材料科學(xué)與工程中，個(gè)體材料的物理、力學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)是研究的核心。常見(jiàn)的材料性能測(cè)試包括抗拉、壓縮、彎曲等試驗(yàn)，而三軸荷重曲線試驗(yàn)儀作為一種比較通用的測(cè)量協(xié)議，能夠全方位檢測(cè)材料的各項(xiàng)性能，包括穩(wěn)定性、斷裂性和延展性等等。值得注意的是，由于三軸荷載的特殊機(jī)理，實(shí)驗(yàn)不僅可以模擬材料在現(xiàn)實(shí)中的表現(xiàn)，還能夠原理性地探究其組成構(gòu)件和未來(lái)特性，因此成為材料密度和結(jié)構(gòu)工程師喜愛(ài)的研究工具。
以下是使用三軸荷重曲線試驗(yàn)儀進(jìn)行材料性能測(cè)試的基本步驟：
1. 準(zhǔn)備工作
在進(jìn)行任何一項(xiàng)材料性能測(cè)試之前，都需要充分了解待測(cè)試材料及其物理、化學(xué)、機(jī)械等性質(zhì)。這可以通過(guò)測(cè)量材料的硬度、密度、形狀、尺寸等參數(shù)來(lái)完成，從而明白材料在力的作用下的承載能力。如果這些數(shù)據(jù)不明確，則可能影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
需要確認(rèn)測(cè)試所需用到的儀器和試驗(yàn)環(huán)境，使其穩(wěn)定，無(wú)干擾或誤差，并且不對(duì)材料的物理性質(zhì)造成負(fù)面影響。
2. 橫向加載材料
在進(jìn)行三軸荷重曲線試驗(yàn)之前，需要首先對(duì)材料進(jìn)行橫向加載，即將材料固定在試驗(yàn)機(jī)的壓板上以確保其保持水平狀態(tài)。壓板支撐面積應(yīng)與試樣面積相同，并使用Nitrile橡膠墊片或同等材料來(lái)增加摩擦力以避免材料滑移。當(dāng)材料被放置在壓板上時(shí)，必須注意調(diào)整松緊度以確保材料不移位。
3. 安裝三軸荷載
安裝三軸荷載前需要確認(rèn)壓力控制和變形測(cè)量系統(tǒng)均工作正常。接下來(lái)，我們將試樣放入Triaxial cell筒體中并旋緊螺栓以保證穩(wěn)固。 筒體有影響試驗(yàn)顯示質(zhì)量的重要性，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)試驗(yàn)樣品的參數(shù)及其變形能力選用重量適度的耐久材料。
4. 應(yīng)用荷載
在放置樣品后，將試驗(yàn)環(huán)境從干燥到相應(yīng)的濕度條件下，讓其穩(wěn)定。然后，通過(guò)壓力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，將液壓油加到三軸荷載器中，并且開(kāi)始加壓。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，荷重應(yīng)平穩(wěn)遞增，直到到達(dá)預(yù)設(shè)荷重級(jí)別。所有荷載過(guò)程都應(yīng)記錄下來(lái)，并根據(jù)所觀察到的材料變形情況進(jìn)行調(diào)整。
5. 測(cè)試接近完成
一旦達(dá)到了預(yù)期荷載，就需要確認(rèn)試驗(yàn)依照所設(shè)定的協(xié)議運(yùn)行良好。斷裂前，結(jié)果必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的持續(xù)荷載，以模擬樣品在經(jīng)常使用中所遇到的各種變化。 此時(shí)，您還需要繼續(xù)計(jì)算最大荷載下材料的最大應(yīng)力水平，并與所測(cè)試材料的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
6. 取出樣本
當(dāng)測(cè)試完成后，需要減壓停止加載。隨后，我們將樣品從Triaxial cell筒體中取出，并割開(kāi)來(lái)進(jìn)行研究分析。如果采集完整的數(shù)據(jù)，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以更準(zhǔn)確地分析材料的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在特性，從而為研究員提供更詳細(xì)的信息，以便進(jìn)一步優(yōu)化材料特征。
7.數(shù)據(jù)報(bào)告
根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)在屏幕上繪制三軸荷重-位移曲線，該曲線是觀測(cè)樣品在受外部擾動(dòng)時(shí)斷裂前最大變化程度的圖像化表現(xiàn)。 在曲線圖中，可匯總以下參數(shù)：
a.Mean stress測(cè)量體積值
b.Confining stress測(cè)試體積之中的應(yīng)力水平
c.Differential stress非相同步態(tài)狀況下之試驗(yàn)壓力（平行）的差異
總體上，使用三軸荷重曲線試驗(yàn)儀進(jìn)行的測(cè)試提供了一種精確、可控的方式來(lái)研究材料的力和穩(wěn)定性特性。 完成試驗(yàn)后，可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)指導(dǎo)我們?nèi)绾翁岣卟牧系墓δ芴匦浴?/p>
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