電子拉力機(jī)材料測試技術(shù)是材料科學(xué)與工程應(yīng)用的重要手段和方法。在實際使用過程中材料都不可避免地承受著力或溫度的作用，并將發(fā)生變形、磨損等失效現(xiàn)象。針對工程結(jié)構(gòu)多處于多物理場多載荷的應(yīng)力狀態(tài)，我們提出了偏心拉彎復(fù)合載荷設(shè)計理論并研制了一臺變溫模式偏心拉彎載荷原位力學(xué)電子拉力機(jī)。首先在偏心拉伸理論分析的基礎(chǔ)上，對偏心拉伸載荷測試裝置機(jī)械模塊和電控模塊進(jìn)行了集成調(diào)試，通過軟件控制程序和傳感器信號采集，實現(xiàn)材料的偏心拉伸加載原位力學(xué)測試試驗為*終目標(biāo)。該電子拉力機(jī)適應(yīng)力學(xué)測試發(fā)展需求，在原位力學(xué)測試中為材料力學(xué)性能的溫度場響應(yīng)提供了技術(shù)手段。
  我們首先提出了偏心拉伸加載測試電子拉力機(jī)的設(shè)計理念，推導(dǎo)了偏心拉伸載荷情況下試件的彎曲撓度曲線方程及轉(zhuǎn)角方程，得出此種加載方式的彈性模量計算公式。同時考慮到試件夾持裸露部分和圓弧過渡部分的尺寸變化，得出了修正后的理論計算公式。同時推導(dǎo)了受偏心拉伸試件中性層位置和斷裂位置的確定公式，為本文的偏心拉彎復(fù)合載荷測試提供了理論的支撐。并對變溫模式偏心拉伸原位力學(xué)測試裝置中的關(guān)鍵零部件和整機(jī)進(jìn)行了動靜態(tài)特性有限元仿真分析。同時將機(jī)械單元、控制單元和檢測單元進(jìn)行系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)，使用 Lab VIEW 軟件作為測試程序控制軟件，完成了人機(jī)交互界面的設(shè)計，確保測試系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
  其次對電子拉力機(jī)精密位移傳感器和力傳感器進(jìn)行了標(biāo)定工作，并分別給出了力和位移傳感器的三種標(biāo)定方法。對比和分析原位測試裝置獲得的測試曲線和標(biāo)準(zhǔn)試驗機(jī)上測試結(jié)果，并從試件變形和機(jī)架變形兩個方面提出了一種新的誤差修正算法，修正后原位測試裝置試驗與商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)試驗機(jī)拉伸試驗測得的力學(xué)參數(shù)彈性模量和抗拉強(qiáng)度的平均誤差在工程誤差 5%以內(nèi)，驗證了裝置的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
  *后開展了紫銅材料在不同偏移量下開展偏心拉伸作用下不同彎曲力矩的力學(xué)性能試驗研究，結(jié)果說明隨著載荷的增加，試件中心處彎曲撓度的值接近偏移量值。并且偏移量的增加使拉伸載荷-位移曲線的斜率減小，材料發(fā)生屈服時所對應(yīng)的拉伸位移增加。彎曲撓度*大值在試件中心處，*小值在靠近夾具處。在拉伸應(yīng)力相同的情況下試件越容易在靠近夾具處發(fā)生斷裂。并結(jié)合高景深顯微鏡對黃銅試樣開展拉伸載荷下的金相組織試驗，從微觀和宏觀角度分析解釋晶粒晶界的變化規(guī)律，并觀察試件斷口，分析材料的破壞機(jī)理。 總之，新型電子拉力機(jī)對研究不同溫度場材料在偏心拉彎載荷下的力學(xué)性能和變形損傷具有重要意義。