轴向拉伸试验机同轴度检测技术研究

　　1 同轴度检测方法

　　同轴度表征试验机上下夹头之间加荷轴线与试样钳口中心线的偏离程度或偏心效应[1]，拉伸试验机不同轴有三种情况: 试验机上、下夹头中心线平行不重合 ( 如轴线距不对中而产生偏心加载) ; 上、下夹头中心线方向不重合而一致对中性差 ( 如轴线角不对中而产生侧向加载) ; 试样本身机械加工不对称。由于对材料、零件和构件进行机械与工艺性能试验时所用试验机同轴度误差 ( 建议用 “同轴度偏差”) 会引入附加弯矩而影响拉伸试验结果的准确性，因而高准确度拉伸试验机应进行同轴度检定，其方法分为几何同轴度法与受力同轴度法。

　　1. 1 几何同轴度检测法

　　几何同轴度是将同轴度试棒装夹在试验机上、下夹头之间，在不受力的状态下用几何方法测得的同轴度 ( 偏离程度) 。几何同轴度偏差用各力作用点到基准轴线的最大距离表示[2 -3]，主要用于生产企业或使用单位试验机自检，常用方法有: ①选用足够长度和直线度的同轴度试棒装夹在试验机上、下夹头之间，用两只百分表安装在同轴度试棒上检测试验机上、下夹头的同轴度或者用象限水平仪检测同轴度试棒的倾斜角，通过计算给出检验试验机上、下夹头的同轴度; ②将同轴度试棒装夹在上、下夹头上从中部断开检测试验机同轴度; ③将重锤从上夹头中心位置吊下，检测重锤与下夹头中心位置的偏离。

　　1. 2 受力同轴度检测法

　　受力同轴度将同轴度试棒装夹在试验机上、下夹头之间，在受力状态下用引伸计测量同轴度试棒最大弯曲应变和拉伸应变，或者用同轴度检测仪测量同轴度试棒最大弯曲应力、轴向应力所得到的同轴度( 偏心效应) 。受力同轴度偏差为最大弯曲应变 ( 最大弯曲应力) 与拉伸应变 ( 轴向应力) 的百分比[2 -4]。

　　目前，检测受力同轴度时一般在受力同轴度试棒上安装2 个引伸计，在每一检定点只能检测出同一横截面两个位置的应变，由于同一位置在左右 x 方向、前后 y 方向两次测量中受力同轴度试棒安装不尽相同( 如试验机上下夹头轴线与同轴度试棒中心线夹角有变化) ，会导致侧向约束力带来的附加弯曲，影响同轴度的检测结果，因而受力同轴度偏差按公式 ( 1) 计算，可用三次检测结果平均值

　　2 受力同轴度变形值、应力值的确定

　　检测受力同轴度时，要在受力状态下用引伸计或同轴度测试仪测量同轴度试棒在弹性范围内的变形值( 或应力值) ，提高变形值 ( 或应力值) 的测量准确度是保证同轴度检测准确的关键。

　　2. 1 变形值的确定

　　在拉伸过程中直径为 d 的同轴度试棒各横向截面之间不发生相对扭转 ( 如图 1 所示) 。变形前截面 1为圆截面，与基准面相距 Z0; 截面 2 为圆截面 1 受拉变形后斜平面与原圆柱相交所得的椭圆截面，与基准面相距 Z ( 非定值) 。如果不考虑拉伸过程中圆柱体直径缩小，则受力变形后圆柱体截面上各点变形量ΔZ = Z - Z0。