管材试验机

管材试验机可实现对塑料管材及复合管材长期耐压试验的设备，并实现工艺曲线加载、卸载和保压等功能，设备中联板调整具有快速粗调与慢速微调功能。

主机规格A.高精度美国传力力量传感器: 0~100KN。

力量精度在±0.5 %以内。

B.容量分段：全程七档：× 1，× 2，× 5，× 10，× 20，× 50，× 100。

采用高精度24 bits A/D，取样频率200Hz。

全程力量最大解析度 1/1000000。

C.动力系统：日本松下交流伺服电机+松下交流驱动器+蜗轮蜗杆减速机+滚珠丝杆。

D.控制系统：采用Pulse Command控制方式使控制更精准。

速度控制范围0.001~360 mm/min。

中联板调整具有快速粗调与慢速微调功能。

测试后自动回归原点、自动储存。

F.显示方式：UTM107+WIN-XP测试软件计算机屏幕显示。

G.简洁的全程一档与精密全程七档力量线性双校正系统。

H.豪华测试界面软件可实现定速度、定位移、定荷重（可设定保持时间）、定荷重、增率、定应力增率、定应变增率等控制模式加上多阶控制模式可满足不同的测试要求。

联板行走空间950 mm（不含夹具）（标准规格）。

J.全程位移: 编码器2500 P/R，提升4倍精度。

采用LINE DRIVE编码器抗干扰能力较强。

小变形：金属引伸计，解析 0.001mm。

K.安全装置：过载紧急停机装置、上下行程限定装置、漏电自动断电系统、自动断点停机功能。

M.手控方式：可增添无线遥控装置或手动操作盒。

功能介绍A.测试标准模块化功能：提供使用者设定所需应用的测试标准设定，范围涵盖GB、ASTM、DIN、JIS、BS…等。测试标准规范。

B.试品资料：提供使用者设定所有试品数据，一次输入数据永久重复使用。并可自行增修公式以提高测试数据契合性。

C.双报表编辑：完全开放式使用者编辑报表，供测试者选择自己喜好的报表格式（测试程序新增内建EXCEL报表、编辑功能扩展了以往单一专业报表的格局）

D.各长度、力量单位、显示位数采用动态互换方式，力量单位T、Kg、N、KN、g、lb，变形单位mm、cm、inch。

E. 图形曲线尺度自动最佳化Auto Scale，可使图形以最佳尺度显示。并可于测试中实时图形动态切换。具有荷重-位移、荷重-时间、位移-时间、应力-应变荷重-2点延伸图，以及多曲线对比。

F.测试结果可以EXCEL格式的数据形式输出。

G.测试结束可自动存档、手动存档，测试完毕自动求算最大力量、上、下屈服强度、滞后环法、逐步逼近法、非比例延伸强度、抗拉强度、抗压强度、任意点定伸长强度、任意点定负荷延伸、弹性模量、延伸率、剥离区间最大值、最小值、平均值、净能量、折返能量、总能量、弯曲模量、断点位移x%荷重、断点荷重X%位移、等等。数据备份：测试数据可保存在任意硬盘分区。

H.多种语言随机切换：简体中文、繁体中文、英文。

I.软件具有历史测试数据演示功能。1

附件A. 管材拉力试验机一年保固书及中文操作说明书各一份。

B. 随机赠送标准管材拉力试验机夹具一组（其他夹具选购）。

C. 管材拉力试验机专用测试软件一份。

D. 品牌电脑一套、彩色打印机一台。

三向应力管材试验机控制研究研究背景自从第一次工业革命以来，材料试验技术和材料试验机制造工业从萌芽到发展到成熟，已经经历了两个世纪的发展过程。随着工业生产和科学技术对材料性能的要求越来越苛刻，试验机的研究投入也越来越多。特别是第二次世界大战结束以后，越来越多的新材料的被发现或被合成出来，鉴于新材料的性能的探索以及对新产品的试验需求，各种材料试验机也不断的改进和发展。

然后随着试验机的发展，对材料进行拉伸、压缩、剪切、扭转试验以及疲劳等试验的试验机也逐渐被研制出来，万能试验机集以上各种功能于一体，使新材料的测试周期缩短，参数更加准确。接下来人们对材料的加载也不再局限于单方向的加载了，具备弯扭、拉扭联合加载，双拉、双压、拉压联合加载等加载方式的试验机也逐渐被发明，因此在实验室环境下得到的试验结果能够更好真实的反应实际受力状况，试验数据对工程的指导意义也越来越大。

通常称在复杂应力状态下材料开始塑性变形（初始屈服）与塑性变形继续进行（后继强化屈服）必须满足的条件为屈服准则。在一定的变形条件（变形温度、变形速度等）下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，材料才会进入塑性状态，这种关系即为屈服准则，对材料成型工艺有很大指导作用。

对屈服准则的研究已有150多年的时间，发展已有一些成熟的理论如Tresca屈服准则、Mises屈服准则、Hill系列屈服准则、Hosford系列屈服准则和Banabic系列屈服准则。如此多的理论结果使对材料屈服行为的描述更加准确，但是某一种材料更符合哪一个准则，还需要进行数学模拟、实验验证。不同的复合应力的实现也需要不同的试验机来加载，若市场上没有能满足要求的试验机，就需要自行设计专用试验机。

功能需求分析技术要求系统能实现对管材进行轴向力、内压力和外压力三个方向上的复合加载，并实现工艺曲线加载、卸载和保压等功能。如果满足以上的功能需求，试验机还可以实现管材的单轴向压缩试验，纯胀形试验等功能。而实际工作过程所分析的点在管材中部、壁厚的中间层处，以两种工作模式工作。第一种为两向应力复合加载，即轴向力与内压复合加载和轴向力与外压复合加载，管材内的微元的受力状态为轴向压应力和环向拉、压应力，径向应力比较小可以忽略，研究的是6063铝合金管在第三象限和第四象限的屈服轨迹，受力状态如图1所示，其中x为轴向，y为径向，z为环向；第二种为三向应力加载，管材内的微元的受力状态为轴向压应力，环向拉、压应力和径向压应力，研究的是6063铝合金管的球面屈服轨迹，受力状态如图2所示。

安全分析与设计由于试验中的最大应变量可以达到15%，在加载末期，管材很容易发生失效，尤其是发生胀破失效时高压液体外泄，具有一定的杀伤力。为保证实验的安全性，必须预测管材的可能失效情况，并制定相应的应急措施，如机械限位，到限提前报警等方法，以避免造成人生伤害和财产损失。当轴向力起主导作用时，主要失效形式为弯曲失稳和局部起皱后压溃，如图3(a)轴向力较大时对管材的补料作用使壁厚增加，内外腔室不易被破坏，所以在该种工况下加载时管材失效带来的后果是液压缸突然前冲，由于冲头上有乳化液管的接头，可能会将接头卡扁或直接被切断，继而乳化液外喷。所以从安全上考虑应在接头前端设置机械限位，限位块使用牛筋橡胶等具有一定弹性的材料来吸收冲击力，另外在程序中也要设置提醒框，当轴向位移走到一定位置时，提醒用户停止加载或谨慎处理。

当内压力起主导作用时，主要失效形式为胀破，如图3(b)塑性较好的6063铝合金管在胀破时一般会在壁厚减薄处裂开一个小缝，高压乳化液由此处喷出，由于压力较高，对周围环境中的人和物造成伤害，由于内压腔室外还有强度较高的外压腔，一般不会喷到外面，为了安全在外层盖一层防护罩。增压器的阀块上安装了截止阀，从程序控制方面立即关闭截止阀，停止增压器工作。当外压力起主导作用时，主要失效形式为管材内凹压溃，压溃同时管壁可能发生开裂，使内外压腔连通，若内外压相差较大会引起较大的脉动，若在系统承载范围内加载不会造成危险。程序方面同内增压器的程序处理方式，关闭截止阀。

另外，当发生内压或外压引起的失效时，内压或外压的瞬间消失的同时，由压力引起的轴向液压反力也随之消失，轴向液压缸无法再失效瞬间立即减小轴向力，那么此时管材所受的轴向力就是原来的需要加载的轴向力和液压反力之和，在加载比例系数减小时（内外压为主要加载力），轴向瞬间增加的加载力也有可能使试件轴向弯曲，即发生连锁效应。2

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学