同軸度是什么？

試驗機的同軸度是指試驗機的試樣夾持裝置在任意位置上和施加力的過程中，上下夾頭中心線與試驗機的加力軸線間同軸的程度。

為什么要做同軸度檢測？

由于試驗機的試樣夾持裝置的設計、加工及裝配等多方面因素，使其不可避免存在同軸度誤差，受到同軸度誤差的影響，在使用試驗機檢測材料力學性能過程中，會使材料承受拉力同時產生了附加力，影響到試驗結果的準確性。

試驗機同軸檢測參考標準

為了保證被檢材料在檢測過程中受同軸度的影響最小，JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》、JJG 475-2008《電子萬能試驗機》和JJG 1063-2010《電液伺服萬能試驗機》檢定規程均對試驗機的同軸度提出了技術要求和檢測方法，文章以JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》檢定規程中規定的方法為例對萬能材料試驗機的同軸度檢測方法進行分析。

試驗機同軸度的技術要求

對于1級試驗機的同軸度在檢定中需對其檢測，后續檢定不再檢測同軸度：對于0.5級試驗機的同軸度不論是檢定還是后續檢定，均要對其同軸度進行檢測。試驗機的試樣夾持裝置在任意位置，上、下夾頭的同軸度應滿足如下要求：

（1）當試驗機的最大力值不大于30kN時不應超過ф2mm/500mm；

（2）當試驗機的最大力值大于30kN時應符合表1的規定。

試驗機同軸度的檢測方法

應變測量法

測量原理：將檢驗試樣放入試驗機的夾持裝置中，試驗機對其施加一定力值后通過同軸度自動檢測儀內部的引伸計或者其他變形測量裝置測量檢驗試樣所產生的彈性變形從而獲得同軸度大小。

測量方法：對于最大試驗力大于30kN的試驗機，根據規程要求選擇合適的檢驗試樣，使用同軸度測試儀（或其他相應準確度的測量裝置）進行檢定。檢定時，先將檢驗試樣夾持在夾頭上并施加試驗機的最大試驗力約1%的初始力，調整同軸度測量儀的零點，再施加試驗力至最大試驗力的4%，施加過程中應注意使用的最大力不應使檢驗試樣產生塑性變形，測量試樣相對兩側的彈性變形，在相互垂直的方向上各測量3次。同軸度按公式（1）計算，每次檢定的結果均應滿足表1的要求。

e=加力系統中上、下夾頭的中心線與試驗機加力軸線的同軸度，% ；`△L在同一測量點，同一次測量中，檢驗試樣兩側變形的算術平均值，mm；△Lmax-在同一測量點，同一次測量中，檢驗試樣變形較大一側的變形值，mm。

如何選擇合適的檢驗試樣：根據檢定規程要求，針對不同量程的試驗機應選用不同材質、不同直徑的檢驗試樣對其進行同軸度的測量，通過以下試驗數據具體說明下如何檢驗試樣，以45#鋼（彈性模量E=210GPa，屈服強度為355MPa）以及合金鋁（彈性模量E=72GPa，屈服強度為125MPa）這兩種材質為例進行分析。

（1）對于量程30kN的試驗機，在做同軸度測量時，使用材質為45#鋼、ф10mm的檢驗試樣，按照上述的測量方法，在其受到最大力為30×4%=1.2（kN），此時檢驗試樣所受應力為：

對于有效長度100mm的試棒，實際變形量：△l=100×72.9×10-6=7.29（μm）

若使用材質為合金鋁、ф10mm的檢驗試樣，同理可得σ=15.3MPa），△l=21.25（μm）

（2）對于量程100kN的試驗機，在做同軸度測量時，使用材質為45#鋼、ф10mm的檢驗試樣，按照上述的測量方法，在其受到最大力為100×4%=4（kN），此時檢驗試樣所為受應力：

對于有效長度100mm的試棒，實際變形量：△l=100×242.9×10-6=24.29（μm）

若使用材質為合金鋁、ф10mm的檢驗試樣，同理可得σ=51（MPa），△l=70.83（μm）

（3）對于量程600kN的試驗機，在做同軸度測量時，使用材質為45#鋼、ф10mm的檢驗試樣，按照標準的測量方法，在其受到最大力為600×4%=24（kN），此時檢驗試樣所受應力為：

對于有效長度100mm的試棒，實際變形量：△l=100×1455.7×110-6=145.57（μm）

若使用材質為45#鋼、ф12mm的檢驗試樣，同理可得σ=212.3（MPa），△l=101.1（μm）

（4）對于量程1000kN的試驗機，在做同軸度測量時，使用材質為45#鋼、ф12mm的檢驗試樣，按照標準的測量方法，在其受到最大力為1000×4%=40（kN），此時檢驗試樣所受應力為：

對于有效長度100mm的試棒，實際變形量：△l=100×1685×10-6=168.5（μm）

因為選擇檢驗試樣需要遵循的原則是在試樣受到最大力時不超過其極限強度而能獲得最大應變，所以通過以上四組試驗數據可知：試驗機的量程為30kN～100kN時應選用材質為合金鋁、ф10mm的檢驗試樣；試驗機的量程為100kN～600kN時應選用材質為45#鋼、ф10mm的檢驗試樣；試驗機的量程為600kN～1000kN時應選用材質為45#鋼、ф12mm的檢驗試樣；試驗機的量程不小于1000kN時應選用材質為45#鋼、直徑大于12mm的檢驗試樣。