拉力試驗機（又稱萬能材料試驗機）是一種用于測試材料力學性能的設備，主要用于測量材料在拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態或動態載荷下的力學特性（如強度、彈性模量、延伸率等）。其工作原理可分為以下幾個核心部分：

1. 基本結構組成

• 加載框架：通常由橫梁、立柱和底座構成，提供穩定的力學支撐。

• 動力系統：提供載荷的驅動方式，常見的有：

• 電動（伺服電機）：通過滾珠絲杠或齒輪傳動產生位移。

• 液壓：通過液壓油缸和伺服閥控制高壓油推動活塞施加力（適用于大噸位試驗）。

• 夾具：用于夾持試樣（如楔形夾具、螺紋夾具等），確保載荷有效傳遞。

• 傳感器：

• 力傳感器：測量施加的載荷（通常為應變片式或壓電式）。

• 位移傳感器：測量試樣變形（如光電編碼器、LVDT線性位移傳感器）。

• 控制系統：通過計算機或PLC控制試驗過程（如加載速率、保持時間等）。

• 數據采集與軟件：實時記錄力、位移、變形等數據，并生成應力-應變曲線。

2. 工作流程

1. 試樣安裝：將試樣固定在上下夾具中，確保對中以避免偏心載荷。

2. 參數設置：在軟件中設定試驗類型（如拉伸、壓縮）、加載速度、終止條件（如斷裂或設定變形量）。

3. 加載過程：

• 動力系統驅動橫梁移動，對試樣施加軸向力。

• 力傳感器實時監測載荷值，位移傳感器記錄試樣變形。

4. 數據采集：系統同步采集力、位移、時間等數據，計算應力（σ=F/A）和應變（ε=ΔL/L?）。

5. 終止與輸出：試樣斷裂或達到預設條件后停止試驗，輸出結果（如抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率等）。

3. 關鍵原理與技術

• 閉環控制：通過反饋信號（如力或位移）實時調整驅動系統，確保加載精度。

• 應力-應變曲線：通過數據繪制曲線，分析材料的彈性階段、屈服點、塑性變形和斷裂行為。

• 引伸計（可選）：直接測量試樣標距段的微小變形，提高彈性模量等參數的精度。

4. 應用場景

• 金屬材料：測試抗拉強度、屈服強度、延伸率。

• 塑料/橡膠：測定彈性模量、斷裂伸長率。

• 復合材料：評估層間剪切強度、各向異性。

• 質量控制：驗證材料是否符合標準（如ASTM、ISO、GB）。

5. 注意事項

• 夾具選擇：確保試樣夾持牢固，避免打滑或應力集中。

• 校準：定期校準力傳感器和位移傳感器，保證數據準確性。

• 試樣制備：按標準加工試樣尺寸，避免邊緣毛刺影響結果。

通過上述原理，拉力試驗機能夠精確量化材料的力學性能，為研發、生產和質檢提供關鍵數據支撐。