拉力機的歷史發(fā)展
在人類的生產活動中,很早以前就有了一些有關鑒別材料性能的知識。古代勞動人民在長生產實踐中,積累了豐富的識別材料性能的經驗,如用彈敲器皿或工具的方法來鑒別其質地壞;用打彎鋼條的方法來判斷鐵是否已經煉成了;用劃痕和擊斷的方法了解鋼條的質量和內部自構情況等。直到目前,這些簡易的方法有時還在繼續(xù)沿用著。這些在生產實踐中逐步掌握的方法,是以經驗為主的,并且只能初步地定性分析材料的性能,而不能精確地獲得材料的機械性性能數(shù)據。而生產活動的進一步發(fā)展,要求能定量地測定材料的機械性能,用以作為合理設計的依據:定量地測定材料的機械性能,是從十七世紀開始的。十七世紀的歐洲,正處于封建社會解體和商業(yè)資本發(fā)展時期,冶金工業(yè)已經萌芽。這時工業(yè)有了較大的發(fā)展,隨之出現(xiàn)了一系列技術問題。例如海外貿易需要增大船只噸位,這不僅需要材料力學知識,而且需要掌握準確了解材料性能的方法。1638年大物理學家伽利略首次用施加凈重的方法測量鋼捧的強度。不久之后,虎克定律問世,他也是最早從事材料試驗的人之一。
由于建筑工業(yè)和機械工業(yè)的發(fā)展,促使材料試驗工作也相應地進一步發(fā)展起來。羅蒙諾索夫提出的物質不滅定律,在材料試驗中得到了應用。他還提出了石塊與玻璃的壓縮試驗方法等。這樣,在工業(yè)生產的發(fā)展過程中,新的材料試驗方法便不斷的涌現(xiàn)出來。與此相應地研制和生產了許多材料試驗設備。
第一臺材料試驗機于1729年問世。它是根據杠桿原理制成的,形狀很像一臺大秤。經過一個多世紀,到十八世紀中葉,材料試驗機逐漸地有了較大的改進,例如在加荷機構中采用了刀口結構等。這時,材料試驗機的加荷能力也已增高到了100噸。現(xiàn)存于上海同濟大學材料力學試驗室的一臺—AN(100000磅)的萬能試驗機就是利用杠桿原理測力的,該機由美國TiniusOlsen公司制造,使用至今估計已有九十至一百年歷史,是全國歷史最為久遠,仍然能完好使用的萬能材料試驗機,堪稱貨真價實的“世紀”試驗機。液壓材料試驗機是在十九世紀初開始應用的,第一臺液壓材料試驗機于1827年制成,也是采用杠桿原理測量負荷。
最早的杠桿式萬能試驗機
早期瑞士AMSLER公司制造的液壓拉力材料試驗機結構非常簡單,框架結構內有一對拉力夾持鉗口,利用液壓油缸人力加載,壓力表顯示試驗力讀數(shù)。從這時起,才開始系統(tǒng)地發(fā)表了一系列關于材料強度和彈性的試驗數(shù)據。19世紀30年代,制造了測定金屬拉力強度的機械式材料試驗機。不久,又制造了疲勞試驗機。
最簡單的液壓拉力機
20世紀初,制成了布氏硬度計,隨后制成了洛氏硬度計和維氏硬度計、蠕變試驗機等材料試驗機。
第二次世界大戰(zhàn)后,由于航空工業(yè)的飛躍發(fā)展,使新型合金的研究工作也隨之發(fā)展起來。與此同時,一系列新型材料試驗機,如高溫材料試驗機,低溫材料試驗機、高速材料試驗機和高頻材料試驗機等也相繼出現(xiàn),負荷測量系統(tǒng)和變形測量系統(tǒng)也有了新的發(fā)展。
在20世紀50年代,出現(xiàn)了電子式材料試驗機;由于它具有許多優(yōu)點,頗受人們重視。當時的電子拉力和電子萬能試驗機,在國外已經成批生產并推廣使用。因為在材料試驗機的控制、測量和記錄系統(tǒng)中,廣泛地采用了電子技術,使材料試驗機的面貌大為改觀。
在20世紀60年代,材料試驗機中又應用了電液伺服控制系統(tǒng),打破了動力試驗機和靜力試驗機的傳統(tǒng)界限,使材料試驗機的性能又有了很大的提髙。
在20世紀70年代,又出現(xiàn)了一種引人注目的新的試驗方法——斷裂力學試驗,與之相應的新型材料試驗機也隨之出現(xiàn),并得到發(fā)展和完善。
近幾年,電子計算機已成熟地應用到材料試驗機中。于是,不僅能嚴格地按照給定的程序進行各種模擬試驗,而且還能夠把各種試驗數(shù)據和曲線快速地進行處理并將結果打印或顯示出來較之以往極大地提高了材料性能檢測的準確性和速度。
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