回顧歷史長河，人類文明發(fā)展的每一腳步里都刻著材料的痕跡，而材料性能測試作為人們選取材料的衡量標(biāo)準(zhǔn)，自是有著非常重要的作用。時(shí)至今日，伴隨著材料學(xué)、近代物理學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的飛速發(fā)展，材料測試系統(tǒng)無不體現(xiàn)著數(shù)字化、智能化的色彩。

但你可知道曾經(jīng)的曾經(jīng)， 材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)是什么樣子的？今天，帶你追溯一下材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展史。

1、試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展簡史

1638年大物理學(xué)家伽利略用施加凈重的方法測量木頭、金屬的彎曲強(qiáng)度，是有記錄人類第一次用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)方法計(jì)算材料的力學(xué)性能。

伽利略彎曲測試裝置

1729年Musschenbroek發(fā)明第一臺材料試驗(yàn)機(jī)，它是根據(jù)杠桿原理制成的，形狀很像一臺大秤。

第一臺材料試驗(yàn)機(jī)

1856年Fairbairn發(fā)明第一臺高溫力學(xué)性能測試裝置

第一臺高溫力學(xué)性能測試裝置

美國在1869年由一位叫奧利森（Tinius Olsen）的工程師發(fā)明了一臺杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)并在1880年申請了專利，這項(xiàng)專利名稱叫“一個(gè)普遍測試的機(jī)器”，也就是現(xiàn)在所稱的杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)。

1880年，英國生產(chǎn)出杠桿重錘式材料試驗(yàn)機(jī)，其原理也就是采用砝碼加載的形式。

19世紀(jì)80年代力學(xué)試驗(yàn)機(jī)

英國早在1880年生產(chǎn)出杠桿重錘式材料試驗(yàn)機(jī)，其原理也就是采用砝碼加載的形式。1908年又生產(chǎn)出螺母、螺桿加載的萬能試驗(yàn)機(jī)，這個(gè)也就是現(xiàn)在電子萬能試驗(yàn)機(jī)的雛形。在這些試驗(yàn)機(jī)上可進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)。

理勒杠桿萬能試驗(yàn)機(jī)

   90年前，瑞士的Amsler公司開發(fā)了液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，它利用液壓油的壓力對試件加載。這種試驗(yàn)機(jī)操作方便、作用力大、結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊，至今這種試驗(yàn)機(jī)仍在生產(chǎn)和使用。它能進(jìn)行各種靜態(tài)試驗(yàn)，但在加載的過程中不能進(jìn)行控制。在加載情況不同時(shí)所測得的數(shù)據(jù)將有差別。

早期油壓試驗(yàn)機(jī)

1908年又生產(chǎn)出螺母、螺桿加載的萬能試驗(yàn)機(jī)，這個(gè)也就是現(xiàn)在電子萬能試驗(yàn)機(jī)的雛形。在這些試驗(yàn)機(jī)上可進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)。

 

第一代萬能材料試驗(yàn)機(jī)的實(shí)時(shí)記錄和數(shù)據(jù)輸出裝置

20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了電子式材料試驗(yàn)機(jī)，由于它具有許多優(yōu)點(diǎn)，頗受人們重視。到現(xiàn)在，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)已成熟地應(yīng)用到萬能材料試驗(yàn)機(jī)中，也是我們現(xiàn)在最常見的材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)。

液壓和電子機(jī)械融合的試驗(yàn)裝置

在中國，杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)被引進(jìn)大概是在上世紀(jì)初，同濟(jì)大學(xué)建設(shè)初期，引進(jìn)一臺同濟(jì)編號為：440001的杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)（圖一），目前，存放于同濟(jì)大學(xué)力學(xué)試驗(yàn)中心。這臺試驗(yàn)機(jī)上同時(shí)標(biāo)有“RIEHLE  BRCXPHILA16494”的小字，通過檢索，發(fā)現(xiàn)這臺試驗(yàn)機(jī)是由位于美國費(fèi)城的理勒兄弟測試機(jī)械公司（Riehle Brothers Testing machines Company）生產(chǎn)。

我國第一臺萬能材料試驗(yàn)機(jī)是由鄧曰謨教授研制的。鴉片戰(zhàn)爭中誕生的中國近代機(jī)械工業(yè)，從一開始就具有半殖民地半封建的特點(diǎn)，中國民族資本創(chuàng)辦的企業(yè)一直處于帝國主義、封建主義和官僚買辦的重壓之下，境況十分艱難。直到20世紀(jì)上半葉，中國的機(jī)械工業(yè)仍然極為落后，主要的機(jī)器設(shè)備都是依賴進(jìn)口，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造也大都由洋人把持。鄧曰謨就是在這種歷史條件下開始自己在機(jī)械工程領(lǐng)域的探索和奮斗的。
    1930年，鄧曰謨被聘為北洋大學(xué)教授。南京國民政府教育部規(guī)定，凡是工科院校必須建立實(shí)驗(yàn)室。但當(dāng)時(shí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備幾乎全靠進(jìn)口，且價(jià)格昂貴，如一臺50000磅材料試驗(yàn)機(jī)需花費(fèi)15000多美元，而政府對學(xué)校的撥款極為有限。為了克服這個(gè)困難，鄧曰謨下決心自己設(shè)計(jì)、自己制造。1932年至1933年，鄧曰謨依托機(jī)械研究社，經(jīng)過一系列艱苦試驗(yàn)，成功地設(shè)計(jì)制造出了材料試驗(yàn)室、水力實(shí)驗(yàn)室的一系列儀器設(shè)備，如油壓試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、水泥拉力機(jī)、流速計(jì)、混流水泵、兩級水泵、水輪機(jī)等，除了裝備北洋大學(xué)的材料試驗(yàn)室和水力實(shí)驗(yàn)室外，還供給山東大學(xué)、中山大學(xué)、河南大學(xué)、重慶大學(xué)、焦作工學(xué)院、河南水利專門學(xué)校及全國其他許多高校的有關(guān)實(shí)驗(yàn)室使用。其中50000磅材料試驗(yàn)機(jī)為當(dāng)時(shí)由中國人自己設(shè)計(jì)和制造的第一臺萬能材料試驗(yàn)機(jī)，可以進(jìn)行有關(guān)材料機(jī)械性能的一系列靜力試驗(yàn)。
    解放初期到20世紀(jì)80年代，國產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)基本上由國營企業(yè)生產(chǎn)，這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)基本上是以度盤式動(dòng)擺試驗(yàn)機(jī)(圖八）為主，有少量的采用二極管搭建的伺服控制機(jī)型。

   90年代初，開始有民營企業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)，萬能試驗(yàn)機(jī)開始有數(shù)碼管顯示加載力值的數(shù)顯萬能試驗(yàn)機(jī)，隨后，由于電腦的普及，逐漸有屏顯萬能試驗(yàn)機(jī)，并自動(dòng)畫出加載曲線（力——位移），這個(gè)時(shí)期，開始有電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)入到二十一世紀(jì)，隨國家基礎(chǔ)建設(shè)及企業(yè)的改制，有更多的民營企業(yè)開始生產(chǎn)各類試驗(yàn)機(jī)，電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)也更加普及，技術(shù)水平層次差距更大，但也促進(jìn)了試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展，競爭也進(jìn)入白熱化狀態(tài)。隨試驗(yàn)項(xiàng)目的增多，有更多地企業(yè)開始專注非標(biāo)試驗(yàn)機(jī)。

          

科準(zhǔn)雙柱材料試驗(yàn)機(jī)萬能試驗(yàn)機(jī)有很多用戶使用更單一，主要以拉伸功能為主，拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)要求更準(zhǔn)確，與拉伸項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)要求更豐富，比如，金屬拉伸過程中，要求直接求取最大力下的延伸率等指標(biāo)，要求試樣拉伸過程中不取引伸計(jì)，等等。

科準(zhǔn)單柱桌面式材料試驗(yàn)機(jī)

還有因?yàn)樵囼?yàn)空間、操作位置、試驗(yàn)室空間問題影響而專門設(shè)計(jì)的桌面單柱萬能試驗(yàn)機(jī)。采用這種萬能試驗(yàn)機(jī)，可以具有試驗(yàn)空間，但是整機(jī)高度卻可以很低，相比較雙柱萬能試驗(yàn)機(jī)，整機(jī)高度可以縮小一半。

　　隨著改革開放的進(jìn)程，隨著市場的需求日益增大，國家放開政策鼓勵(lì)創(chuàng)新，允許民營企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)?，因此迎來試驗(yàn)設(shè)備行業(yè)春天，?經(jīng)過多年的沉淀和努力國內(nèi)的試驗(yàn)設(shè)備行業(yè)日新月異，企業(yè)之間爭先恐后了，多家試驗(yàn)設(shè)備廠脫穎而出，順應(yīng)時(shí)代步伐，勇于拼搏，勇于創(chuàng)新，在諸多技術(shù)領(lǐng)域有了更新的突破，其生產(chǎn)的設(shè)備遠(yuǎn)銷國內(nèi)外

2、 材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展趨勢

隨著半導(dǎo)體行業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的試驗(yàn)機(jī)將會在以下四大方面更進(jìn)一步的發(fā)展。

1、智能化：如強(qiáng)大的軟件功能，試樣自動(dòng)測量裝置。

2、網(wǎng)絡(luò)化：如應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的終端控制。

3、寬范圍：如既可以進(jìn)行多種材料的測試，也可以做材料和產(chǎn)品測試。

4、工況模擬：模擬試件實(shí)際情況中的環(huán)境，如恒溫試驗(yàn)。