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拉力传感器:力、应力与应变怎样区分

2026-08-28

拉力传感器测量通过试验夹具传递的力。应力需要试样截面积,伸长量需要独立位移测量;工程应变还要将规定标距内的伸长量除以原始标距。即使测力通道本身工作正常,混淆这些量,也可能生成看似合理的材料强度报告。

使用正确的试样尺寸计算应力

工程拉伸应力等于轴向力除以试样原始截面积。以宽10 mm、厚2 mm的扁平试样为例,原始面积为20平方毫米。测得2000 N的力,对应每平方毫米100 N,即100 MPa。该计算仅用于说明单位,并非材料性能或MV-LC0099的试验结果。

加载前,应按适用试验方法记录试样尺寸。厚度错误或照抄另一试样的数值,会在测得力不变的情况下改变计算应力。真应力采用当前截面积,没有相应测量及方法时,不得用其替代工程应力。

结果输入重要限制
力校准后的测力通道及对中的夹具。传感器不能确定试样面积。
应力力及方法要求的面积定义。不同面积约定会产生不同的报告量。
应变相对于规定标距的长度变化。横梁行程可能包含夹具及机器运动。

拉力传感器量程并非试样强度额定值

METRAVON MV-LC0099是轴向拉压传感器,公布的额定载荷为500至2000 kg。这些是传感器的额定载荷选项,不能直接表示试样能承受多少MPa的应力。选择额定载荷前,应使用一致的单位明确所需测力范围,并检查夹具预载、预期峰值及夹持布置。

MV-LC0099轴向力传感器;应力与应变需要电桥输出以外的信息。
MV-LC0099轴向力传感器;应力与应变需要电桥输出以外的信息。

规定的0.05% FS精度,并不能确定整条应力—应变曲线的不确定度。配套测力仪表、夹具对中、试样尺寸和应变测量都会影响最终结果。对于试验的低力段,应说明实际所需力区间,不要假定大量程传感器在所有载荷下都同样适用。

既检查显示,也检查报告

应将力值与计算应力、试样标识、尺寸及单位一并保留。使用已知输入验证计算,但不要将这种模拟称为对机器进行的实物校准。随后按批准的实验室程序,完成所需力值验证及试样试验。

试验结果问题

Q1. 传感器能直接提供伸长量吗?

不能。它测量的是力,而不是试样伸长。应另行选择并验证所需的位移或应变测量。将横梁行程当作试样伸长量前,应先确定它是否满足目标结果的要求。

Q2. 拉力传感器询价应提供哪些内容?

提供需测量的最小力、峰值力、预载、夹具几何形状、可用激励电源及采集要求,并附试验方法和所需报告量,避免要求传感器提供超出其功能的测量。

总结

将MV-LC0099用于其支持的轴向测力任务,再以受控的试样尺寸计算应力,并按适当方法测量应变。将三种量分开,才便于核查报告;若偏差来自计算程序或试样尺寸,单纯更换传感器并不能解决。

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