電液伺服材料拉伸試驗機(jī)的工作原理是什么？

電液伺服材料拉伸試驗機(jī)的工作原理核心是通過 “電信號控制液壓動力" 實現(xiàn)對材料的精準(zhǔn)加載與測試，整個過程基于閉環(huán)反饋控制，確保加載力、位移或應(yīng)變嚴(yán)格遵循預(yù)設(shè)參數(shù)。具體可分為以下幾個關(guān)鍵步驟：

1. 參數(shù)設(shè)定與指令發(fā)出

操作人員通過配套的控制軟件（或控制臺）設(shè)定測試參數(shù)，例如：

目標(biāo)加載力值（如 100kN）、拉伸速率（如 5mm/min）；

加載模式（如恒速拉伸、力保持、循環(huán)加載等）；

控制方式（力控制、位移控制或應(yīng)變控制）。
這些參數(shù)被轉(zhuǎn)化為電信號指令，發(fā)送至核心控制單元（如伺服控制器）。

2. 電信號驅(qū)動伺服閥動作

控制單元將指令信號傳遞給電液伺服閥（系統(tǒng)的 “執(zhí)行大腦"）。伺服閥根據(jù)電信號的強(qiáng)弱和方向，精確調(diào)節(jié)高壓液壓油的流量、壓力和流向：

若需增大拉力，伺服閥打開相應(yīng)油路，讓更多液壓油進(jìn)入驅(qū)動油缸的無桿腔（或有桿腔，取決于油缸安裝方式）；

若需減小拉力或保持穩(wěn)定，伺服閥調(diào)節(jié)油路開度，控制油液流量，甚至反向回油。

3. 液壓動力轉(zhuǎn)化為機(jī)械加載

高壓液壓油（通常壓力為 10~31.5MPa）進(jìn)入試驗機(jī)的驅(qū)動油缸后，推動活塞運(yùn)動，進(jìn)而帶動試驗機(jī)的移動橫梁（上橫梁或下橫梁）運(yùn)動：

對于拉伸測試，橫梁向遠(yuǎn)離固定端的方向移動，通過夾具對試件施加拉力；

油缸的推力通過機(jī)械結(jié)構(gòu)（如機(jī)架、絲桿）轉(zhuǎn)化為對試件的加載力，加載力大小與液壓油壓力、油缸活塞面積成正比。

4. 實時反饋與閉環(huán)調(diào)節(jié)

在加載過程中，系統(tǒng)通過傳感器實時采集測試數(shù)據(jù)，并反饋給控制單元，形成閉環(huán)控制：

力傳感器：安裝在加載路徑上（如橫梁與夾具之間），測量實際施加在試件上的力值；

位移傳感器：監(jiān)測橫梁的移動距離，反映試件的伸長量；

應(yīng)變傳感器（可選，貼于試件表面）：直接測量材料的應(yīng)變，用于高精度應(yīng)變控制。

控制單元將反饋數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)參數(shù)對比，若存在偏差（如實際力值小于目標(biāo)值），立即調(diào)整輸出給伺服閥的電信號，修正液壓油流量，直至實際加載狀態(tài)與設(shè)定參數(shù)一致（例如，通過 PID 算法動態(tài)調(diào)節(jié)，確保誤差控制在 0.1%~0.5% 以內(nèi)）。

5. 測試終止與數(shù)據(jù)記錄

當(dāng)試件達(dá)到預(yù)設(shè)條件（如斷裂、達(dá)到最大力值、完成循環(huán)次數(shù)）時，控制單元發(fā)出指令，伺服閥關(guān)閉油路，橫梁停止運(yùn)動，加載終止。同時，軟件自動記錄整個過程中的力、位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，生成力 - 位移曲線、應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線等結(jié)果，完成測試。

總結(jié)

電液伺服材料拉伸試驗機(jī)的本質(zhì)是 “電信號精準(zhǔn)控制液壓能，液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能加載，再通過傳感器反饋實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)" 的系統(tǒng)。這種原理使其既能利用液壓系統(tǒng)提供大負(fù)載（可達(dá)數(shù)千 kN），又能通過伺服控制實現(xiàn)高精度（力、位移控制精度優(yōu)于 ±0.5%），廣泛適用于金屬、復(fù)合材料等的靜態(tài)、動態(tài)力學(xué)性能測試。