万能材料试验机（Universal Testing Machine，简称 UTM）可在常温或高低温环境下，对试样施加轴向拉力或压力，并实时测量材料变形，进而获取试样的形变、力与时间三者的关系。

一、仪器结构

如图 1 所示，万能材料试验机主要由试验机主机、载荷传感器、控制手柄、夹具、连接件、引伸计等部件构成。

1. 试验机主机：包含主机立柱、横梁（十字头）、编码器、伺服电机。由伺服电机驱动，借助传动系统与编码器，带动横梁实现上下精密移动。

2. 横梁：能带动上夹具移动，进而为试样提供拉伸或压缩变形。

3. 载荷传感器：安装在横梁上，负责测量试样在试验过程中的受力情况。

4. 载物平台：可用于安装下夹具、特殊夹具工装以及辅助测量装置。

5. 夹具：下夹具安装在载物平台上，上夹具安装在横梁下方，上下夹具分别夹持样品两端。

6. 引伸计：可独立测量并记录试样标距内的实时变化。

仪器特点

• 高精度宽范围拉压双向载荷传感器：① 50KN 拉压传感器在 500N-50KN 测试范围内，测试精度优于示值的 ±0.3%；在 50N-500N 测试范围内，测试精度优于示值的 ±0.5%。② 1KN 拉压传感器在 10N-1KN 测试范围内，测试精度优于示值的 ±0.3%；在 1N-10N 测试范围内，测试精度优于示值的 ±0.5%。

• 高数据采样输出能力

• 宽范围速度控制

• 位移速度精度

• 纵向视野范围 ≥500mm，测量精度 ±0.5%，满足泊松比、r 值、弹性模量等高精度测量。

• 可以满足进行拉、压、弯试验需要；试验时速度、状态实时显示、试验时速度可任意切换，可进行等速、应力、应变、载荷力控制。

二、工作原理

如图 2 所示，万能试验机是通过伺服电机加载，精密丝杠传动带动横梁上/下移动，横梁的移动带动夹具的移动，进而让夹具所夹紧的样品受力并产生变形。在样品受力变形的同时，万能试验机的测量系统实时记录横梁的移动量、载荷传感器的载荷、以及引伸计的变形量。最终通过材料测试软件自动计算出所需的材料力学指标。

三、 核心测试类型及适用场景

拉伸测试（最常用）

测试原理

对样品施加轴向拉力，记录力值、位移随时间的变化，直至样品断裂，分析材料的抗拉伸能力。

适用材料

金属（如钢材、铝材）、塑料（如 PP、PC）、橡胶、纺织品、复合材料（如碳纤维板材）、薄膜（如包装薄膜）。

关键测试参数

强度类：抗拉强度（断裂时的最大应力）、屈服强度（材料开始塑性变形的应力）、断裂强度；

变形类：伸长率（断裂时的相对伸长量）、屈服伸长率、弹性模量（材料的刚度指标，即应力-应变曲线斜率）。

实用场景

金属材料的强度验收、塑料薄膜的拉伸韧性评估、纺织品的抗撕裂强度测试（需配合专用夹具）。

弯曲测试（三点/四点弯曲）

测试原理

通过三点或四点支撑样品，在中间施加垂直压力，模拟材料受弯时的受力状态，分析抗弯曲能力。

适用材料

金属板材/型材（如钢板、铝合金型材）、塑料板材（如亚克力板）、木材、复合材料板材（如玻璃纤维板）、陶瓷（需搭配防脆断夹具）。

关键测试参数

弯曲强度（样品断裂或达到规定挠度时的最大弯曲应力）、弯曲模量（弯曲阶段的刚度）；

挠度（样品中点的最大弯曲位移，如规定挠度为跨度的 1/100 时的力值）。

实用场景

建筑用金属型材的抗弯性能检测、家具板材的承重能力评估、陶瓷材料的抗弯曲脆断测试。

剪切测试

测试原理

对样品施加平行于受力面的剪切力，使样品沿剪切面发生相对滑动，分析材料的抗剪切能力。

适用材料

金属焊接接头（如钢板焊接处）、胶粘剂（如胶水粘接的两块板材）、复合材料层间（如碳纤维布与树脂的层间剪切）、铆钉/螺栓等连接件。

关键测试参数

剪切强度（剪切面断裂时的剪切应力）、剪切模量。

实用场景

金属焊接件的焊缝剪切强度验收、胶粘剂的粘接剪切性能测试、复合材料层间结合力评估。

剥离测试

测试原理

对两层或多层复合样品（如涂层-基材、薄膜-织物、胶带-被粘物）施加垂直于结合面的拉力，使样品沿结合面剥离，分析界面的结合强度。

适用材料

胶带（如透明胶带、双面胶）、涂层材料（如金属表面的油漆涂层）、复合薄膜（如铝塑复合膜）、纺织品复合面料（如防水涂层面料）。

关键测试参数

剥离强度（单位宽度的平均剥离力，如胶带的 180° 剥离强度、90° 剥离强度，单位：N/mm）。

实用场景

胶带的粘接性能检测、涂层的附着力评估（替代部分划格法的定量测试）、复合包装膜的层间剥离性能测试。

撕裂测试

测试原理

对预先开有缺口的样品施加拉力，使缺口扩展直至样品撕裂，分析材料的抗撕裂能力（区别于拉伸测试的“整体断裂”，侧重缺口处的局部抗撕裂性）。

适用材料

橡胶（如轮胎橡胶、密封圈）、塑料薄膜（如 PE 薄膜）、纺织品（如帆布、针织布）、皮革（如人造革、天然革）。

关键测试参数

撕裂强度（撕裂过程中的最大力值，或单位厚度的撕裂力，如橡胶的裤型撕裂强度、薄膜的埃莱门多夫撕裂强度）。

实用场景

轮胎橡胶的抗撕裂性能检测、包装薄膜的抗穿刺撕裂评估、纺织品的耐用性测试。

其他专项测试（需配合专用夹具/附件）

除上述核心测试外，搭配专用夹具或附件，还可实现更多针对性测试：

疲劳测试

配合疲劳控制模块，对样品施加周期性的力或位移（如反复拉伸-压缩、弯曲），测试材料的抗疲劳性能（如金属的疲劳寿命、橡胶的耐疲劳老化性）。

蠕变/松弛测试

在恒定温度下，对样品施加恒定力（蠕变）或恒定位移（松弛），长期记录变形或力值的变化，分析材料的长期力学稳定性（如塑料在长期负载下的蠕变变形、橡胶的应力松弛）。

摩擦磨损测试

配合摩擦磨损附件，模拟材料间的滑动或滚动摩擦，测试摩擦系数和磨损量（如金属表面涂层的耐磨性、塑料零件的摩擦性能）。

扣合力/插拔力测试

配合专用夹具，测试连接件（如塑料卡扣、电子连接器）的扣合强度或插拔力（如手机充电口的插拔寿命测试）。

四、应用示例

 

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