方今汽车在我国的产销量逐年增进，伴有商场比赛的加重，车型投放得越来越多，与此同时车辆开垦的速度也请求越来越快。在前期车辆研发流程中，谋略机帮助解析(CAE)越来越紧要，精确的材料底子数据也成为各个研发单元的火急需求。

方今静态测试从实验做战到实验样板都较量美满和老练，实验室间的比对实验终归不同很小。但高速拉伸实验不管从实验做战依然实验准则方面，都尚有相当大的改观空间，实验室间的比对实验终归也不睬想。

形成这类不同的原由要紧有下列几点：

其一为实验做战没有样板，方今的实验做战从软件到硬件，从夹具到传感器等都没有统一的准则；

其二没有详细的实验样板也许参考，实验室间也还没有根据现有样板举办充足的比较测试；

其三为实验数据的处理，由于动态测试的特别性，致使了获得的材料弧线具备别于静态弧线的特性，比方最为显然的震动特性。

金属材料在不同应变速度下，力学本能呈现不同，于是统一的高速拉伸测试就显得尤其紧要。本文冤枉以上几方面，聚集平时实验理论情状举办详细的讲解。

实验做战

高速拉伸实验机的厂家国内方今还没有，唯一少量几家研发单元自助开垦了杆式或其余表率的高速拉伸实验系统，其运用范畴也仅限于内部。海外大的实验做战供给商有供应此类做战，比方:英斯特朗，兹韦克等。

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实验速度加载

金属材料的高速拉伸实验机与静态实验机的不同之处有两点:其一此类高速拉伸不能采纳应变或应力节制，只可采纳位移节制;其二高速拉伸实验机通常在1m·s－1之内是闭环节制，大于1m·s－1的时辰只可是开环节制，于是在试样夹紧的刹那，速度会降落，致使其拉伸速度的节制精度远没有静态实验机的那末高。

为理处理这一题目，做战供给商在节制软件方面增添了迭代谋略成效，在初次实验以后，软件会鉴别液压系统的启动记号与速度方向值之间的不同，尔后举办启动记号的分段批改，下次实验流程中利用新的启动记号，如许屡次迭代谋略直至抵达合意的精度为止，如图1所示。

详细的迭代算法为不同供给商的软件机要，但旨趣根本都是相同，根据速度的消沉功夫及幅度判定启动记号的弥补功夫及幅度。于是若是利用迭代的办法，加载在试样上的速度节制精度就会跟着实验次数的提升而增添，与此同时带来了实验次数的增添及实验反复性的题目。

除了迭代的办法外，还也许琢磨预先输入材料参数的办法，在早期就举办启动记号的优化，如许也许增加实验次数，而且也许倏地地抵达优化的成效。

图1迭代谋略示用意

2

实验夹具及所需试样尺寸

由于实验速度快，于是在实验时需求加载安装先空载抵达预设的速度，于是高应变测试的试样长度不断都是大于静态测试的。关于不能取很长试样的零件，也许采纳伸长杆的方法对试样举办人为的加长。同时，不同的加载方法，致使了试样的形态也各有不同，如图2所示。

图2不同表率的试样夹具示用意

3

位移传感器

方今高速拉伸实验机装备的传感器均为线性可变差动变压器(LVDT)传感器，并据此举办速度的节制。在获得位移弧线以后，也许按照弧线的功夫范畴判定拉伸时的均匀速度，如图3所示。

图3横梁速度弧线

根据位移数据也许获得全面夹具间间隔的应变，但并不是试样平行段的应变。于是位移传感器的要紧用处在于判定试样变形阶段的实验速度能否餍足设定请求。不同厂家的高速拉伸实验机拉伸速度的精度也各不类似，且精度的范畴方今准则中并没有明了章程。

4

力值传感器

高速拉伸实验机利用的均为压电式传感器，不便之处在于需求举办不同力值范畴的标定。但是，即便采纳了高呼应的力值传感器，在高应变的情状下，力值记号震动依然会慢慢加重。实验者不断采纳贴应变片的办法来消除这一景象，如图4所示，如许做也许大幅度地减小震动。

图4平板试样贴应变片的示用意

但如许每举办一个实验就要利用两片应变片，而较为经济的做法是贴在不变端的夹具上，越靠拢试样越好。关于不便利贴应变片的圆柱试样也也许采纳如许的处理办法。

5

应变衡量做战及附件

由于位移的精度及衡量的区间题目，位移数据不能用做应变数据，同时由于高应变的请求致使了保守的板滞式引申计曾经不能餍足请求，于是有的做战供给商开垦了多普勒激光引申计等非来往类做战。

其余，跟着数字图象相干(DIC)技巧的进展，光学衡量类做战慢慢运用到高速应变测试上。有的DIC软件供给商曾经开垦出了一体化的软件，直接在软件系统里谋略应力和应变，除此除外，该类软件还也许具备无来往、随便界说标距、输出云图、随时处理等保守引申计不能供应的成效，如图5所示。

图5DIC技巧运用示例

但对处境温度有请求的实验，该类做战由于需求透过玻璃拍照相片，会存在像素畸变等题目。

6

软件

关于高速拉伸实验机的软件，通常分为三部份:其一为节制软件，要紧用来节制做战的运转；其二为校准软件，用来对输出实验文献举办校准，比方压电式传感器的分段标定文献，速度的标定文献等；其三为处理软件，要紧用来处理实验终归。

关于节制软件，主如果实验速度的节制，由于各个厂家采纳的迭代算法不同，致使了速度节制上的不同;关于处理软件，方今仅停息在滤波处理，数据更动，输出等根本成效上，关于力学弧线最为紧要的屈就强度、抗拉强度、伸长率等特性参数的谋略机鉴别，该类软件都没有完成这些成效。这是由于高速拉伸应变弧线形态有震动，需求额外的弧线优化致使的。关于这一部份，也许先优化弧线的形态，再进一步获得弧线的特性参数。

和DIC技巧相干的软件是图象处理软件，方今该类软件曾经具备了谋略静态和高速拉伸的才略。但不管哪类软件都存在原始数据的遗失和不同处理办法获得的终归不类似的题目，以至会有较大不同，如图6所示。

图6不同算法获得的拟合终归

选自：《理化考验—物理分册》Vol..9

做家：刘鹏鹏，工程师，泛亚汽车技巧中间有限公司