在材料力學(xué)性能測(cè)試中，拉伸試驗(yàn)是評(píng)估材料強(qiáng)度、彈性模量、屈服強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù)的基礎(chǔ)方法。然而，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高度依賴(lài)于變形測(cè)量的精度。許多初學(xué)者可能會(huì)疑惑：為什么試驗(yàn)機(jī)本身已能記錄加載頭位移，還需額外使用引伸計(jì)？本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將從原理、標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用的角度，解析引伸計(jì)在拉伸試驗(yàn)中的必要性，并介紹其使用方法。

為什么需要使用引伸計(jì)？

雖然試驗(yàn)機(jī)可記錄加載頭位移（d），但該數(shù)據(jù)包含系統(tǒng)誤差（夾具滑移、機(jī)器結(jié)構(gòu)變形、端部效應(yīng)等），導(dǎo)致計(jì)算出的彈性模量等參數(shù)嚴(yán)重失真

引伸計(jì)的核心價(jià)值：

精準(zhǔn)測(cè)量：直接固定于試件標(biāo)距段，僅捕獲材料自身變形，排除外部干擾。

提升數(shù)據(jù)可靠性：確保應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)（σ=F/A，ε=ΔL/L?）真實(shí)反映材料性能。

一、原理

1、引伸計(jì)的作用

引伸計(jì)是一種直接測(cè)量試件標(biāo)距段（即有效測(cè)量區(qū)域）變形的儀器，其核心功能是排除試驗(yàn)系統(tǒng)誤差（如夾具滑移、機(jī)器剛度變形等），確保獲取材料真實(shí)的應(yīng)變數(shù)據(jù)。試驗(yàn)機(jī)記錄的位移通常包含以下干擾因素：

a、夾具與試件間的滑移：夾持端可能發(fā)生微小滑動(dòng)，導(dǎo)致位移數(shù)據(jù)偏大。

b、機(jī)器結(jié)構(gòu)變形：試驗(yàn)機(jī)框架、傳動(dòng)部件的彈性變形會(huì)被計(jì)入總位移。

c、端部效應(yīng)：圣維南原理指出，試件夾持端附近的應(yīng)力分布不均勻，影響局部變形。

d、引伸計(jì)通過(guò)直接固定在試件標(biāo)距段（如電子引伸計(jì)的刀刃接觸點(diǎn)），僅測(cè)量材料自身的軸向變形，從而顯著提升應(yīng)變數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2、數(shù)據(jù)對(duì)比示例

若僅用試驗(yàn)機(jī)位移計(jì)算彈性模量（E=σ/ε），由于位移數(shù)據(jù)包含非材料變形部分，結(jié)果可能偏低（如木材彈性模量從理論值10000MPa誤測(cè)為5000MPa）。而引伸計(jì)的數(shù)據(jù)更接近真實(shí)值。

二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均明確要求拉伸試驗(yàn)需使用引伸計(jì)，例如：

GB/T 228.1-2021（金屬材料拉伸試驗(yàn)）：規(guī)定應(yīng)變測(cè)量需使用引伸計(jì)，精度等級(jí)需滿(mǎn)足±1%或更高。

ASTM E8/E8M：強(qiáng)調(diào)引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)與試件標(biāo)距匹配，且需校準(zhǔn)。

ISO 6892-1：對(duì)引伸計(jì)的安裝位置、分辨力提出具體要求。

三、儀器類(lèi)型

1、機(jī)械式引伸計(jì)：通過(guò)機(jī)械放大原理測(cè)量變形，精度較低，已逐漸淘汰。

2、電子引伸計(jì)（主流）：

軸向引伸計(jì)：測(cè)量拉伸方向變形。

橫向引伸計(jì)：測(cè)量泊松比相關(guān)的橫向收縮。

夾式引伸計(jì)：適用于脆性材料或小變形測(cè)量。

3、光學(xué)引伸計(jì)（視頻引伸計(jì)）：非接觸式，適用于高溫或動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

四、試驗(yàn)流程

以電子引伸計(jì)為例：

步驟一、準(zhǔn)備工作

將引伸計(jì)連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如通過(guò)串行接口）。

在試驗(yàn)軟件中選擇“引伸計(jì)模式”。

步驟二、安裝引伸計(jì)

將標(biāo)距桿墊片置于力臂與標(biāo)距桿之間，壓緊力臂使刀刃垂直接觸試件標(biāo)距段。

用橡皮筋或彈簧固定引伸計(jì)，確保刀刃無(wú)滑動(dòng)（可在試件刻淺痕輔助固定）。

移除墊片，檢查力臂與標(biāo)距桿間距約0.5mm。

步驟三、試驗(yàn)操作

調(diào)零引伸計(jì)，開(kāi)始加載。

注意：材料屈服后需及時(shí)取下引伸計(jì)，避免試件斷裂時(shí)損壞儀器。

步驟四、數(shù)據(jù)處理

直接采用引伸計(jì)采集的變形數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)變，結(jié)合荷載數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。

五、總結(jié)

引伸計(jì)是拉伸試驗(yàn)中確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的核心工具，其直接測(cè)量標(biāo)距段變形的特性，有效消除了系統(tǒng)誤差。遵循標(biāo)準(zhǔn)流程并合理選擇引伸計(jì)類(lèi)型，是獲得可靠材料性能參數(shù)的關(guān)鍵。

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