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ASTM E1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法StandardPracticeforVerificationofTestingFrameandSpecimenAlignmentUnderTensileandCompressiveAxialForceApplicationASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法1拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法①本标准是以固定代号E1012发布的。其后的数字表示原文本正式通过的年号;在有修订的情况下,为上一次的修订年号;圆括号中数字为上一次重新确认的年号。上标符号(ε)表示对上次修改或重新确定的版本有编辑上的修改。1.范围1.1本方法是针对弹性范围内常规试验的情况、对有刻痕和无刻痕试样进行拉压加载过程中产生弯曲量的确定方法。这些方法尤其适用于拉伸试验、蠕变试验、非轴向疲劳试验在常用力水平的情形。本方法的主要目的是在常规试验过程中,评估对装配在材料试验机上的试样加载而产生的弯曲量。2.引用文件2.1ASTM标准②E6机械试验方法的相关术语E8金属材料拉伸试验的试验方法E9在室温下金属材料压向试验的试验方法E21金属材料高温拉伸试验的试验方法E83引伸计系统的校准和分级的方法E251金属胶接电阻应变片工作性能的试验方法E466控制金属材料等幅轴向疲劳试验传导力的方法E606控制疲劳试验应变的方法E1237安装布氏电阻应变片的指南2.2其它文件VAMAS指南42在轴向试验时,试验机同轴度测量程序①本规范由ASTM E28机械试验委员会所管辖,并由机械试验机及装置E28.01分委员会直接负责。现版本2014年7月1日批准,2014年8月出版。最早出版的为1989年批准。前一版本于2012年批准其为E1012-12ε1。DOI 10.1520/E1012-14。②对于参照的ASTM标准,请查看ASTM网站www.astm.org,或联系ASTM客户中心,邮件serviceastm.org。对于ASTM标准卷册的信息,参看ASTM网站的标准文件摘录页。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法23.术语3.1机械试验通用术语的定义3.1.1本方法中材料机械试验通用术语的定义见术语标准E6。3.1.2同轴度,n试验机的状态。在加载拉压力过程中,它能对试样(或同轴度传感器)弯矩的引入产生影响。3.1.3偏心距[L],n加载时,作用力方向线与试样对称轴线之间的距离。该距离应在试样纵轴线相垂直的平面上。3.1.4紧缩段[L],n就是在试样中心部分有一个比试样夹紧端横截面小的一段。3.2本标准中专用术语的定义3.2.1轴向应变a,n通过放置在相同的轴向位置的多个应变敏感装置,用在同轴度传感器纵向对称轴线相对端表面的应变片测得的轴向应变均值。3.2.1.1讨论这个定义只适用于本标准,此术语也用在机械试验的其它文献中。3.2.2弯曲应变b,n表面应变和轴向应变的差值(见图1)。3.2.2.1讨论一般弯曲应变随绕着和沿着试样紧缩段的不同点而变化。弯曲应变的计算见第10节。3.2.3部件(也就是熟知的力加载部件),n将负载柱或夹具与试验架相连所使用的任何部件。还有其它零件,包括将力加载到应变片同轴度传感器或试样上使用的夹具。3.2.4夹具力加载部分的零件,它直接与应变仪同轴度传感器或试样相连。3.2.5微量应变,n用微量级单位每单位的形式表示的应变,例如μm/m或μin/in。3.2.6刻痕段[L],n与试样对称纵轴线相垂直的段,并为了获得较高的应力有意取横截面积最小处作为刻痕段。3.2.7弯曲百分数,PB,(也就是熟知的弯曲应变百分数),n弯曲应变与轴向应变的比率,并用百分数表示。3.2.8应变片同轴度传感器,n该传感器常常决定试验架的弯曲和弯曲百分数的状态。3.2.91类同轴度,n试验机的典型状况是用于静态或准静态试验,包括非紧固部件、试样在夹具内的放置位置;这些因素在力加载过程中能给应变片式同轴度传感器或试样引入弯矩。3.2.102类同轴度,n试验机的典型状况是用于动态试验,所有负荷装置都是紧固部件;这些因素在力加载过程中能给应变片式同轴度传感器或试样引入弯矩。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法3备注STRAIN应变;Elastic Strain Gradient弹性应变斜率;DISTANCE距离注1±B是叠加在轴向应变上的一个弯曲应变。(a)图中的a表示的轴向应变(应力)低,(b)图中的a表示的轴向应变(应力)高。在同样的弯曲应变B时,(a)图中表示的弯曲百分数高,(b)图中表示的弯曲百分数低。图1伴随有不同轴加载时弯曲应变(应力)示意图4.意义和用途4.1在拉压负荷下,由于加载方向与试样轴向的不同轴无意中产生的弯曲应力将会影响试验结果。由于认识到这个影响,一些试验方法中含有对同轴度允许极限的说明。本标准方法的目的是当同轴度要求较高时,为拉向或压向负荷试验方法提供一个参考,并推行通用术语的用途以及试验机、连接部件和试验试样的同轴度校准方法。4.2当有要求时,在需要进行同轴度校准的方法中应规定同轴度校准周期。某些类型的试验机能直接指示每一个试验试样与试验机的同轴度情况。如果试验方法要求了同轴度的校准,同轴度校准批次应考虑多种因素,如时间间隔、试验机的变化和什么时间适宜、试验结果中同轴度情况的直接指示器。4.3无论是否改善了轴向性能,这些指标应作为材料生产厂家和用户间谈判的内容之一。5.同轴度的校准5.1用数字表示同轴度的要求时应指明负荷、应变片式同轴度传感器的尺寸、测量时的温度。当应变级别特别重要时,可以用替代的方法,如方法E466和E606中描述的那样。当用这ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法4些方法时,用数字表示的要求应指明应变级别、应变片式同轴度传感器尺寸和测量时的温度。注1对于不同轴的负荷装置,弯曲百分数常常随着加载的增加而减少(见图2中曲线A、B和C)。而在一些特殊情况下,弯曲百分数可能随着加载的增加而增加(见图2中曲线D)。5.2为了符合E1012版本的规定,在报告同轴度的校准结果时,应该用应变片式同轴度床啊泥鳅。这点对1类、2类同轴度校准都适用。5.2.1依据分类准则,本标准定义了两类试验机同轴度,因此应在报告中注明同轴度类别。5.2.2当要对首次使用的试验机或者对固定部件进行维修后的试验机作同轴度时,先要对试验机做机械同轴度。对于拉伸、疲劳装置,用下列方法能完成其机械同轴度的调整通过一个表盘指示器调整同心度,用精密薄垫片或随部件购买的塞规调整倾斜度。对于含有杠杆臂的蠕变试验机、应力断裂试验机,通过精密薄垫片或塞规、和/或双面刀口连接器、和/或在试验机下部横梁处相应部件,能完成其机械同轴度的调整。如果忽略了这步,应变片式同轴度传感器可能会出现严重损坏。做机械同轴度只是一个准备工作,它不能替代用应变片式同轴度传感器做的同轴度校准。5.31类试验机同轴度一般是确定了负荷装置部件的同轴度校准。它是明确了的,在日常的天天试验中,可以移动或改变试验机的一些零件(如横梁、传动机构或夹具表面)。为了证明变化校准条件后的复现性,对系统进行多种变化(如调整横梁和传动机构的位置),并相应实施同轴度校准。无论什么时候,试验系统部件在仿真安装试样的机械位置处,都可以实施同轴度校准。应变片式同轴度传感器的几何尺寸及材料应在校准报告中尽量注明。注21类典型地涉及到静态试验设备,如拉伸试验机、应力断裂试验机、蠕变试验机。注3对于蠕变和应力断裂试验机,做同轴度校准时,杠杆臂应在水平位置。5.3.1对某些材料试验,校准同轴度时,不可能用到加载部件的所有部分。在此情况下,可以选择性地使用部件。选择使用的部件应在校准报告中尽量注明。5.42类试验机同轴度夹具对夹具式的同轴度校准在试验期间,试验机的机械配置是固定的,且不能改变或调整。然而,当试验某些几何形状的试样时,为了安装应变片式同轴度传感器和/或试验试样,有可能要移动传动机构或横梁;当然,如果可能应尽量避免这种情况,但是确实需要移动的话,应小心复位传动机构或横梁,使其恢复到校准同轴度时使用的位置。对于方法E1012,针对试验试样,在加载校准使用的工装夹具和应变片式同轴度传感器中装有特殊的可动部件。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法5注1曲线A试验机1,螺纹夹具(1)注2曲线B试验机2,圆形螺栓夹具(1)注3曲线C试验机3,万用接头夹具(2)注4曲线D带有补偿负荷装置的可能响应示意图(3)图2对于不同的试验机和夹紧方式,用弯曲百分数表示的加载结果5.4.1在实验室试验中,通常用具有液压或气动楔插销的精密机加工夹具槽。特殊设计的这些装置,允许楔插销呼唤,不会对负荷装置的同轴度产生不利影响。对于使用这些夹具配置的试验系统,当用2类同轴度评估时,可以用光滑的楔插销替代夹具楔插销来评估试验机的同轴度。注42类典型地涉及到动态试验设备,如疲劳试验机。注52类同轴度要求试验机尽可能多的将可调部件定位在最终的校准位置。这包括可调阻力部件(如横梁)和传动机构,不燃它们可能会随意绕着加载轴转动。5.5应变片式同轴度传感器按本标准第7节的要求制造。应变片式同轴度传感器除了可能取消刻痕的外,其它的尽可能按7.4节中要求制造。连续的校准可以用相同的应变片式同轴度传感器。在选材和设计时,应考虑在相应负荷下应变片式同轴度传感器只出现弹性应变。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法65.5.11类和2类试验机同轴度都将使用应变片式同轴度传感器。6.装置6.1这个标准装置需要用应变片式同轴度传感器。在某些情况下,利用机械联动装置作为引伸计或同轴部件(见附录X2),对此做一个评估是很有帮助的,然后这类应变传感器不符合第11节的报告要求。6.2通常,重复加载到将近断裂的应变方式是不好的试验方法,因为这样做会因应变片式同轴度传感器变形或疲劳而影响随后的测量结果。6.3辅助试验机和加载部件的考虑6.3.1负荷装置中不好的部件及多用接口是造成试验系统同轴困难的主要原因。负荷装置中所有部件都应用精确地加工方法来制造,并注意垂直度、同心度、平直度、表面光洁度,部件的数量越少越好。6.3.2有可能出现这种情况,即不能通过给定的试验机、加载部件、应变片式同轴度传感器获得认可的同轴度。在这种情况下,需要重新设计和制作部件来获得认可的同轴度。7.应变片式同轴度传感器7.1本方法涉及圆形应变片同轴度传感器、厚矩形应变片式同轴度传感器、薄矩形应变片式同轴度传感器。应变片式同轴度传感器的实际几何形状应在使用的试验标准中说明。应变片式同轴度传感器常常用带有紧缩标准段的狗骨头形状,虽然也可以用其它应变片式同轴度传感器,如用于压缩试验的应变片式同轴度传感器。注6因为制造应变片式同轴度传感器是一个一次性消费且代价高昂的过程,因此在需要应变片式同轴度传感器之前最好筹划好。注7对于有刻痕的试样,可以用仿真期望的无刻痕试验试样的应变片式同轴度传感器。7.2本方法对金属试验和非金属试验都有效。7.3评判同轴度传感器的机械质量,主要性能包括笔直度、同心度、平整度、表面光洁度。特殊情况下,用于压缩试验的应变片式同轴度传感器,可用两个与应变片式同轴度传感器端头平行的平板来代替压缩。在这种情况下,应变片式同轴度传感器端头的平行度非常重要,就像试验方法E9中描述的那样。7.4应变片式同轴度传感器的设计应与标准试验试样的设计有相同的准则。对于静力试验(拉伸试验、压缩试验和蠕变试验),应变片式同轴度传感器应与试验方法E8中所列的试ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法7验试样相符。对于疲劳试验加载,应变片式同轴度传感器的尺寸应与方法E606中所列的试验试样相符。应变片式同轴度传感器的尺寸应尽量与预期的试验试样相近,以便在做同轴度时与试验时用相同的载荷部件。用于应变片式同轴度传感器的材料应可能与预期试验试样的材料相近。如果不知道预期试验的材料,可以使用普通材料的应变片式同轴度传感器,但这种普通材料的弹性性能应与预期试验材料相似。在应变加载之前,应仔细检查同轴度传感器,并记录其尺寸。注8为了能在大量的重复同轴度校准中使用应变片式同轴度传感器,选用可替代的材料做应变片式同轴度传感器,这是常用的实验室方法。用可替换的材料,以便在同轴度校准中,应变片式同轴度传感器在受到相应的加载时能保持器弹性性能(例如,应变片式同轴度传感器仍能保持在它的比例极限以下)。对于这些应变片式同轴度传感器,通常上应变极限最多3000个微应变。7.5像试验方法E251中描述的那样,应选择已知其具有标准化使用性能的应变片。应变片制造商应提供可用应变片的详细资料,应变片的标准长度应选择约为同轴度传感器紧缩段的10或更小。应变片应尽可能小,避免与邻近应变片应变平均的效果。应该使用具有相同类型、相同批次的温度补偿应变片(它们具有相同规格,相同横向灵敏度,相同温度系数)。7.6应根据指南E1237的操作要点来安装应变片。通常要在同轴度传感器上需安装应变片的位置处做标记,方法是精确地做上浅谈的纵向和横向划线标记,这些位置是将要安装应变片的地方。当粘接时,使应变片与划线标记同轴。安装好后可以检查应变片的位置。7.6.1应变片粘接表面的处理情况可能影响机械性能。不要期望应变同轴度传感器与标准试验试样有相同的机械性能。7.7应变片式同轴度传感器的配置注9对于多个应变片,可以用另外的技术指标和需求来指定特殊的配置和应变片之间的间距。注10通常来说,将在某一样本紧缩截面的任一端产生最大弯曲,而不是在样本中心产生最大弯曲。然而,拥有三组应变片可有助于识别某一有故障的应变片或仪器,同时可以更好地表征弯曲状态。7.7.1应变片式同轴度传感器的横截面可以是圆形的、厚矩形的(其宽厚比小于3)、薄矩形的(其宽厚比为3或更大)。应变片式同轴度传感器最少有4个应变片、组成两组;但在某些情况可能是3个应变片、组成两组。可以增加第三组应变片,以便提供更多的信息。在某些情况下单独一组应变片也是可以的。图3标明了这些应变片式同轴度传感器的配置情况。7.7.2圆柱形应变片式同轴度传感器的要求7.7.2.1对于具有紧缩段长为12mm(0.5in)或更大的应变片式同轴度传感器,四个应变片组成两组是可以的。可以在紧缩段A的中心位置增加一组应变片,这样能提供额外的信息。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法8对于具有紧缩段长度为A,且小于12mm(0.5in)的应变片式同轴度传感器,可以在紧缩段长度方向的中心处单独放一组应变片。图3A每个平面圆柱形90°间距放置四个应变片图3B每个平面放置四个薄矩形应变片(续)ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法9图解在同轴度校准过程中,确定了应变片位置后,一组相对的剪切矢量有助于确定传动机构的最初位置。当用薄矩形试样做试验,并使其剪切应变最小时,就应考虑约束传动机构的转动问题。图3C每个平面放置四个薄矩形应变片(续)7.7.2.2对于圆柱形应变片式同轴度传感器,既可以用三个应变片,也可以用四个应变片。配置四个应变片时,应该沿着应变片式同轴度传感器圆周以90°的等间距放置应变片。配置三个应变片时,应该沿着应变片式同轴度传感器圆周以120度的等间距放置应变片。注11对于用三个应变片的情况,120°等间距配置,检测有故障的应变片将会更困难。7.7.2.3在有两组应变片的应变片式同轴度传感器上,应变片中心等距离位于离其纵向中心A30.35A~0.45A处。在有三组应变片的应变片式同轴度传感器上,其中一组应变片放在同轴度传感器的纵向中心处,而另外两组中心位于离同轴度传感器纵向中心A30.35A~0.45A处。7.7.3厚矩形应变片式同轴度传感器的要求7.7.3.1对于具有紧缩段长为12mm(0.5in)或更大的应变片式同轴度传感器,四个应变片组成两组是可以的。可以在紧缩段A的中心位置增加一组应变片,这样能提供额外的信息。对于具有紧缩段长度为A、且小于12mm(0.5in)的应变片式同轴度传感器,可以在紧缩段长度方向的中心处单独放一组应变片。对于厚矩形应变片式同轴度传感器,应变片应均匀放置在应变片式同轴度传感器的四个面上。7.7.3.2在有两组应变片的应变片式同轴度传感器上,应变片中心等距离位于离纵向中心A30.35A~0.45A处。在有三组应变片的应变片式同轴度传感器上,其中一组应变片放在同轴度传感器的纵向中心处,而另外两组中心位于离同轴度传感器纵向中心A30.35A~0.45AASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法10处。在只有一组应变片的应变片式同轴度传感器上,应变片放在同轴度传感器的纵向中心处。注12对于厚矩形应变片式同轴度传感器,在应变片式同轴度传感器表面上,应变片邻近区域尺寸的差异能导致应变片灵敏度的差异。这种情况,将会对调整好试验装置的同轴度造成很大的困难。7.7.4薄矩形应变片式同轴度传感器的要求7.7.4.1对于具有紧缩段长为12mm(0.5in)或更大的应变片式同轴度传感器,三个或四个应变片组成两组是可以的(见图3C和图3D)。可以在紧缩段A的中心位置增加一组应变片,这是可以接受的,且能提供额外的信息。对于具有紧缩段长度为A小于12mm(0.5in)的应变片式同轴度传感器,可以在紧缩段长度方向的中心处单独放一组应变片。7.7.4.2如图3C和图3D所示,应变片应沿着垂直和水平中心线对称放置。在有两组应变片的应变片式同轴度传感器上,应变片中心等距离位于离纵向中心A30.35A~0.45A处。在有三组应变片的应变片式同轴度传感器上,其中一组应变片放在同轴度传感器的纵向中心处,而另外两组中心位于离同轴度传感器纵向中心A30.35A~0.45A处。在只有一组应变片的应变片式同轴度传感器上,应变片放在应变片式同轴度传感器的纵向中心处。注13建议应变片中心距样本边缘的距离d达到最小值,以增加测定弯曲应变的精度。d的典型值为w/8。注14见图3C,在同轴度校准过程中,确定了应变片位置后,一组相对的剪切矢量有助于确定传动机构的最初位置(零转动的位置)。当用薄矩形试样做试验,并使其剪切应变最小时,就应考虑约束传动机构的转动问题。图3D每个平面放置三个薄矩形应变片(用于复合材料试验)(续)ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法118.校准和标准化8.1用于同轴度测试系统的所有调节电器和获取数据的装置都需相应地校准。校准结果应能追溯到NIST或其它被认可的国家计量机构。在预期的工作情况下,整个系统的预期性能不应超过表1中预期准确度要求的1/3。注15若引动100微应变额定极限标准,系统至少应该测量到33微应变。8.1.1根据本标准,对应变片式同轴度传感器的校准没要求。对于如此的校准一般溯源不到国家标准,但应多关注对应变片式同轴度传感器有要求的生产商。除应变片式同轴度传感器有弯曲的以外,由于个别仪器不同轴和仪器灵敏度不相同造成的测量误差来源可以通过循环获取重复数据来减小。8.2应变片应符合试验方法E251的要求。9.程序9.1在校准试验过程中,温度的变化应在校准同轴度的标准方法或试验方法规定的极限内。9.2机械同轴度此部分描述了紧固部件的初始同轴度。对于一台试验机,当配置专用紧固部件时,常常就确定了其机械同轴度。当没有明显的超期变化时,若振动造成负载装置内部(在部件或试验试样内部)的严重损坏或磨损后,可能需要测量和重新调整机械同轴度。在连续进行1类和2类同轴度校准之前,应通过检查确信机械同轴度是良好的。9.2.1检查所有部件,看受力表面和应变片式同轴度传感器装配是否适当。这个包括但不局限于同心度、垂直度、平行度的测量。其它的测量也许需要特殊的夹具。应重新制造超差部件。9.2.2安装部件的紧固部分,检查试样一端的部件位置相对于试样另一端连接处的部件位置。时常用一个带刻度指示器的装置来实现,该装置允许用户在试样每端连接处的部件中心线之间,确定两条线(同心的或平行的)和角度差。图4标明了在试验机两端紧固部分部件之间的线(同心的或平行的)和角度差。也可以用专用同轴部件,当规定的误差超过了本标准的范围,而又无法得到要求的同轴度时,这种情况可能是所有的部件不同轴造成的。对于允许用户调整常用紧固销位置的试验机,应安装在试验期间便于调整使用的位置。试验期间移动常用紧固销可能会影响同轴度的结果。如果在常规试验期间(做多个试样试验之间)需要移动常用紧固销,那么在完成几次试验后应进行检查,以确定可以移动销子且销子的位置仍然在相同的位置,没有明显影响同轴度。9.2.3调整试样一端连接处的部件位置相对于试样另一端连接处的部件位置,以使垂直度、ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法12同心度(圆形试样)和平行度(平直试样)误差为最小。这可能要求松开一端的部件,并且轻敲或调整它使其到位,然后重新紧固它。9.31类和2类同轴度需要用应变片式同轴度传感器。应变片式同轴度传感器已在第7节中讨论过。9.3.11类同轴度1类同轴度涉及到负载装置中应变片式同轴度传感器和所有非紧固部件的放置位置及相关的同轴性。对于试验机来说,这类同轴度的最终同轴度校准是在部件没有锁到位的情况下进行的试验。9.3.22类同轴度2类同轴度涉及到负载装置中应变片式同轴度传感器和所有紧固部件的放置位置及相关的同轴性,还包括通过锁紧过程将非紧固部件变成紧固部位的步骤。对于试验机来说,这类同轴度的最终同轴度校准是在部件锁到位的情况下进行的试验。9.3.3检查在9.2.1中没有查到的任何部件(包括装配中没有紧固的元件)。对于带有非紧固元件的部件装置,组装经检查过的负荷装置部件,以确定应变片式同轴度传感器的位置。包括应变片式同轴度传感器在内各连接处应平滑流畅,没有多余的间隙。如果有必要,应重新制造部件的专用元件。9.3.4在常规试验中,应在力加载部件任何易变动地方做标记(如松脱或其它需要重新定位的地方),以便对应于部件的固定部分,这样能确保每次部件都放在相同的位置。(A)适宜的同轴试验架和紧固夹具;(B)上下部夹具轴线不同轴;(C)上下部夹具轴线倾斜不同轴图4试验机的示意图ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法139.3.5将应变片式同轴度传感器安装在只有一端接触套装夹具的装配件里。在没有力加载时,应变读数应该为零值。两端装夹应变片式同轴度传感器的操作会引入额外的弯曲。9.3.6让应变片式同轴度传感器与其余夹具接触。当与两个夹具接触时,应变片式同轴度传感器的读数不能重新回到零值。注16这是典型的步骤,在这步中2类同轴度校准包括了负载装置和试样锁紧的过程。9.3.7给一个小力,确信所有传感器都有相应的读数,然后移去该小力。9.3.8有缺陷的同轴度传感器的修正。所有的应变片式同轴度传感器都有点缺陷,要么是尺寸问题,要么是应变片的接触问题。在同轴度校准范围内,如果怀疑应变片式同轴度传感器产生了过大的弯曲结果,可用附录A1的方法对同轴度传感器修正值进行测定。然而,同轴度传感器修正值的测定和使用并非必须做的。注17为探测故障应变片或仪器而进行的一次有用的操作检查将对每组应变片在每次施加力时的平均轴向应变进行比较。如果任何两个这种平均值的差值超过了大约2,则该测量系统的故障应视为可疑的。9.3.9计划周期性加载力,使得施加的力不超过同轴度传感器的弹性极限。在这些场合的实际力水平应与客户协商,同时作文件记录。这个力可能是拉力、压力或两者都有。这个力可能手动加载,也可能自动加载。加载多个循环有助于系统检查,但只要求记录一个单循环的同轴度数据。注18如果试验机既做拉伸试验、又做压缩试验,附加的加载循环有助于操练应变片式同轴度传感器和负荷装置,确定滞后。对同轴不好的试验机,注意观察初循环的应变读数,以便阻止对应变片式同轴度传感器的潜在损坏。9.3.10在相关的负载范围内,通过在至少三个离散点上加载,采集同轴度数据。通过循环加载将这些离散点间隔开。在离散数据点的采集过程中,应变片式同轴度传感器上力的变化不应超过1。对于2类同轴度校准,可以用拉伸试验,也可以用压缩试验,但二者需用相似的方式记录数据。当用机械或液压夹具将应变片式同轴度传感器锁定到位时,记录零加载情况下锁紧机械装置前、后的应变值,这样就能比较出锁紧机械装置对应变片式同轴度传感器的影响。注19下面推荐了三种方法来确定三个(或更多个)离散点处同轴度校准数据的采集1除检查零载荷外,还应记录在1000、2000、3000点处定义微应变的数据(特别适用于2类同轴度校准)。2除检查零载荷外,还应记录力传感器范围或试验机量程范围的10、20、40的数据(特别适用于1类同轴度校准)。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法143除检查零载荷外,还应记录在负荷范围内,在试验机上由试验材料的预期弯曲强度而确定的数据点(也是特别适用于1类同轴度校准)。4对一些试验系统类型,让一个试验力小于试样可“抬起”的横梁重量,同时让一个试验力超过该横梁的重量,这可能是有利的。这可以识别故障或失调间隙消除系统。5建议至少一个弯曲验证点应具有大于1000的微应变。注20在零载荷数据点,记录彼此之间相对的应变片的值,参照图5中额定极限,不必计算零载荷时的弯曲百分数。图5同轴度分级图示9.3.11在夹具上移动应变片式同轴度传感器,并按需要方位重新放置应变片式同轴度传感器。为了获得最小应变值,像9.3.9中描述的那样,在初始方位上、180°方位上(或者对于用三个应变片的应变片式同轴度传感器在120°方位上),然后又回到初始方位上,如此循环加载,同时测量并记录应变值。除非还有其它的特殊要求,像初期安装应变片式同轴度传感器一样,在同一方位安装应变片式同轴度传感器将能获得应变片式同轴度传感器重复性的信息。再在另一个方位(正转它或反转它)安装应变片式同轴度传感器,将得到加载部件同轴ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法15度的更多特性。一般应变片式同轴度传感器都有偏心距,虽然像7节中描述的那样使其最小化了。应变片式同轴度传感器可能随着时间而损坏或弯曲,但仍还在使用,因此应注意处理和保存使这种情况尽量最小化。在同轴度校准范围内,如果怀疑应变片式同轴度传感器产生了过大的弯曲结果,用附录A2的方法,从总的同轴度中分离出同轴度传感器的贡献和试验机同轴度的贡献。然而同轴度传感器的贡献和试验机的贡献的测定与使用并非必须做的。9.3.12在循环加载中,用第10节给出的公式计算要求测量点的弯曲百分数。如果在初始方位上与180°方位上(或者对于用三个应变片的应变片式同轴度传感器在120°方位上)同轴度校准数据有显著的差异,这种情况可能是应变片式同轴度传感器有问题。在同轴度校准范围内,如果怀疑应变片式同轴度传感器产生了过大的弯曲结果,用附录A2中的常规方法,从总的同轴度中分离出同轴度传感器的贡献和试验机同轴度的贡献。然而同轴度传感器的贡献和试验机的贡献的测定和使用并非必须做的。(A)适当同轴的同轴度传感器;(B)同轴度传感器成“S”形后时,同心度造成不同轴;(C)同轴度传感器成“C”形后时,倾斜造成不同轴。图6应变片式同轴度传感器示意图9.3.13如果计算出的弯曲百分数不能满足试验指标的要求,应进行调整、修理或其它改进。参考9.2节中的指导。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法169.3.14小小的调整可能对测量产生明显的影响。典型的调整是绕应变片式同轴度传感器每间隔90°调整一次。9.3.15若同轴度传感器弯曲成“S”形了(见图6),就应调整加载部件的同心度(对于圆柱形同轴度传感器)或调整垂直度(对于平直同轴度传感器)。9.3.16若同轴度传感器弯曲成“C”形了(见图6),就应调整加载部件的倾斜度。注21为了获得好的同轴度,时常需要同时调整同心度和倾斜度。9.3.17当完成调整后,再像9.3.5那样循环加载,并通过9.3.11那样,按9.3.6节的方式记录应变的信息,按9.3.12节那样进行计算。再像9.3.13节那样对同轴度的质量进行评估,若有必要还应重新调整。10.校准结果的计算和处理10.1重要的校准结果通常有轴向应变、各位置的弯曲应变、最大弯曲应变、弯曲百分数。对每一个平面的应变片都进行这些计算。10.1.1出现在同轴度校准中各位置弯曲应变和最大弯曲应变都是由试样、试验机或两者之一引起的。10.2圆柱形应变片式同轴度传感器10.2.1三个应变传感器对于圆截面的应变仪传感器,将三个应变片的平面绕测量长度圆周均匀分布。按下面公式计算轴向应变a轴向应变式中e1、e2、e3为三个位置测得的应变,并且e1≤e2≤e3。按下面公式计算弯曲应变b式中b弯曲应变。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法17计算最大弯曲方位角θ,是从读数最高的应变传感器转到读数次高的应变传感器测得的。公式为计算最大弯曲应变B,公式为计算弯曲百分数PB为10.2.2圆柱形应变片式同轴度传感器,四个应变传感器四个应变片绕圆截面应变片式同轴度传感器圆周均匀分布。计算公式如下轴向应变式中e1、e2、e3、e4为四个位置测得的应变,下标表示应变片在应变片式同轴度传感器周围的顺序。各位置的弯曲应变为最大弯曲应变并且ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法1810.3厚矩形应变片式同轴度传感器,四个应变传感器10.3.1对于厚矩形横截面应变片式同轴度传感器,像图3b中示意的那样位置应变传感器。计算轴向应变的公式如下轴向应变式中e1和e3是从应变片式同轴度传感器厚度的两对面中心处测得的应变;e2和e4是从应变片式同轴度传感器宽度的两对面中心处测得的应变。10.3.2按公式7计算各位置的弯曲应变b1、b2、b3、b4。10.3.3最大弯曲应变B计算公式如下10.3.4弯曲百分数PB计算如下10.4薄矩形应变片式同轴度传感器,四个应变传感器10.4.1对于薄矩形横截面应变片式同轴度传感器,像图3c中示意的那种放置应变传感器。计算轴向应变a,公式如下轴向应变10.4.2在四个面中心位置的等应变,计算如下ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法19见图3C,式中ee1和ee3在薄面中心位置的等应变;ee2和ee4在厚面中心位置的等应变;w宽面的宽度;d从应变片式同轴度传感器边缘到应变传感位置的距离。10.4.3计算最大弯曲应变B和弯曲百分数PB,分别用公式(11)和(12)。10.4.4在10.3中给出了用于矩形横截面的所有计算公式。10.5薄矩形应变片式同轴度传感器,三个应变感应器10.5.1对带三个(按图3D所示放置的)应变感应器的,且具有矩形横截面的薄应变片式同轴度传感器按如下计算平均轴向应变(15)10.5.2按如下计算在四个面中心处的等应变其中,按图3D所示ee1和ee3薄面中心位置处的等应变;ee2 在厚面上具有两个应变片的厚面中心位置处的等应变;ee4 在厚面上具有一个应变片的厚面中心位置处的等应变;w厚面宽度,和d应变片式同轴度传感器边缘到应变感应器位置处的距离。10.5.3分别采用ee1,ee2,ee3,和ee4来替代e1,e2,e3,和e4,然后采用公式5,公式11和公式12计算最大弯曲应变B和弯曲百分比PB。10.6弯曲应变中,一部分由同轴度传感器引起,一部分由试验机引起。如果计算出的弯曲应变超出了表1给出的极限要求,分别计算由同轴度传感器引起的和由试验机引起的也许有用。另外的讨论和计算见附录A2中。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法20表1同轴度校准分级ASTM E1012分级最大弯曲应变(B)不超出额定极限或相对极限的较大者额定极限(微应变)相对极限(微应变)弯曲百分数(PB)5 100(a)0.05 58 100(a)0.08 810 100(a)0.10 10注1.最大弯曲应变(B)用公式4、8、11计算。2.轴向应变(a)用公式1、6、10、13计算。3.弯曲百分数(PB)用公式5、9、12计算。10.7根据表1,利用从每一个平面的应变片获得结果,对试验机同轴度进行分级。如果各应变片平面提供的分级数字不一样,就按相应的最高数字分级(如所有弯曲应变量最大者)。不同的ASTM和其它测试标准也许从表1中摘取了部分分级。10.8在表2中给出了各级额定极限和相对极限的转折点。表2转折点的参考表ASTM E1012分级额定极限和相对极限的转折点(微应变)5 20008 125010 100010.9额定极限和相对极限的示意图见图5。11.报告11.1报告应包括以下信息11.1.1同轴度校准的类别(这里指1类,2类)。11.1.2E1012同轴度级别、弯曲应变值、相关的弯曲百分数、相应的试验机(或每一平面的应变片)负荷(或应变)。11.1.3涉及使用的具体应变片式同轴度传感器。11.1.4加载部件的描述或图片,参照装夹方法。11.2附加实验室和过程记录应包括下列内容(这些信息也可以列在试验报告里)11.2.1在同轴度校准过程中,设施环境温度。11.2.2具体的应变片同轴度传感器的信息11.2.2.1材料;11.2.2.2尺寸;ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法2111.2.2.3位置和应变片传感器的数量;11.2.2.4应变片传感器安装方法。11.2.3应变测量装置的描述包括11.2.3.1应变片测量装置的类型;11.2.3.2应变测量系统的准确性和灵敏度。11.2.4加载部件的具体信息(这个信息也可以列在报告里)。11.3报告格式报告可以是表格形式,也可以用图解形式。ASTME1012-2014拉压轴向负荷下试验架与试样同轴度校准的标准方法22附录(强制性资料)A1.有缺陷同轴度传感器的修正A1.1对有缺陷的同轴度传感器进行计算和用线性修正因子对其进行修正的方法所有的同轴度传感器都有缺陷,不是尺寸就是应变片的连接问题。希望用缺陷最少的同轴度传感器,但是当缺陷足够大以至于影响同轴度的测量时,就应用下列方法A1.1.1让同轴度传感器与上端夹具相连(对于2类同轴度还应锁紧),使同轴度传感器的应变量为零。A1.1.2连接到下端夹具(对于2类同轴度还应锁紧),并将试验机尽可能设置在零载荷,记录应变量的读数。A1.1.3从试验机上卸下同轴度传感器的载荷,然后绕着纵轴轴向转到180°的位置,又给同轴度传感器加上载荷。A1.1.4让同轴度传感器与上端夹具相连(对于2类同轴度还应锁紧),使同轴度传感器的应变量又为零。A1.1.5连接到下端夹具(对于2类同轴度还应锁紧),并将试验机尽可能设置在零载荷,记录应变量的读数。A1.1.6计算每个应变量的平均值,并将它们分别各自应用到同轴度传感器中进行修正。A1.1.7在第9节中有同轴度校准的过程。A1.2非线性修正因子如果怀疑修正值与载荷不线性,那么按照X1.1中的方法,针对任何载荷,对非线性部分另外进行修正,并根据载荷或应变级别创建一个非线性修正的公式。A2.计算试验机和同轴度传感器对
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