高低溫電子拉伸試驗(yàn)機(jī)工作原理

整體分為力學(xué)加載系統(tǒng) + 高低溫環(huán)境系統(tǒng) + 測(cè)控采集系統(tǒng)三大部分：主機(jī)完成拉伸力學(xué)加載，高低溫箱給試樣營(yíng)造可控溫度環(huán)境，控制系統(tǒng)同步采集力、位移、溫度，計(jì)算得到材料高低溫下的力學(xué)性能。

一、力學(xué)拉伸原理（電子主機(jī)部分）

1. 伺服電機(jī)輸出扭矩，經(jīng)同步帶驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲杠，帶動(dòng)移動(dòng)橫梁做上下勻速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)試樣的拉伸（壓縮、彎曲）加載。

2. 負(fù)荷傳感器與上夾具相連，試樣受拉產(chǎn)生力，傳感器把力學(xué)形變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸?shù)娇刂破鳌?/span>

3. 橫梁位移由編碼器記錄；如需精確應(yīng)變，搭配高低溫引伸計(jì) / 視頻非接觸引伸計(jì)直接采集試樣標(biāo)距段變形，避開(kāi)主機(jī)絲杠位移誤差。

4. 控制系統(tǒng)按設(shè)定試驗(yàn)速度控制橫梁運(yùn)動(dòng)；試樣斷裂后設(shè)備自動(dòng)識(shí)別停機(jī)。

本質(zhì)：伺服閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)恒定速率加載；傳感器采集力?應(yīng)變信號(hào)，軟件計(jì)算抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、彈性模量。

二、高低溫環(huán)境箱工作原理（溫度模擬）

制冷（低溫段）

1. 機(jī)械壓縮制冷：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器組成制冷回路，箱內(nèi)空氣循環(huán)換熱，一般可以做到?40℃左右。

2. 超低溫（?40℃～?70℃）：機(jī)械制冷達(dá)不到，接入液氮輔助制冷，電磁閥控制液氮噴入箱內(nèi)，配合循環(huán)風(fēng)道快速降溫。

加熱（高溫段）

采用電加熱管加熱箱內(nèi)空氣，高速循環(huán)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)道循環(huán)，讓箱內(nèi)溫度均勻；避免局部過(guò)熱。

恒溫控制

箱體內(nèi)布置溫度傳感器（熱電偶），實(shí)時(shí)采集箱內(nèi)溫度，PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)加熱功率、制冷輸出，維持設(shè)定溫度。

兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：

溫度波動(dòng)度：同一個(gè)位置，溫度隨時(shí)間波動(dòng)大?。?/span>

溫度均勻度：箱內(nèi)上下、左右空間的溫差； 試樣區(qū)域必須保證均勻，否則測(cè)試數(shù)據(jù)離散。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：箱體上下留有隔熱通孔，夾具桿穿過(guò)隔熱套伸出箱體，連接外部主機(jī)；試樣置于溫箱內(nèi)部，夾具一部分在箱內(nèi)，一部分向外延伸；隔熱套減少冷熱向外散失，保護(hù)主機(jī)傳感器不受溫度影響。

三、整機(jī)協(xié)同工作原理（完整試驗(yàn)流程原理）

1. 裝夾試樣：試樣放置在高低溫箱內(nèi)部，上下兩端連接耐溫夾具。

2. 關(guān)閉箱門(mén)，設(shè)置目標(biāo)溫度，設(shè)備開(kāi)始升 / 降溫，等待恒溫（保溫），讓試樣本體溫度真正達(dá)到設(shè)定溫度（不是箱體溫度到了就馬上做試驗(yàn)）。

3. 溫度穩(wěn)定后，軟件對(duì)力值零點(diǎn)、引伸計(jì)清零。

4. 伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橫梁按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定速率拉伸試樣；

5. 同步采集：力、橫梁位移、試樣應(yīng)變（引伸計(jì)）、箱內(nèi)溫度，實(shí)時(shí)生成應(yīng)力?應(yīng)變曲線。

6. 試樣斷裂，設(shè)備自動(dòng)停止；軟件計(jì)算輸出：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彈性模量等。

7. 試驗(yàn)結(jié)束，溫箱回常溫，再開(kāi)啟箱門(mén)取出試樣。

四、關(guān)鍵誤差來(lái)源原理（理解原理有助于選型與故障判斷）

1. 熱脹冷縮帶來(lái)附加偏心：溫度變化，夾具桿、隔熱套熱脹冷縮，引入同軸度偏差，帶來(lái)偏心彎矩，影響力值和斷裂位置。

2. 傳感器溫漂：雖然傳感器在箱體外，但傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的熱量會(huì)造成零點(diǎn)漂移，所以需要充分恒溫后再清零。

3. 試樣未熱透：箱體顯示到溫，但試樣內(nèi)部溫度沒(méi)達(dá)到，數(shù)據(jù)失真，所以需要足夠保溫時(shí)間。

4. 引伸計(jì)限制：普通接觸式引伸計(jì)不能直接放進(jìn)高低溫箱；高溫低溫優(yōu)先使用非接觸視頻引伸計(jì)。

五、簡(jiǎn)單區(qū)分：和普通常溫電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的本質(zhì)區(qū)別

常溫機(jī)：只做力學(xué)加載，環(huán)境就是室溫；

高低溫電子拉伸：力學(xué)系統(tǒng) + 獨(dú)立受控溫度環(huán)境耦合，要同時(shí)解決隔熱、熱變形補(bǔ)償、試樣充分均溫，才能獲得材料真實(shí)溫度下力學(xué)性能。