Тип оборудования для определения прочности материала на растяжение или сжатие
Универсальная испытательная машина ( UTM ), также известная как универсальный тестер , [1] универсальная разрывная машина , испытательная машина для материалов , испытательная рама для материалов , используется для испытания прочности на растяжение (вытягивание) и сжатие (толкание) , прочности на изгиб , изгиб , сдвиг , твердость и кручение , предоставляя ценные данные для проектирования и обеспечения качества материалов . Более раннее название разрывной испытательной машины - тензометр . «Универсальная» часть названия отражает то, что она может выполнять множество стандартных испытаний на материалах, компонентах и конструкциях (другими словами, что она универсальна).
Электромеханическая и гидравлическая испытательная система
Электромеханический UTM использует электродвигатель для приложения контролируемой силы, в то время как гидравлический UTM использует гидравлические системы для приложения силы. Электромеханические UTM пользуются популярностью за свою точность, скорость и простоту использования, что делает их подходящими для широкого спектра применений, включая испытания на растяжение, сжатие и изгиб.
С другой стороны, гидравлические UTM способны генерировать более высокие силы и часто используются для испытания высокопрочных материалов, таких как металлы и сплавы, где требуются экстремальные приложения силы. Оба типа UTM играют важную роль в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, строительную и материаловедение, позволяя инженерам и исследователям точно оценивать механические свойства материалов для целей проектирования, контроля качества и исследований.
Компоненты
Используется несколько вариантов. [2] Общие компоненты включают:
Нагрузочная рама - Обычно состоит из двух прочных опор для машины. Некоторые небольшие машины имеют одну опору.
Датчик нагрузки - Требуется датчик силы или другие средства измерения нагрузки. Периодическая калибровка обычно требуется регулирующими нормами или системой качества.
Поперечная головка - Подвижная поперечная головка (траверса) управляется для перемещения вверх или вниз. Обычно это происходит с постоянной скоростью: иногда ее называют машиной с постоянной скоростью расширения (CRE). Некоторые машины могут программировать скорость траверсы или проводить циклические испытания, испытания с постоянной силой, испытания с постоянной деформацией и т. д. Используются электромеханический, сервогидравлический, линейный и резонансный приводы.
Средства измерения расширения или деформации - Многие испытания требуют измерения реакции испытуемого образца на движение траверсы. Иногда используются экстензометры .
Панель управления и программное устройство — предоставление результата теста с параметрами, установленными пользователем для сбора и анализа данных. Некоторые старые машины имеют циферблатные или цифровые дисплеи и диаграммные самописцы . Многие новые машины имеют компьютерный интерфейс для анализа и печати.
Кондиционирование - Многие тесты требуют контролируемого кондиционирования (температура, влажность, давление и т. д.). Машина может находиться в контролируемом помещении или вокруг испытуемого образца может быть размещена специальная климатическая камера для проведения теста.
Настройка и использование подробно описаны в методе испытаний , часто публикуемом организацией по стандартизации . Он определяет подготовку образца, крепление, длину датчика (длину, которая исследуется или наблюдается), анализ и т. д.
Образец помещается в машину между захватами, а экстензометр, если требуется, может автоматически регистрировать изменение длины датчика во время испытания. Если экстензометр не установлен, машина сама может регистрировать смещение между своими поперечными головками, на которых удерживается образец. Однако этот метод регистрирует не только изменение длины образца, но и все другие растягивающиеся / упругие компоненты испытательной машины и ее приводных систем, включая любое проскальзывание образца в захватах.
После запуска машины она начинает прилагать возрастающую нагрузку к образцу. В течение всего испытания система управления и связанное с ней программное обеспечение регистрируют нагрузку и растяжение или сжатие образца.
Машины варьируются от очень маленьких настольных систем до машин с грузоподъемностью более 53 МН (12 миллионов фунтов силы ). [3] [4]
^ Дэвис, Джозеф Р. (2004), Испытание на растяжение (2-е изд.), ASM International, стр. 2, ISBN 978-0-87170-806-9.
^ Аннаппа, CH (июль 2012 г.), «ПРИМЕНЕНИЕ ИНЖЕНЕРИИ СТОИМОСТИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ – ИССЛЕДОВАНИЕ КОНКРЕТНОГО СЛУЧАЯ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ», International Journal of Advances in Engineering & Technology , 4 (1): 618–629 , получено 1 декабря 2017 г.
^ NIST, Large Scale Structure Testing Facility, архивировано из оригинала 5 июня 2010 г. , извлечено 4 мая 2010 г.
^ Кирстейн (1971). Универсальная испытательная машина с нагрузкой 12 миллионов фунтов силы, NBS Pub 355 (PDF) (Отчет). NIST . Получено 22 мая 2017 г.
ASTM E74 — Методика калибровки приборов для измерения силы для проверки показаний силы испытательных машин
ASTM E83 — Практика проверки и классификации систем экстензометров
ASTM E1012 — Методика проверки выравнивания испытательной рамы и образца при приложении растягивающей и сжимающей осевой силы
ASTM E1856 — Стандартное руководство по оценке компьютеризированных систем сбора данных, используемых для получения данных с универсальных испытательных машин
JIS K7171 — Стандарт определения прочности на изгиб для пластиковых материалов и изделий
Внешние ссылки
Видео универсальной испытательной машины, выполняющей испытание на растяжение на YouTube