影響電子強力機測試結果的主要因素

　　影響電子強力機測試結果的主要因素：

　　1.測力機構不同心

　　電子強力機的測力機構通常由傳感器，方向接頭或連桿，上、下夾具組成，就其機械系統本身而言，傳感器與方向接頭或連桿，方向接頭或連桿與上夾具，上夾具與下夾具之間必然存在同心問(wèn)題。在拉伸試驗中，其相互之間的中心線(xiàn)以及試樣中心線(xiàn)會(huì )發(fā)生偏離，這時(shí)測力傳感器軸線(xiàn)方向所受到的拉力成為試樣所受到的拉力的軸向分力。由于紡織材料的伸長(cháng)一般都較大，當測力機構各部件的軸線(xiàn)偏離較小時(shí)，偏心所造成的誤差均在紡織材料強力機測力精度的允許范圍內，對測力結果影響并不大。但是，偏心會(huì )使傳感器的應變體受到一個(gè)徑向力的作用。應變體的等截面筒體在彎曲力矩的作用下發(fā)生彎曲變形，引起傳感器的輸出發(fā)生變化而導致測量誤差(這一誤差應該引起充分注意)。整個(gè)測力機構的偏心由各部件的偏心誤差累積而成，因此，必須統一考慮其設計、加工和安裝精度，使測力機構的偏心誤差控制在最小范圍內。日常測試時(shí)，應盡量減少傳感器和夾具的安裝和拆卸，以避免對傳感器和夾具造成意外的損傷和變形，進(jìn)而引起偏心測力誤差。

　　2.夾具的夾持力

　　在拉伸過(guò)程中，夾具對樣品的夾持力不足時(shí)，樣品會(huì )發(fā)生滑移(打滑現象)，導致測量誤差。測試時(shí)，樣品的打滑現象可以很容易觀(guān)察到。因此，這樣的誤差是*可以避免的。但是，由于夾具對樣品的夾持力過(guò)大而造成的誤差卻不易被發(fā)現，而此誤差對測試結果的影響非常大。大量試驗結果表明，由此造成的誤差可達10％，有的甚至超過(guò)20％ ，遠遠超過(guò)紡織品測試誤差允許范圍，必須引起重視。

　　夾具夾持樣品時(shí)，如果夾具對樣品的夾持力過(guò)大，前后夾面閉合瞬間，對鉗口處的樣品產(chǎn)生剪力作用，使該處樣品纖維發(fā)生斷裂或部分斷裂，必然導致拉伸強力下降，從而產(chǎn)生測量誤差。誤差大小是由纖維的斷裂程度決定的，而纖維的斷裂程度又由夾具的夾持力決定。因此，控制夾具的夾持力即可控制由此引起的誤差。除了ASTM D5034／5紡織品斷裂強力和斷裂伸長(cháng)試驗方法(抓樣法)／(條樣法)標準外，絕大多數測試方法都沒(méi)有對夾具夾持力的具體要求。由于所測的樣品厚薄不等，組織結構不同，夾具的夾持力必然不同。因此，操作者的經(jīng)驗和應變能力將在一定程度上影響測試的精度。事實(shí)上，使樣品正好在拉伸時(shí)不發(fā)生滑移的夾持力為最佳。

　　3.預加張力

　　由電子強力機的工作原理可知，測試時(shí)，試樣的伸長(cháng)量等于夾具的位移量，而試樣的伸長(cháng)是指由于試樣受到拉力作用而發(fā)生的長(cháng)度變化。通常，試樣只有受到拉力作用時(shí)才會(huì )沿著(zhù)力的方向發(fā)生伸長(cháng)，伸長(cháng)量的測量應該從樣品開(kāi)始受力起到樣品結束受力為止。由于紡織材料的柔韌性、試樣自重、夾具的機械性能，以及操作人員的操作技能等因素，在裝樣時(shí)，樣品實(shí)際被夾持的長(cháng)度大于所設定的夾距。在拉伸的最初階段，夾具的位移并未使樣品受力，只是把試樣拉直，當試樣剛好開(kāi)始受力時(shí)，夾具已經(jīng)發(fā)生一段位移，而這段位移會(huì )被電子強力機默認記錄為試樣的伸長(cháng)，因而引起測量誤差。事實(shí)上，其測得的伸長(cháng)量是由兩部分組成：一部分是把試樣拉直所產(chǎn)生的位移；另一部分是試樣受力而產(chǎn)生的位移，而這部分位移才是試樣的實(shí)際伸長(cháng)量，即測量值比實(shí)際伸長(cháng)量要大。要減少和避免裝樣所引起的誤差，應解決試樣夾持距離與夾距不等的問(wèn)題。

　　為了消除裝樣產(chǎn)生的誤差，在很多測試方法中都有預加張力的要求。即規定，裝樣時(shí)給試樣預先施加一個(gè)較小的張力，使其既不影響力值的測量，又可以使試樣剛好被平直地夾持住，同時(shí)也不產(chǎn)生受力伸長(cháng)，或產(chǎn)生的伸長(cháng)量極小可以忽略不計。

　　對于預加張力的大小，不同測試方法有不同的規定，一般有兩種：一種為固定的，如ASTM D5034-1995《紡織品的延伸和斷裂力的試驗方法(織物抓樣強力試驗)》中規定，所有被測樣品均為1．67 N；另一種則是根據被測樣品的克重(單位面積重量)分別給出不同的預加張力，如ISO 13934-1-1999《紡織品織物拉伸特性第1部分：用條樣法測定斷裂強力和斷裂伸長(cháng)率》給出了三個(gè)力值：2 N、5 N、10 N。從消除誤差的效果來(lái)看，后一種方法更科學(xué)。雖然在理論上有了消除誤差的方法和依據，但在實(shí)際操作中仍存在一定的困難。對樣品施加預加張力最通常的方法是：先固定樣品上端，然后在樣品的下端夾一個(gè)重量值等于所施張力值的夾子或掛一個(gè)砝碼，再固定樣品的下端，這樣即可認為樣品被夾持的長(cháng)度和設定的夾具相等，從而可以使試樣處于比較理想的測試狀態(tài)，避免誤差的產(chǎn)生。事實(shí)上，由于電子強力機機械結構的原因，無(wú)法在樣品的下端夾夾子或掛砝碼，這樣也就無(wú)法實(shí)現借助此方法達到消除誤差的目的。試驗時(shí)，有些操作人員用手拽的方式對試樣施加預加張力。該方法可以在一定程度上減少誤差的產(chǎn)生，但穩定性較差，因為用手直接對試樣加載預加張力，試樣每個(gè)部分的受力情況不一樣，每塊試樣受力情況也不一樣，每個(gè)試樣由此產(chǎn)生的誤差量也各異，不便于數據的統計和分析及對誤差的研究，因此，該方法是不合適的。

　　為了解決這一困難，在電子強力機附帶的相關(guān)應用軟件內，加入了預加張力的控制程序，即在設定試驗參數時(shí)，要求輸入規定的預加張力值，在試驗開(kāi)始最初階段，橫梁以一個(gè)極低的速度運動(dòng)，隨著(zhù)位移的增加，試樣受到的負載也隨之增加。當負載增加到設定的預加張力時(shí)，橫梁才開(kāi)始以設定的試驗速度拉伸試樣，而試樣伸長(cháng)的測量也以這一點(diǎn)為起點(diǎn)，預加張力到達之前所發(fā)生的位移量則不被計算機記錄。這樣，就從技術(shù)的角度，把裝樣所帶來(lái)的測量誤差控制在最小范圍內。

　　通常測試方法中規定的預加張力都很小。一般紡織服裝材料由預加張力引起的伸長(cháng)極小，相對于由拉伸強力引起的伸長(cháng)而言可忽略不計。但是，對于初始模量很小的樣品(即對其作用一個(gè)很小的拉力也會(huì )產(chǎn)生較大伸長(cháng)的樣品)，在試樣開(kāi)始受力到預加張力剛好到達之前的階段內，試樣會(huì )產(chǎn)生一定的伸長(cháng)量，這個(gè)伸長(cháng)量是不被計算機記錄的，這樣測量時(shí)會(huì )丟失這部分伸長(cháng)量，因此，測量值會(huì )比實(shí)際伸長(cháng)量小。大量試驗結果顯示，由此而引起的誤差比較明顯。對此類(lèi)樣品施加預加張力的大小有待進(jìn)一步研究和探討。

　　當然，在測試過(guò)程中，影響測試結果的因素諸多，除了來(lái)自電子強力機的因素以外，還有樣品、測試環(huán)境和測試人員的因素，以及測試方法。