根據ASTM E1012—2014，4個應變片位于試樣棒的不同方位的同一層，總共8片或者12片應變片布置在試樣棒的第2層或者第3層，如圖1所示。

圖1 ASTM同軸度標準試樣棒示意圖

     用于檢測同軸度的裝置包含標準試樣棒和12通道數采系統和分析軟件。這套裝置由德國ZwickRolle集團制造提供。

     用一臺精度等級為0.5的50kN的材料試驗機來執行此次的比對試驗。多通道數采系統為QuantumX type MX1615B型多通道數采系統，激勵電壓為10V全橋設置。該設備一共有12路通道，對應于標準試樣棒上的12片應變片。

     根據中國檢定規程JJG 475—2008《電子試驗機檢定規程》和JJG 556—2011《單軸疲勞試驗機檢定規程》，同軸度檢定裝置是一套雙引伸計。雙引伸計顧名思義就是有兩個引伸計。一個安裝在被檢試棒的左側，而另一個安裝在右側。引伸計是用來測量在拉伸過程中試棒的延伸量。如果試驗機的同軸度是理想的話，那么理論上說兩個引伸計測出來的試棒的延伸量是一樣的。

      試樣棒的具體信息見表1，試樣棒尺寸如圖2所示。

表1 試樣棒的信息

圖2 試樣棒的尺寸示意圖

1.3.1 根據美標ASTM E1012—2014

     (1) 把標準試樣棒上端夾持住，信號清零，然后夾持下端。機器先施加一個很小的力，檢查所有12路信號是否正常反應，然后卸載。

     (2) 平穩驅動機器施加到機器滿量程的4%，6%和8%，也就是2kN，3kN和4kN。計算機軟件會分別記錄在這3個載荷點時候的信號數據并進行分析計算。(美標原版上要求施加滿量程的10%，20%和40%，為方便比對，該次試驗只加載到滿量程的4%，6%和8%)。

     (3) 把載荷卸載到0，將標準試樣棒轉到180°位置，然后按照上述步驟再一次操作。

      (4) 把載荷卸載到0，將標準試樣棒從180°方位轉回到初始位置，然后按照步驟2再一次操作。

1.3.2 根據中國檢定規程

• 1) 把試樣棒兩端都夾持住。
• 2) 加載一個力(機器滿量程的0.5%)，然后把雙引伸計對稱安裝在試樣棒上，如圖3所示，驅動機器到滿量程的1%載荷，然后把信號清零。平穩驅動機器加載到滿量程的10%，這個過程稱之為預加載。如此重復3次。
• 3) 把載荷卸載到0，然后加載到1%載荷，并且把雙引伸計信號清零。然后平穩加載到機器的4%，6%和8%，記錄所有數據。(原本是加載到4%，6%，8%和10%，為方便地對該次試驗簡化為4%，6%和8%)。
• 4) 把雙引伸計拆卸，然后更換位置到如圖3所示處。重復步驟2和3的操作。

圖3 雙引伸計的位置示意圖

     根據美標ASTM E1012—2014，按柱狀標準試樣棒的計算公式計算出了中間一層應變片的數據，見表2。可見得到的最小的彎曲度數據為10.7%，在加載力為4kN(機器50kN的8%載荷點)時得到。

表2 ASTM標準試樣棒中間層應變片的數據

表3 采用中國檢定規程測得的同軸度數據

      對于同軸度的定級，美標和中國檢定規程是不同的。美標只提同軸度等級，而不是試驗機的等級。而中國規程規定不同精度等級的試驗機對應不同等級的同軸度指標。美標定級為5，8，10級，對應的彎曲度為5%，8%，10%；中國檢定規程定級為0.5，1，2級，對應的同軸度為12%，15%，20%。

     該次試驗并沒有按照美標要求施加足夠的載荷，因而不能得出結論說彎曲度10.7%就不滿足試驗機等級10級。該次試驗的同軸度表明試驗機滿足0.5級，因為同軸度10.3%，符合標準要求的12%。

     另外一個討論點是關于計量溯源。ASTM E1012—2014上說：“標準試樣棒的計量溯源并不做要求，但在加工制造標準試樣棒的時候要非常注意和小心。”這意味著，只有多通道數采是需要校準溯源的。

      對多通道數采進行了校準，具體數據見表4。標準值和顯示值之間的偏差小于-0.3%，這是相當理想的。

表4 多通道數采校準數據

     美標和中國規程的同軸度檢測的主要區別在定級標準、裝置（試樣棒）及操作方法過程和計量溯源等方面。

     姜虹等人認為美標對于同軸度的檢驗方法更加全面完整，但缺乏完善的計量溯源方式。而中國檢定規程的優點在于易操作，同時能保障計量溯源。但是雙引伸計法具有先天的不足，即不能同時保障試樣棒在全方位反映出試驗機同軸度。

      中國的金屬材料拉伸試驗方法標準GB/T 228.1已經到了修訂階段，建議此標準的修訂者關注同軸度檢測技術的發展趨勢。

作者：姜虹，沈琪，黃偉軍；作者簡介：姜虹（1988-)，女，工程師，主要從事計量檢測相關工作。單位：1.上海市質量監督檢驗技術研究院；2.GTM計量測試技術(中國)辦事處