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如何使用三轴荷重曲线试验仪进行材料性能测试？

2024-05-26 责任编辑：

材料科学与工程中，个体材料的物理、力学、化学等性质是研究的核心。常见的材料性能测试包括抗拉、压缩、弯曲等试验，而三轴荷重曲线试验仪作为一种比较通用的测量协议，能够全方位检测材料的各项性能，包括稳定性、断裂性和延展性等等。值得注意的是，由于三轴荷载的特殊机理，实验不仅可以模拟材料在现实中的表现，还能够原理性地探究其组成构件和未来特性，因此成为材料密度和结构工程师喜爱的研究工具。

以下是使用三轴荷重曲线试验仪进行材料性能测试的基本步骤：

1. 准备工作

在进行任何一项材料性能测试之前，都需要充分了解待测试材料及其物理、化学、机械等性质。这可以通过测量材料的硬度、密度、形状、尺寸等参数来完成，从而明白材料在力的作用下的承载能力。如果这些数据不明确，则可能影响测试结果的准确性和可靠性。

需要确认测试所需用到的仪器和试验环境，使其稳定，无干扰或误差，并且不对材料的物理性质造成负面影响。

如何使用三轴荷重曲线试验仪进行材料性能测试？

2. 横向加载材料

在进行三轴荷重曲线试验之前，需要首先对材料进行横向加载，即将材料固定在试验机的压板上以确保其保持水平状态。压板支撑面积应与试样面积相同，并使用Nitrile橡胶垫片或同等材料来增加摩擦力以避免材料滑移。当材料被放置在压板上时，必须注意调整松紧度以确保材料不移位。

3. 安装三轴荷载

安装三轴荷载前需要确认压力控制和变形测量系统均工作正常。接下来，我们将试样放入Triaxial cell筒体中并旋紧螺栓以保证稳固。筒体有影响试验显示质量的重要性，所以应当根据试验样品的参数及其变形能力选用重量适度的耐久材料。

4. 应用荷载

在放置样品后，将试验环境从干燥到相应的湿度条件下，让其稳定。然后，通过压力系统的调节，将液压油加到三轴荷载器中，并且开始加压。在整个测试过程中，荷重应平稳递增，直到到达预设荷重级别。所有荷载过程都应记录下来，并根据所观察到的材料变形情况进行调整。

5. 测试接近完成

一旦达到了预期荷载，就需要确认试验依照所设定的协议运行良好。断裂前，结果必须经过一定时间的持续荷载，以模拟样品在经常使用中所遇到的各种变化。此时，您还需要继续计算最大荷载下材料的最大应力水平，并与所测试材料的标准数据进行对比。

6. 取出样本

当测试完成后，需要减压停止加载。随后，我们将样品从Triaxial cell筒体中取出，并割开来进行研究分析。如果采集完整的数据，基于实验结果可以更准确地分析材料的结构和内在特性，从而为研究员提供更详细的信息，以便进一步优化材料特征。

7.数据报告

根据所得到的数据在屏幕上绘制三轴荷重-位移曲线，该曲线是观测样品在受外部扰动时断裂前最大变化程度的图像化表现。在曲线图中，可汇总以下参数：

a.Mean stress测量体积值

b.Confining stress测试体积之中的应力水平

c.Differential stress非相同步态状况下之试验压力（平行）的差异

总体上，使用三轴荷重曲线试验仪进行的测试提供了一种精确、可控的方式来研究材料的力和稳定性特性。完成试验后，可以通过数据分析来指导我们如何提高材料的功能特性。

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