電液伺服材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的工作原理是什么？

電液伺服材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的工作原理核心是通過(guò) “電信號(hào)控制液壓動(dòng)力" 實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的精準(zhǔn)加載與測(cè)試，整個(gè)過(guò)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(gè)關(guān)鍵步驟：

1. 參數(shù)設(shè)定與指令發(fā)出

操作人員通過(guò)配套的控制軟件（或控制臺(tái)）設(shè)定測(cè)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(hào)指令，發(fā)送至核心控制單元（如伺服控制器）。

2. 電信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服閥動(dòng)作

控制單元將指令信號(hào)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(hào)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(kāi)相應(yīng)油路，讓更多液壓油進(jìn)入驅(qū)動(dòng)油缸的無(wú)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(kāi)度，控制油液流量，甚至反向回油。

3. 液壓動(dòng)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(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)油缸后，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的移動(dòng)橫梁（上橫梁或下橫梁）運(yùn)動(dòng)：

對(duì)于拉伸測(cè)試，橫梁向遠(yuǎn)離固定端的方向移動(dòng)，通過(guò)夾具對(duì)試件施加拉力；

油缸的推力通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)（如機(jī)架、絲桿）轉(zhuǎn)化為對(duì)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(shí)時(shí)反饋與閉環(huán)調(diào)節(jié)

在加載過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集測(cè)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(cè)量實(shí)際施加在試件上的力值；

位移傳感器：監(jiān)測(cè)橫梁的移動(dòng)距離，反映試件的伸長(zhǎng)量；

應(yīng)變傳感器（可選，貼于試件表面）：直接測(cè)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(duì)比，若存在偏差（如實(shí)際力值小于目標(biāo)值），立即調(diào)整輸出給伺服閥的電信號(hào)，修正液壓油流量，直至實(shí)際加載狀態(tài)與設(shè)定參數(shù)一致（例如，通過(guò) PID 算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，確保誤差控制在 0.1%~0.5% 以內(nèi)）。

5. 測(cè)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(shí)，控制單元發(fā)出指令，伺服閥關(guān)閉油路，橫梁停止運(yùn)動(dòng)，加載終止。同時(shí)，軟件自動(dòng)記錄整個(gè)過(guò)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(cè)試。

總結(jié)

電液伺服材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的本質(zhì)是 “電信號(hào)精準(zhǔn)控制液壓能，液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能加載，再通過(guò)傳感器反饋實(shí)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(guò)伺服控制實(shí)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(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試。