材料試驗機又被稱為材料拉伸試驗機，材料拉力試驗機，試驗機提供使用者設定所需應用的測試標準設定。今天我們就來介紹一下目前材料試驗機的狀況及發展趨勢。

一、材料試驗機的用途與作用

材料受載后表現出彈性、塑性、斷裂三個變型過程，并且在各個過程已有相關技術標準（規范）規定出相關性能的技術指標，這些性能指標的具體測定必須在試驗機上來完成。試驗機的功能和計量特性指標是否滿足預期使用要求，是材料機械性能試驗的關鍵。材料試驗機不僅是研究材料機械性能理論的基本手段和依據，也是企業、事業單位目前生產檢驗的基本手段之一。

二、中國材料試驗機的現狀

我國計量、質檢檢測事業的歷史悠久，但試驗機制造行業在舊中國是空白，中華人民共和國成立后，黨和政府十分重視計量檢測技術的發展，采取了許多重要措施來發展儀器儀表工業。經過五十多年的努力，我國材料試驗機的制造，從無到有、從小到大，從單參數到多參數，從靜態到動態，逐步發展成初具規模，具有能生產靜負荷試驗機（如拉、壓萬能試驗機、扭轉試驗機、松弛試驗機、持久強渡試驗機、蠕變試驗機、復合應力試驗機等）和動負荷試驗機（如沖擊試驗機和疲勞試驗機等）的能力，有效地促進了國民經濟建設和國防建設的發展。二十世紀九十年代初，我國實行了市場經濟，眾多民營企業應運而生。試驗機制造行業也和其它行業一樣，民營企業登上了試驗機行業的舞臺。近幾年，隨著國內試驗機民營企業的不斷做強做大，國有企業的改制，中國的試驗機行業由原來以國有企業為主逐步演變為以民營企業唱主角的時代。

1、機械方面：

試驗機在我國經歷半個世紀的發展，在機械結構方面沒有太大變化，只是有些小的改進。從產品外觀來看，國內產品與國外產品相比差距較大。國外產品無論從造型、表面處理等方面，進口設備和國產設備很容易就能分辨出來。從觀感、手感、質感等方面，制造工藝非常精良。國內廠家生產的試驗機，都顯粗糙。所以國內的廠家想在這方面趕上國外試驗機廠家，還需進一步努力。

2、材料試驗機夾具方面

（1）材料試驗機的發展方向是由制樣檢測向制品（即成品、半成品）檢測方向發展，這就要求與之相適應的夾具由原來用于標準試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發展。

（2）夾具的使用向高效率、低勞動強度的方向發展。過去的夾具一般采用機械鎖緊，費時費力，勞動強度大，效率低。隨著工作環境的改善，及大批量試驗（生產流水線隨機抽檢的）需要，夾具的夾緊方式由原來的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發展。

（3）全自動夾具：從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最后出測試報告一次完成。此類夾具僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。

（4）高低溫環境試驗的增多，使用于高低溫的夾具種類增多。高低溫環境試驗的增多，給夾具的設計增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗國家標準都有規定：圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由于連接方式固定，所以夾具的設計較為簡單。但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗，它的試樣一般標距短（一般為常溫試樣）。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內，高低溫試驗一般由于試驗機行程受限制（試驗機在裝標準夾具時行程），這就要求夾具體積小，又要滿足試驗力，又要耐高溫、低溫，一般比較難設計。

（5）連續試驗夾具增多。由于過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸、壓縮是分開進行的（即拉伸、壓縮是用不同的夾具進行的），而現在成品檢測越來越多，試樣在同一次試驗中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。

（6）特殊行業用試驗夾具增多。隨著科學技術的發展，一些新興的行業對試驗機夾具提出了新的要求，例如要求夾具結構小、無磁性，耐腐蝕（在溶液中做試驗）等。

3、測控系統：

試驗機的測控技術一直都落后于國外，近幾年經過國內試驗機行業各廠家不斷努力，取得了較大突破，控制器采用一系列的新技術，即DSP平臺；基于神經元自適應PID算法全數字、三閉環（力、變形、位移）控制系統；8通道24位A/D數據采集系統及USB1.1通訊等。DCS-200所用的DSP平臺技術是世界上第三家采用此技術的試驗機廠家，也是世界上最早把USB通訊技術運用到試驗機領域的生產企業。在DCS-200成功推出后，國內試驗機用戶紛紛放棄國外的控制器，同時也促進國內其它試驗機生產企業對新控制器的積極研發，由此突破了試驗機控制的技術難關，推動了國內試驗機制造技術的發展。

在測控系統方面，我國采用的某些技術已達到世界先進水平，但有些關鍵技術和部件制造還是受到一些因素的制約。如能采用世界頂級的HBM等公司的力傳感器，則力值測量系統的測量準確度和穩定性將進一步得到保證，其準確度等級也將得到更大的提高。

4、軟件方面：

現在國內的試驗機廠家的試驗軟件，有自己開發，也有引進國外公司的，有的功能簡單但操作方便，有的功能強大但操作略顯復雜。我國的試驗機從功能性、適用性等方面都緊隨國外試驗機行業，功能更強大、操作更人性化，獲得了國內廣大用戶的一致好評，其中很多功能在其它廠家的試驗機上，都可以得到實現。軟件還需要在功能、操作性、穩定性考核等方面下功夫，進一步完善，特別要對軟件系統進行評定或驗證。

5、試驗機配套器件：

如試樣變形測量系統，國內現采用最多用皮筋夾緊方式，夾持十分不便，但它的計量技術特性基本滿足使用要求。國內還有幾個單位生產的引伸計其計量特性也基本相同。目前國際上，應屬德國茲威克（ZWICK）公司的試驗機所配的全自動引伸計最為先進，居世界領先地位。其特點是減小人為誤差、測量結果的不確定度，這是發展趨勢。還有試樣夾頭、高溫爐、環境箱等，就不一一細說了。總之，試驗機配套器件方面要趕上世界領先水平，還需要我國從事試驗機行業的人們付出更多的心力。

三、中國材料試驗機行業的發展思路

由于試驗機夾具使用的特殊性，以及新材料的不斷出現，夾具的設計一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料，需要設計新的夾具。我們只有總結過去的成功經驗，來順應新的發展趨勢。

對拉力試驗機夾具好壞的判定很難界定，由于夾具結構的特殊性，對一種夾具，有時我們很難確定它到底更適合那種試樣，通常從以下三點來判斷：

1、夾具是否使用方便、安全；

2、夾持是否可靠，不能有打滑現象；

3、做試驗過程中，試樣斷點好。數據離散性小。（即試樣不斷鉗口、鉗口內、平行段或標距外）而有幾種類型的材料，有與本身的特性及適用的環境特殊，目前為止，解決的辦法并不多。

a、鋼絲、鋼絞線由于試樣硬度高，內部結構相對松散，在拉伸試驗過程中受力不均勻，夾持試樣的鉗口易磨損等原因，夾具一直未得到好的解決。過去是夾鋁箔來做，一次試驗就耗費四片鋁箔，浪費太大。現在采用了噴涂金剛砂的拉力試驗機夾具，打滑問題解決了，但斷口位置始終未能理想，10根試樣只能成功一半左右。

b、對于變形量大的材料由于變形過大，所以夾持困難，夾具的設計也是一個難點。

c、對于需要在高溫環境下做的試驗，夾具的要求也很高，既要耐高溫，又要不變形，體積要小，所以一般的試驗機廠家來說，也是很難搞定的事情。

d、對于批量大，高頻率的試驗來說，國外普遍采用全自動夾持，對與國內試驗機廠家來說，還是個新的課題。

e、對與成品及半成品的檢測，需要的夾具則是五花八門，如何個性化滿足客戶要求，對所有試驗機廠家來說，都是一個挑戰。