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影响电子强力机测试结果的主要因素

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   电子强力机可采用不同的夹具辅具实现不同的能,主要用于各种纺织品的断裂拉伸、撕破、剥离、弹子顶破、定伸长、定负荷反复拉伸、缝线滑移、接缝强力、单纱强力、抓样强力、压缩功能、结合强力、鞋跟结合强力等力学性能测试,并广建筑建材、航天、机械制造、电线电缆、橡胶塑料、家电及土工材料之拉伸、剥离、撕裂、顶破、弯折、粘接、蠕变等试验的力值、伸长、变形测试。是科研院校、大专院校、工矿企业、技术监督、商检仲裁等部门的理想测试设备。
  影响电子强力机测试结果的主要因素:
  1.测力机构不同心
  电子强力机的测力机构通常由传感器,方向接头或连杆,上、下夹具组成,就其机械系统本身而言,传感器与方向接头或连杆,方向接头或连杆与上夹具,上夹具与下夹具之间必然存在同心问题。在拉伸试验中,其相互之间的中心线以及试样中心线会发生偏离,这时测力传感器轴线方向所受到的拉力成为试样所受到的拉力的轴向分力。由于纺织材料的伸长一般都较大,当测力机构各部件的轴线偏离较小时,偏心所造成的误差均在纺织材料强力机测力精度的允许范围内,对测力结果影响并不大。但是,偏心会使传感器的应变体受到一个径向力的作用。应变体的等截面筒体在弯曲力矩的作用下发生弯曲变形,引起传感器的输出发生变化而导致测量误差(这一误差应该引起充分注意)。整个测力机构的偏心由各部件的偏心误差累积而成,因此,必须统一考虑其设计、加工和安装精度,使测力机构的偏心误差控制在最小范围内。日常测试时,应尽量减少传感器和夹具的安装和拆卸,以避免对传感器和夹具造成意外的损伤和变形,进而引起偏心测力误差。
  2.夹具的夹持力
  在拉伸过程中,夹具对样品的夹持力不足时,样品会发生滑移(打滑现象),导致测量误差。测试时,样品的打滑现象可以很容易观察到。因此,这样的误差是完全可以避免的。但是,由于夹具对样品的夹持力过大而造成的误差却不易被发现,而此误差对测试结果的影响非常大。大量试验结果表明,由此造成的误差可达10%,有的甚至超过20% ,远远超过纺织品测试误差允许范围,必须引起重视。
  夹具夹持样品时,如果夹具对样品的夹持力过大,前后夹面闭合瞬间,对钳口处的样品产生剪力作用,使该处样品纤维发生断裂或部分断裂,必然导致拉伸强力下降,从而产生测量误差。误差大小是由纤维的断裂程度决定的,而纤维的断裂程度又由夹具的夹持力决定。因此,控制夹具的夹持力即可控制由此引起的误差。除了ASTM D5034/5纺织品断裂强力和断裂伸长试验方法(抓样法)/(条样法)标准外,绝大多数测试方法都没有对夹具夹持力的具体要求。由于所测的样品厚薄不等,组织结构不同,夹具的夹持力必然不同。因此,操作者的经验和应变能力将在一定程度上影响测试的精度。事实上,使样品正好在拉伸时不发生滑移的夹持力为最佳。
  3.预加张力
  由电子强力机的工作原理可知,测试时,试样的伸长量等于夹具的位移量,而试样的伸长是指由于试样受到拉力作用而发生的长度变化。通常,试样只有受到拉力作用时才会沿着力的方向发生伸长,伸长量的测量应该从样品开始受力起到样品结束受力为止。由于纺织材料的柔韧性、试样自重、夹具的机械性能,以及操作人员的操作技能等因素,在装样时,样品实际被夹持的长度大于所设定的夹距。在拉伸的最初阶段,夹具的位移并未使样品受力,只是把试样拉直,当试样刚好开始受力时,夹具已经发生一段位移,而这段位移会被电子强力机默认记录为试样的伸长,因而引起测量误差。事实上,其测得的伸长量是由两部分组成:一部分是把试样拉直所产生的位移;另一部分是试样受力而产生的位移,而这部分位移才是试样的实际伸长量,即测量值比实际伸长量要大。要减少和避免装样所引起的误差,应解决试样夹持距离与夹距不等的问题。
  为了消除装样产生的误差,在很多测试方法中都有预加张力的要求。即规定,装样时给试样预先施加一个较小的张力,使其既不影响力值的测量,又可以使试样刚好被平直地夹持住,同时也不产生受力伸长,或产生的伸长量极小可以忽略不计。
  对于预加张力的大小,不同测试方法有不同的规定,一般有两种:一种为固定的,如ASTM D5034-1995《纺织品的延伸和断裂力的试验方法(织物抓样强力试验)》中规定,所有被测样品均为1.67 N;另一种则是根据被测样品的克重(单位面积重量)分别给出不同的预加张力,如ISO 13934-1-1999《纺织品织物拉伸特性第1部分:用条样法测定断裂强力和断裂伸长率》给出了三个力值:2 N、5 N、10 N。从消除误差的效果来看,后一种方法更科学。虽然在理论上有了消除误差的方法和依据,但在实际操作中仍存在一定的困难。对样品施加预加张力最通常的方法是:先固定样品上端,然后在样品的下端夹一个重量值等于所施张力值的夹子或挂一个砝码,再固定样品的下端,这样即可认为样品被夹持的长度和设定的夹具相等,从而可以使试样处于比较理想的测试状态,避免误差的产生。事实上,由于电子强力机机械结构的原因,无法在样品的下端夹夹子或挂砝码,这样也就无法实现借助此方法达到消除误差的目的。试验时,有些操作人员用手拽的方式对试样施加预加张力。该方法可以在一定程度上减少误差的产生,但稳定性较差,因为用手直接对试样加载预加张力,试样每个部分的受力情况不一样,每块试样受力情况也不一样,每个试样由此产生的误差量也各异,不便于数据的统计和分析及对误差的研究,因此,该方法是不合适的。
  为了解决这一困难,在电子强力机附带的相关应用软件内,加入了预加张力的控制程序,即在设定试验参数时,要求输入规定的预加张力值,在试验开始最初阶段,横梁以一个极低的速度运动,随着位移的增加,试样受到的负载也随之增加。当负载增加到设定的预加张力时,横梁才开始以设定的试验速度拉伸试样,而试样伸长的测量也以这一点为起点,预加张力到达之前所发生的位移量则不被计算机记录。这样,就从技术的角度,把装样所带来的测量误差控制在最小范围内。
  通常测试方法中规定的预加张力都很小。一般纺织服装材料由预加张力引起的伸长极小,相对于由拉伸强力引起的伸长而言可忽略不计。但是,对于初始模量很小的样品(即对其作用一个很小的拉力也会产生较大伸长的样品),在试样开始受力到预加张力刚好到达之前的阶段内,试样会产生一定的伸长量,这个伸长量是不被计算机记录的,这样测量时会丢失这部分伸长量,因此,测量值会比实际伸长量小。大量试验结果显示,由此而引起的误差比较明显。对此类样品施加预加张力的大小有待进一步研究和探讨。
  当然,在测试过程中,影响测试结果的因素诸多,除了来自电子强力机的因素以外,还有样品、测试环境和测试人员的因素,以及测试方法。

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