)度。沒(méi)有引伸計(jì)，就無(wú)法自動(dòng)、準(zhǔn)確地找到這個(gè)點(diǎn)。

3.測(cè)量材料的泊松比（ν）

為什么重要？泊松比是指材料在受單向拉伸時(shí)，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值。它反映了材料在受力時(shí)的橫向變形行為，對(duì)于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的分析至關(guān)重要。

如何測(cè)量？這需要雙軸向引伸計(jì)，一個(gè)測(cè)量軸向變形，另一個(gè)同時(shí)測(cè)量橫向（徑向）變形。通過(guò)兩個(gè)方向的精確應(yīng)變數(shù)據(jù)，才能計(jì)算出泊松比。

4.確定材料的斷裂伸長(zhǎng)率（A）和斷面收縮率（Z）

雖然測(cè)量總伸長(zhǎng)率可以在試樣斷裂后通過(guò)拼接來(lái)手動(dòng)進(jìn)行，但在試驗(yàn)過(guò)程中使用引伸計(jì)可以：

實(shí)時(shí)記錄整個(gè)變形過(guò)程，包括均勻變形和頸縮后的局部變形。

在測(cè)試一些脆性材料或復(fù)合材料時(shí)，它們可能突然斷裂，手動(dòng)測(cè)量困難且不準(zhǔn)確，引伸計(jì)能提供客觀的記錄。

對(duì)于高性能測(cè)試，可以使用接觸式或非接觸式視頻引伸計(jì)跟蹤頸縮區(qū)域局部的應(yīng)變，從而研究材料的失穩(wěn)行為。

工作流程簡(jiǎn)述：

1.安裝：試驗(yàn)開(kāi)始前，將引伸計(jì)小心地夾持在試樣的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)距（例如50mm或25mm）上。

2.測(cè)量：試驗(yàn)過(guò)程中，引伸計(jì)的刀口會(huì)緊緊跟隨試樣的變形，將其微小的伸長(zhǎng)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并實(shí)時(shí)傳輸給試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)。

3.數(shù)據(jù)采集：控制系統(tǒng)同步采集載荷（來(lái)自力傳感器）和應(yīng)變（來(lái)自引伸計(jì)）信號(hào)，繪制出精確的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

4.拆除：當(dāng)材料屈服結(jié)束，進(jìn)入塑性強(qiáng)化階段后（通常應(yīng)變達(dá)到5%左右），為了防止試樣頸縮或斷裂時(shí)損壞精密的引伸計(jì)，需要將其及時(shí)拆除。后續(xù)的變形由拉伸試驗(yàn)機(jī)的橫梁位移來(lái)記錄。