試驗(yàn)機(jī)是用于對材料、零部件或產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)性能測試的精密設(shè)備，其工作原理基于力與變形的關(guān)系，通過加載、測量、控制和數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對材料性能的評估。

加載系統(tǒng)

加載系統(tǒng)是試驗(yàn)機(jī)的核心部件之一，用于對試樣施加載荷。以電子萬能試驗(yàn)機(jī)為例，它將試樣裝夾在夾具的兩個(gè)夾頭之間，兩夾頭做相對運(yùn)動(dòng)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠等方式實(shí)現(xiàn)精確的力控制，保證試驗(yàn)過程中載荷的線性增加。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)則由高壓油泵向工作油缸供油，通過活塞運(yùn)動(dòng)推動(dòng)臺(tái)板和上橫梁向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行試樣的拉伸或壓縮試驗(yàn)。

測量系統(tǒng)

測量系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測加載力的大小和試樣的變形量。電子萬能試驗(yàn)機(jī)通過位于動(dòng)夾頭上的力值傳感器和機(jī)器內(nèi)置的位移傳感器，采集試驗(yàn)過程中的力值變化和位移變化。力傳感器將施加到樣品上的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，位移傳感器則檢測材料的拉伸行為，以提供關(guān)于材料伸長量、位移和形變的信息。

控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制加載的速度、方式和停止條件?，F(xiàn)代試驗(yàn)機(jī)配備了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作和實(shí)時(shí)監(jiān)控。它可以根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)整加載速率，并能夠記錄和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)達(dá)到試樣的屈服點(diǎn)或斷裂點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止試驗(yàn)。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出諸如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等重要的力學(xué)性能參數(shù)。它通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，能夠迅速生成力 - 位移曲線、應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線等，幫助研究者更直觀地理解材料特性。

例如，在金屬拉伸試驗(yàn)中，首先將金屬試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的夾具上，然后啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，加載系統(tǒng)開始施加拉力。隨著拉力的增加，金屬試樣逐漸伸長，測量系統(tǒng)同步記錄力和變形的數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到試樣的屈服點(diǎn)或斷裂點(diǎn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得出相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)。