材(cai)料(liao)試(shi)驗(yan)機(ji)又(you)被稱為材(cai)料(liao)拉伸(shen)試(shi)驗(yan)機(ji)，材(cai)料(liao)拉力試(shi)驗(yan)機(ji)，試(shi)驗(yan)機(ji)提(ti)供(gong)使用者設定所需(xu)應用的(de)測試(shi)標準設定。今(jin)天我們(men)就來介紹一下目(mu)前材(cai)料(liao)試(shi)驗(yan)機(ji)的(de)狀(zhuang)況及發(fa)展趨勢。

一、材料試驗機的用途與作用

材(cai)料(liao)受載后表現出彈性(xing)(xing)、塑性(xing)(xing)、斷裂(lie)三(san)個變型過(guo)程(cheng)，并且(qie)在各個過(guo)程(cheng)已(yi)有相關(guan)技術標(biao)準（規(gui)范(fan)）規(gui)定出相關(guan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)技術指(zhi)標(biao)，這些性(xing)(xing)能(neng)(neng)指(zhi)標(biao)的(de)(de)(de)具體測(ce)定必須(xu)在試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)上來完成(cheng)。試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)和(he)計量(liang)特性(xing)(xing)指(zhi)標(biao)是否滿(man)足預(yu)期使用要求，是材(cai)料(liao)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)關(guan)鍵。材(cai)料(liao)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)不(bu)僅是研究材(cai)料(liao)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)理論的(de)(de)(de)基本手(shou)(shou)段和(he)依據，也是企業、事業單(dan)位目前生(sheng)產檢驗(yan)的(de)(de)(de)基本手(shou)(shou)段之一。

二、中國材料試驗機的現狀

我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)計(ji)量(liang)、質檢(jian)檢(jian)測事業(ye)(ye)的(de)歷史悠(you)久，但試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)制(zhi)造(zao)行(xing)(xing)業(ye)(ye)在舊中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)是空白，中華人民共和(he)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)成立(li)后(hou)，黨和(he)政府十(shi)分重視(shi)計(ji)量(liang)檢(jian)測技術的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)，采取了(le)許多(duo)重要措施(shi)來發(fa)展(zhan)(zhan)儀器儀表工業(ye)(ye)。經(jing)過五十(shi)多(duo)年(nian)的(de)努力(li)，我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)材料(liao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)的(de)制(zhi)造(zao)，從(cong)無(wu)到有、從(cong)小到大，從(cong)單參數到多(duo)參數，從(cong)靜態(tai)到動態(tai)，逐步(bu)發(fa)展(zhan)(zhan)成初具(ju)規模，具(ju)有能(neng)生(sheng)產靜負荷(he)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)（如拉、壓萬能(neng)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)、扭轉試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)、松弛試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)、持久強渡試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)、蠕變試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)、復合應力(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)等(deng)）和(he)動負荷(he)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)（如沖擊試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)和(he)疲勞試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)等(deng)）的(de)能(neng)力(li)，有效地(di)促進了(le)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)民經(jing)濟(ji)建設和(he)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)防建設的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)。二十(shi)世紀九十(shi)年(nian)代初，我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)實行(xing)(xing)了(le)市場經(jing)濟(ji)，眾多(duo)民營(ying)企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)應運而生(sheng)。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)制(zhi)造(zao)行(xing)(xing)業(ye)(ye)也和(he)其它(ta)行(xing)(xing)業(ye)(ye)一樣，民營(ying)企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)登上了(le)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)行(xing)(xing)業(ye)(ye)的(de)舞臺。近幾年(nian)，隨著國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)民營(ying)企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)的(de)不斷做強做大，國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)有企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)的(de)改(gai)制(zhi)，中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)行(xing)(xing)業(ye)(ye)由(you)原來以國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)有企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)為(wei)主(zhu)逐步(bu)演變為(wei)以民營(ying)企(qi)(qi)(qi)業(ye)(ye)唱主(zhu)角(jiao)的(de)時(shi)代。

1、機械方(fang)面：

試驗(yan)機在我國(guo)(guo)經歷半(ban)個(ge)世紀(ji)的發展，在機械(xie)結構(gou)方面(mian)(mian)沒有太大變化，只(zhi)是有些小的改進(jin)。從(cong)產(chan)(chan)(chan)品(pin)外(wai)觀來(lai)看，國(guo)(guo)內產(chan)(chan)(chan)品(pin)與國(guo)(guo)外(wai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)相比差距較大。國(guo)(guo)外(wai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)無論從(cong)造型、表面(mian)(mian)處理(li)等(deng)(deng)方面(mian)(mian)，進(jin)口設(she)備和國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)設(she)備很容易就能分辨出來(lai)。從(cong)觀感、手感、質感等(deng)(deng)方面(mian)(mian)，制造工藝非(fei)常精良。國(guo)(guo)內廠家(jia)生產(chan)(chan)(chan)的試驗(yan)機，都顯(xian)粗糙。所以國(guo)(guo)內的廠家(jia)想(xiang)在這方面(mian)(mian)趕上國(guo)(guo)外(wai)試驗(yan)機廠家(jia)，還需進(jin)一步努力。

2、材(cai)料試驗機夾(jia)具方面

（1）材料試驗機(ji)的(de)(de)發展(zhan)(zhan)方向(xiang)是(shi)由制(zhi)樣(yang)檢(jian)測向(xiang)制(zhi)品(pin)（即成(cheng)品(pin)、半成(cheng)品(pin)）檢(jian)測方向(xiang)發展(zhan)(zhan)，這就(jiu)要求(qiu)與(yu)之相(xiang)適應的(de)(de)夾具(ju)由原(yuan)來用于(yu)標準試樣(yang)試驗的(de)(de)夾具(ju)向(xiang)用于(yu)成(cheng)品(pin)檢(jian)測的(de)(de)夾具(ju)發展(zhan)(zhan)。

（2）夾(jia)(jia)具的(de)使(shi)用(yong)向(xiang)(xiang)高(gao)效率(lv)、低勞(lao)動(dong)強度(du)的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)發(fa)展。過(guo)去的(de)夾(jia)(jia)具一般采用(yong)機(ji)械鎖緊(jin)，費時費力，勞(lao)動(dong)強度(du)大(da)，效率(lv)低。隨著(zhu)工作環境的(de)改善，及(ji)大(da)批量試驗（生產流水線隨機(ji)抽檢的(de)）需(xu)要，夾(jia)(jia)具的(de)夾(jia)(jia)緊(jin)方(fang)式由(you)原來的(de)機(ji)械夾(jia)(jia)緊(jin)向(xiang)(xiang)氣壓夾(jia)(jia)緊(jin)、液(ye)壓夾(jia)(jia)緊(jin)等方(fang)向(xiang)(xiang)發(fa)展。

（3）全自動夾具：從(cong)試(shi)樣尺寸測(ce)(ce)量到裝夾，再到開始試(shi)驗，最后(hou)出測(ce)(ce)試(shi)報告一次完成(cheng)。此類(lei)夾具僅適用于大批量的(de)相同試(shi)樣或成(cheng)品的(de)測(ce)(ce)試(shi)和檢驗。

（4）高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環境試(shi)(shi)驗(yan)的增(zeng)多，使用(yong)于高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)的夾具(ju)種類(lei)增(zeng)多。高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環境試(shi)(shi)驗(yan)的增(zeng)多，給夾具(ju)的設計(ji)增(zeng)加了(le)難(nan)度。我們知道高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)拉(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)國(guo)家標(biao)準都有規定(ding)：圓試(shi)(shi)樣用(yong)螺紋，板(ban)試(shi)(shi)樣上(shang)有孔。由于連接方式固定(ding)，所以夾具(ju)的設計(ji)較為簡單。但高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)試(shi)(shi)驗(yan)卻不同，它一(yi)般(ban)(ban)是(shi)在(zai)高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)箱(xiang)中做試(shi)(shi)驗(yan)，它的試(shi)(shi)樣一(yi)般(ban)(ban)標(biao)距短（一(yi)般(ban)(ban)為常溫(wen)(wen)(wen)試(shi)(shi)樣）。這樣一(yi)來夾具(ju)就必須裝在(zai)高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)箱(xiang)內(nei)，高(gao)(gao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)試(shi)(shi)驗(yan)一(yi)般(ban)(ban)由于試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)行(xing)程(cheng)受限制(zhi)（試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)在(zai)裝標(biao)準夾具(ju)時行(xing)程(cheng)），這就要(yao)求夾具(ju)體積小，又要(yao)滿足試(shi)(shi)驗(yan)力，又要(yao)耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)，一(yi)般(ban)(ban)比較難(nan)設計(ji)。

（5）連續試驗夾具(ju)增多。由于過去一(yi)般是(shi)(shi)制樣檢(jian)測，試樣的(de)拉伸、壓(ya)縮是(shi)(shi)分開進行(xing)的(de)（即拉伸、壓(ya)縮是(shi)(shi)用不同的(de)夾具(ju)進行(xing)的(de)），而(er)現在成品檢(jian)測越來(lai)越多，試樣在同一(yi)次試驗中又(you)要受(shou)拉伸，又(you)要受(shou)壓(ya)縮，又(you)要有高(gao)的(de)效率(lv)，只能用同一(yi)種(zhong)夾具(ju)既做拉伸又(you)做壓(ya)縮。

（6）特殊行業用試(shi)驗(yan)夾具增多。隨著科學技術的(de)發展(zhan)，一些新興的(de)行業對(dui)試(shi)驗(yan)機(ji)夾具提出了新的(de)要求，例如要求夾具結構小、無(wu)磁(ci)性，耐腐蝕（在溶液中做試(shi)驗(yan)）等。

3、測(ce)控系統：

試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)測控(kong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)一直都(dou)落后于(yu)國(guo)(guo)外，近幾年經過國(guo)(guo)內(nei)(nei)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)行業(ye)各廠(chang)家不斷努力(li)，取得了較大突(tu)破(po)，控(kong)制器(qi)采(cai)用(yong)一系(xi)列(lie)的(de)(de)新(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，即DSP平臺；基于(yu)神經元自適應PID算法全數(shu)字(zi)、三閉(bi)環(huan)（力(li)、變形、位移）控(kong)制系(xi)統；8通道24位A/D數(shu)據采(cai)集系(xi)統及USB1.1通訊(xun)等。DCS-200所用(yong)的(de)(de)DSP平臺技(ji)(ji)術(shu)(shu)是(shi)世界(jie)上第(di)三家采(cai)用(yong)此(ci)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)廠(chang)家，也(ye)是(shi)世界(jie)上最早(zao)把USB通訊(xun)技(ji)(ji)術(shu)(shu)運(yun)用(yong)到(dao)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)領域的(de)(de)生產企業(ye)。在DCS-200成功推出后，國(guo)(guo)內(nei)(nei)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)用(yong)戶紛紛放(fang)棄國(guo)(guo)外的(de)(de)控(kong)制器(qi)，同時(shi)也(ye)促進國(guo)(guo)內(nei)(nei)其(qi)它(ta)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)生產企業(ye)對(dui)新(xin)控(kong)制器(qi)的(de)(de)積極研(yan)發，由(you)此(ci)突(tu)破(po)了試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)控(kong)制的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)難關，推動了國(guo)(guo)內(nei)(nei)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)(ji)制造技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)發展。

在測(ce)控系(xi)統方面(mian)，我國采用的(de)(de)(de)(de)某些(xie)技術(shu)已(yi)達到(dao)(dao)世(shi)界先進水平(ping)，但有些(xie)關鍵技術(shu)和(he)部件制造還是(shi)受到(dao)(dao)一些(xie)因(yin)素的(de)(de)(de)(de)制約。如能采用世(shi)界頂級的(de)(de)(de)(de)HBM等公司的(de)(de)(de)(de)力傳感(gan)器，則力值測(ce)量(liang)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)準確度和(he)穩定性將進一步得到(dao)(dao)保證，其準確度等級也將得到(dao)(dao)更大的(de)(de)(de)(de)提(ti)高。

4、軟件方面：

現(xian)在國(guo)內的(de)試(shi)驗(yan)機廠家(jia)的(de)試(shi)驗(yan)軟(ruan)件(jian)，有自己開發，也有引進(jin)國(guo)外公司(si)的(de)，有的(de)功(gong)(gong)能(neng)簡(jian)單(dan)但操作(zuo)(zuo)方便，有的(de)功(gong)(gong)能(neng)強(qiang)大但操作(zuo)(zuo)略顯(xian)復(fu)雜。我國(guo)的(de)試(shi)驗(yan)機從(cong)功(gong)(gong)能(neng)性(xing)、適(shi)用性(xing)等方面都緊隨(sui)國(guo)外試(shi)驗(yan)機行業，功(gong)(gong)能(neng)更強(qiang)大、操作(zuo)(zuo)更人性(xing)化(hua)，獲得了國(guo)內廣大用戶的(de)一(yi)致(zhi)好評(ping)，其中很多(duo)功(gong)(gong)能(neng)在其它廠家(jia)的(de)試(shi)驗(yan)機上，都可以(yi)得到實現(xian)。軟(ruan)件(jian)還需要在功(gong)(gong)能(neng)、操作(zuo)(zuo)性(xing)、穩定性(xing)考核等方面下功(gong)(gong)夫(fu)，進(jin)一(yi)步(bu)完善，特別要對軟(ruan)件(jian)系統(tong)進(jin)行評(ping)定或(huo)驗(yan)證。

5、試(shi)驗機配套器件：

如試樣變形測(ce)量(liang)系統，國內(nei)(nei)現(xian)采用(yong)最多用(yong)皮(pi)筋夾緊方式，夾持十分不便，但它的(de)(de)計量(liang)技術特(te)性基(ji)本(ben)滿(man)足使用(yong)要(yao)求(qiu)。國內(nei)(nei)還有幾個單位生產的(de)(de)引伸計其計量(liang)特(te)性也基(ji)本(ben)相(xiang)同。目前國際上，應屬德(de)國茲威克（ZWICK）公(gong)司的(de)(de)試驗機所配(pei)(pei)的(de)(de)全(quan)自動引伸計最為先(xian)進，居世界領先(xian)地位。其特(te)點是減小人為誤差、測(ce)量(liang)結果的(de)(de)不確定度，這是發展(zhan)趨勢。還有試樣夾頭、高溫爐(lu)、環境箱等(deng)，就不一一細說了。總(zong)之，試驗機配(pei)(pei)套器(qi)件方面要(yao)趕上世界領先(xian)水(shui)平，還需要(yao)我國從事試驗機行業的(de)(de)人們付出更多的(de)(de)心力。

三、中國材料試驗機行業的發展思路

由于試驗(yan)機(ji)夾具使用的(de)特殊性，以及(ji)新(xin)材(cai)料的(de)不斷出(chu)現，夾具的(de)設(she)計一直(zhi)處在被動(dong)的(de)局面。我們(men)每天都會(hui)碰到(dao)新(xin)材(cai)料，需要設(she)計新(xin)的(de)夾具。我們(men)只有總(zong)結(jie)過去的(de)成功(gong)經(jing)驗(yan)，來順(shun)應新(xin)的(de)發展(zhan)趨勢。

對(dui)拉力試(shi)驗(yan)機(ji)夾具(ju)好壞的(de)判(pan)定很難界定，由于(yu)夾具(ju)結構的(de)特殊性，對(dui)一種夾具(ju)，有時我們很難確(que)定它到底更(geng)適合那種試(shi)樣，通常從以下三點來判(pan)斷：

1、夾(jia)具(ju)是否使用方便(bian)、安全；

2、夾持(chi)是否(fou)可靠，不能(neng)有打滑現象；

3、做試(shi)驗過程中，試(shi)樣斷(duan)點好(hao)。數據離散性(xing)小(xiao)。（即試(shi)樣不(bu)斷(duan)鉗口、鉗口內、平行(xing)段(duan)或(huo)標距外）而有(you)幾種類(lei)型的材料，有(you)與本身的特(te)性(xing)及適用的環境特(te)殊(shu)，目(mu)前為止，解決(jue)的辦法并(bing)不(bu)多。

a、鋼絲、鋼絞線由于試(shi)樣(yang)硬度高，內部(bu)結構相對松散(san)，在拉伸試(shi)驗(yan)過程中受力不均(jun)勻，夾持試(shi)樣(yang)的(de)鉗口易(yi)磨(mo)損(sun)等原(yuan)因，夾具(ju)一直未得到好的(de)解(jie)決。過去(qu)是夾鋁箔來做，一次試(shi)驗(yan)就(jiu)耗費四片鋁箔，浪費太(tai)大。現(xian)在采用(yong)了噴涂金剛(gang)砂的(de)拉力試(shi)驗(yan)機夾具(ju)，打滑問題(ti)解(jie)決了，但斷口位(wei)置(zhi)始終未能(neng)理想(xiang)，10根(gen)試(shi)樣(yang)只能(neng)成功一半左右。

b、對于(yu)變形量大的材料由于(yu)變形過(guo)大，所以夾持困難，夾具的設計也(ye)是一個難點(dian)。

c、對(dui)于需要(yao)在(zai)高(gao)溫(wen)環境下做的(de)(de)試驗(yan)(yan)，夾具的(de)(de)要(yao)求也很高(gao)，既要(yao)耐(nai)高(gao)溫(wen)，又(you)要(yao)不變形，體積要(yao)小，所(suo)以(yi)一般的(de)(de)試驗(yan)(yan)機廠家(jia)來(lai)說，也是很難搞定的(de)(de)事情。

d、對(dui)于批量大(da)，高頻(pin)率的(de)試驗來說，國外普遍(bian)采用全自動(dong)夾持，對(dui)與國內(nei)試驗機(ji)廠(chang)家來說，還(huan)是個(ge)新的(de)課題(ti)。

e、對(dui)與(yu)成品及半成品的檢測，需要的夾具(ju)則是(shi)五花八門，如何個(ge)性化滿足客(ke)戶要求，對(dui)所(suo)有試驗機廠家來說，都是(shi)一個(ge)挑(tiao)戰。