同軸度是什么？

試驗(yàn)機(jī)的同軸度是指試驗(yàn)機(jī)的試樣夾持裝置在任意位置上和施加力的過程中，上下夾頭中心線與試驗(yàn)機(jī)的加力軸線間同軸的程度。

為什么要做同軸度檢測？

由于試驗(yàn)機(jī)的試樣夾持裝置的設(shè)計(jì)、加工及裝配等多方面因素，使其不可避免存在同軸度誤差，受到同軸度誤差的影響，在使用試驗(yàn)機(jī)檢測材料力學(xué)性能過程中，會(huì)使材料承受拉力同時(shí)產(chǎn)生了附加力，影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

試驗(yàn)機(jī)同軸檢測參考標(biāo)準(zhǔn)

為了保證被檢材料在檢測過程中受同軸度的影響最小，JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)》、JJG 475-2008《電子萬能試驗(yàn)機(jī)》和JJG 1063-2010《電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)》檢定規(guī)程均對(duì)試驗(yàn)機(jī)的同軸度提出了技術(shù)要求和檢測方法，文章以JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)》檢定規(guī)程中規(guī)定的方法為例對(duì)萬能材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度檢測方法進(jìn)行分析。

試驗(yàn)機(jī)同軸度的技術(shù)要求

對(duì)于1級(jí)試驗(yàn)機(jī)的同軸度在檢定中需對(duì)其檢測，后續(xù)檢定不再檢測同軸度：對(duì)于0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)的同軸度不論是檢定還是后續(xù)檢定，均要對(duì)其同軸度進(jìn)行檢測。試驗(yàn)機(jī)的試樣夾持裝置在任意位置，上、下夾頭的同軸度應(yīng)滿足如下要求：

（1）當(dāng)試驗(yàn)機(jī)的最大力值不大于30kN時(shí)不應(yīng)超過ф2mm/500mm；

（2）當(dāng)試驗(yàn)機(jī)的最大力值大于30kN時(shí)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

試驗(yàn)機(jī)同軸度的檢測方法

應(yīng)變測量法

測量原理：將檢驗(yàn)試樣放入試驗(yàn)機(jī)的夾持裝置中，試驗(yàn)機(jī)對(duì)其施加一定力值后通過同軸度自動(dòng)檢測儀內(nèi)部的引伸計(jì)或者其他變形測量裝置測量檢驗(yàn)試樣所產(chǎn)生的彈性變形從而獲得同軸度大小。

測量方法：對(duì)于最大試驗(yàn)力大于30kN的試驗(yàn)機(jī)，根據(jù)規(guī)程要求選擇合適的檢驗(yàn)試樣，使用同軸度測試儀（或其他相應(yīng)準(zhǔn)確度的測量裝置）進(jìn)行檢定。檢定時(shí)，先將檢驗(yàn)試樣夾持在夾頭上并施加試驗(yàn)機(jī)的最大試驗(yàn)力約1%的初始力，調(diào)整同軸度測量儀的零點(diǎn)，再施加試驗(yàn)力至最大試驗(yàn)力的4%，施加過程中應(yīng)注意使用的最大力不應(yīng)使檢驗(yàn)試樣產(chǎn)生塑性變形，測量試樣相對(duì)兩側(cè)的彈性變形，在相互垂直的方向上各測量3次。同軸度按公式（1）計(jì)算，每次檢定的結(jié)果均應(yīng)滿足表1的要求。

e=加力系統(tǒng)中上、下夾頭的中心線與試驗(yàn)機(jī)加力軸線的同軸度，% ；`△L在同一測量點(diǎn)，同一次測量中，檢驗(yàn)試樣兩側(cè)變形的算術(shù)平均值，mm；△Lmax-在同一測量點(diǎn)，同一次測量中，檢驗(yàn)試樣變形較大一側(cè)的變形值，mm。

如何選擇合適的檢驗(yàn)試樣：根據(jù)檢定規(guī)程要求，針對(duì)不同量程的試驗(yàn)機(jī)應(yīng)選用不同材質(zhì)、不同直徑的檢驗(yàn)試樣對(duì)其進(jìn)行同軸度的測量，通過以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)具體說明下如何檢驗(yàn)試樣，以45#鋼（彈性模量E=210GPa，屈服強(qiáng)度為355MPa）以及合金鋁（彈性模量E=72GPa，屈服強(qiáng)度為125MPa）這兩種材質(zhì)為例進(jìn)行分析。

（1）對(duì)于量程30kN的試驗(yàn)機(jī)，在做同軸度測量時(shí)，使用材質(zhì)為45#鋼、ф10mm的檢驗(yàn)試樣，按照上述的測量方法，在其受到最大力為30×4%=1.2（kN），此時(shí)檢驗(yàn)試樣所受應(yīng)力為：

對(duì)于有效長度100mm的試棒，實(shí)際變形量：△l=100×72.9×10-6=7.29（μm）

若使用材質(zhì)為合金鋁、ф10mm的檢驗(yàn)試樣，同理可得σ=15.3MPa），△l=21.25（μm）

（2）對(duì)于量程100kN的試驗(yàn)機(jī)，在做同軸度測量時(shí)，使用材質(zhì)為45#鋼、ф10mm的檢驗(yàn)試樣，按照上述的測量方法，在其受到最大力為100×4%=4（kN），此時(shí)檢驗(yàn)試樣所為受應(yīng)力：

對(duì)于有效長度100mm的試棒，實(shí)際變形量：△l=100×242.9×10-6=24.29（μm）

若使用材質(zhì)為合金鋁、ф10mm的檢驗(yàn)試樣，同理可得σ=51（MPa），△l=70.83（μm）

（3）對(duì)于量程600kN的試驗(yàn)機(jī)，在做同軸度測量時(shí)，使用材質(zhì)為45#鋼、ф10mm的檢驗(yàn)試樣，按照標(biāo)準(zhǔn)的測量方法，在其受到最大力為600×4%=24（kN），此時(shí)檢驗(yàn)試樣所受應(yīng)力為：

對(duì)于有效長度100mm的試棒，實(shí)際變形量：△l=100×1455.7×110-6=145.57（μm）

若使用材質(zhì)為45#鋼、ф12mm的檢驗(yàn)試樣，同理可得σ=212.3（MPa），△l=101.1（μm）

（4）對(duì)于量程1000kN的試驗(yàn)機(jī)，在做同軸度測量時(shí)，使用材質(zhì)為45#鋼、ф12mm的檢驗(yàn)試樣，按照標(biāo)準(zhǔn)的測量方法，在其受到最大力為1000×4%=40（kN），此時(shí)檢驗(yàn)試樣所受應(yīng)力為：

對(duì)于有效長度100mm的試棒，實(shí)際變形量：△l=100×1685×10-6=168.5（μm）

因?yàn)檫x擇檢驗(yàn)試樣需要遵循的原則是在試樣受到最大力時(shí)不超過其極限強(qiáng)度而能獲得最大應(yīng)變，所以通過以上四組試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：試驗(yàn)機(jī)的量程為30kN～100kN時(shí)應(yīng)選用材質(zhì)為合金鋁、ф10mm的檢驗(yàn)試樣；試驗(yàn)機(jī)的量程為100kN～600kN時(shí)應(yīng)選用材質(zhì)為45#鋼、ф10mm的檢驗(yàn)試樣；試驗(yàn)機(jī)的量程為600kN～1000kN時(shí)應(yīng)選用材質(zhì)為45#鋼、ф12mm的檢驗(yàn)試樣；試驗(yàn)機(jī)的量程不小于1000kN時(shí)應(yīng)選用材質(zhì)為45#鋼、直徑大于12mm的檢驗(yàn)試樣。