室温拉伸位移控制和应变速率控制得到的曲线有什么区别
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发布时间：2023-05-19 23:27
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时间：2023-09-13 13:44
首先了解一下这三种控制模式的涵意：
1.位移控制：也就是控制单位时间的试件拉伸变形总量。一般是控制加载头的作动位移速率，说白了就是控制“拉车的跑多快”；
2.应力控制：也就是控制单位时间的应力增加量。一般通过控制加载头上的荷载增加速率实现，说白了就是控制“拉车的出多大力”；
3.应变控制：也就是控制单位时间的局部应变增加量，一般需要加载头和应变计配合实现，有点像控制“坐车的感觉有多飘逸”。
图1 控制模式示意图（请原谅我浮夸的灵魂画风^---^）
老式的液压试验机一般通过控制进油/出油的阀门大小，以及配合试验人员的“眼力”和“手感”实现，因此一般只能实现前两种加载模式。而现在伺服试验系统已经很普及了，液压阀门的控制完全交给了电脑和传感器，这三种控制模式都可以很轻松的实现，但第三种控制模式还涉及到应变测量系统和试验机控制系统之间的循环反馈问题，所以实现起来还是有点技术含量的。
那三种加载模式测量的结果究竟有什么区别呢？这个要看测量对象的具体情况。
对一般的应变硬化类材料（应力和应变基本呈单调的正相关，如大多数金属），这三种加载方式测量得到的结果基本没差，所以呢@刘年说的没错。
但对于存在应变软化行为的材料（应力随着应变增加反而减小，如塑料、混凝土），这三种控制模式的差别就很明显了。
图2 应变硬化行为与应变软化行为的示意图（灵魂依旧）
因为对于这类材料，其应力通过顶点后继续增加是没可能了，因此应力控制在接近和到达顶点后就失效了，加载系统完全失去了控制，“刹不住车了”，带来的结果是试件发生突然的破坏，测到的结果只有有限几个数据点（往往也是不可靠的，不是材料行为的真实反映）。
而此时如果采用位移加载，因为材料通过顶点后总变形还是在增加的，因此通过顶点后试验机还是能够有效的控制，所以试件就不会突然的破坏，可以稳定加载到应力为零，应力-应变曲线的后半段就测出来了。
但碰到一些难对付的对象，应变软化行为过于剧烈（通过峰值点后应力迅速下降，如脆性岩石），因为往往伴随有“应变局部化”现象（也就是中间变形增大，两端变形减小），总变形在通过峰值点后可增加的量其实有限，甚至是几乎不增加，因此通过位移控制也没办法很好的测得稳定的实验曲线了，这个时候就只有借助于应变控制来实现。
应变控制通过传感器监测试样局部的变形，把信号反馈给试验机，试验机根据这一信号决定“是拉、是放还是再等等”，因此形成一个闭环控制，能够更加稳定的测量到试件的峰后破坏曲线，即便试件的应变软化行为有些“超级”。但这一过程的实现也是有前提的，一是传感器的信号要准确，要能反应到试件的局部变形信息，一旦夹偏了测到变形恢复的位置，应变控制还是要失控的；二是试验机的刚度和反馈速度要足够大，这样才能保证破坏段的稳定加载。
总结一下，就是测量之前好好了解一下被测对象的一般力学行为，有针对性的选择加载模式，这对测得有效的实验数据十分重要。
希望能帮到你。
