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小范bairoe

木虫 (文坛精英)

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[交流] 万能试验机的发展历史（备注：本文部分内容摘自同济大学力学实验中心，特此感谢。）已有4人参与

试验机是一种基础工业的基础而存在，所以试验机的出现也是与工业革命的发生同时发生的。
最早的试验机是静态试验机，机械式加载，如：美国早在1869年由一位叫奥利森（Tinius Olsen）的工程师发明了一台杠杆式拉伸试验机，该试验机并在1880年申请了专利，这项专利名称叫“一个普遍测试的机器”，也就是现在所称的杠杆式拉伸试验机（图一）。

                                                （图一）
   英国早在1880年生产出杠杆重锤式材料试验机，其原理也就是采用砝码加载的形式。1908年又生产出螺母、螺杆加载的万能试验机，这个也就是现在电子万能试验机的雏形。在这些试验机上可进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验。
再以后，瑞士Amsler公司生产出油缸上置式的万能试验机，具有操作简单、结构紧凑、输出力大的特点，可完成拉、压、弯、剪等静态试验。这种结构的试验机目前仍有使用。
约在90年前，瑞士的Amsler公司开发了液压万能试验机，它利用液压油的压力对试件加载。这种试验机操作方便、作用力大、结构简单、体积紧凑，至今这种试验机仍在生产和使用。它能进行各种静态试验，但在加载的过程中不能进行控制。在加载情况不同时所测得的数据将有差别。因此，目前国际上和我国的试验标准都规定了试验时需在恒速率、恒负载速率和恒变形速率控制下进行试验，在这种情况下，原有的液压万能试验机已面临更新换代的命运。国外已开发了在它原有的基础上增加电液控制部分的电液控制液压万能试验机。这种试验机能满足试验标准所规定的要求。国内各试验机厂也在积极进行开发技术更为先进的伺服技术水平的试验机。
在中国，杠杆式拉伸试验机被引进大概是在上世纪初，同济大学建设初期，引进一台同济编号为：440001的杠杆式拉伸试验机（图一），目前，存放于同济大学力学试验中心。这台试验机上同时标有“RIEHLE  BRCXPHILA16494”（图三）的小字，通过检索，发现这台试验机是由位于美国费城的理勒兄弟测试机械公司（Riehle Brothers Testing machines Company）生产。

万能试验机的发展历史（备注：本文部分内容摘自同济大学力学实验中心，特此感谢。）-1

（图二）

万能试验机的发展历史（备注：本文部分内容摘自同济大学力学实验中心，特此感谢。）-2

（图三）
澳大利亚阿德莱德大学（Uiversity of Adelaide）收藏的理勒兄弟测试机械公司1873年研制的卧式拉伸试验机（图四）的资料。

万能试验机的发展历史（备注：本文部分内容摘自同济大学力学实验中心，特此感谢。）-3

（图四）
同时，也存放有一台理勒杠杆拉伸试验机（图五）。

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（图五）
在美国Purdue University（普杜大学）存放的1893年理勒公司生产的杠杆式万能试验机（图六）。

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（图六）
美国艺术品拍卖市场宣传的理勒杠杆万能试验机的资料（图七）。

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（图七）
我国第一台万能材料试验机是由邓曰谟教授研制的。鸦片战争中诞生的中国近代机械工业，从一开始就具有半殖民地半封建的特点，中国民族资本创办的企业一直处于帝国主义、封建主义和官僚买办的重压之下，境况十分艰难。直到20世纪上半叶，中国的机械工业仍然极为落后，主要的机器设备都是依赖进口，机械产品的设计和制造也大都由洋人把持。邓曰谟就是在这种历史条件下开始自己在机械工程领域的探索和奋斗的。
1930年，邓曰谟被聘为北洋大学教授。南京国民政府教育部规定，凡是工科院校必须建立实验室。但当时的教学实验仪器设备几乎全靠进口，且价格昂贵，如一台50000磅材料试验机需花费15000多美元，而政府对学校的拨款极为有限。为了克服这个困难，邓曰谟下决心自己设计、自己制造。1932年至1933年，邓曰谟依托机械研究社，经过一系列艰苦试验，成功地设计制造出了材料试验室、水力实验室的一系列仪器设备，如油压试验机、冲击试验机、水泥拉力机、流速计、混流水泵、两级水泵、水轮机等，除了装备北洋大学的材料试验室和水力实验室外，还供给山东大学、中山大学、河南大学、重庆大学、焦作工学院、河南水利专门学校及全国其他许多高校的有关实验室使用。其中50000磅材料试验机为当时由中国人自己设计和制造的第一台万能材料试验机，可以进行有关材料机械性能的一系列静力试验。
解放初期到20世纪80年代，国产试验机基本上由国营企业生产，这个时期生产的万能试验机基本上是以度盘式动摆试验机(图八）为主，有少量的采用二极管搭建的伺服控制机型。

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（图八）
90年代初，开始有民营企业生产试验机，万能试验机开始有数码管显示加载力值的数显万能试验机，随后，由于电脑的普及，逐渐有屏显万能试验机，并自动画出加载曲线（力——位移），这个时期，开始有电液伺服万能试验机，进入到二十一世纪，随国家基础建设及企业的改制，有更多的民营企业开始生产各类试验机，电液伺服万能试验机、电子万能试验机也更加普及，技术水平层次差距更大，但也促进了试验机的发展，竞争也进入白热化状态。随试验项目的增多，有更多地企业开始专注专一、非标试验机。
这个时期的万能试压机主要以双空间油缸下置六立柱结构为主的电液伺服万能试验机（图九）为主。

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（图九）
万能试验机也更专业，有很多用户使用更单一，主要以拉伸功能为主，拉伸试验数据要求更准确，与拉伸项目相关的数据要求更丰富，比如，金属拉伸过程中，要求直接求取最大力下的延伸率等指标，要求试样拉伸过程中不取引伸计，等等。像百若仪器开发的电液伺服万能试验机，采用单空间结构，双面平推液压夹具，这种结构就是以拉伸为主要目的的万能试验机（图十）。

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（图十）
还有因为试验空间、操作位置、试验室空间、液压油耗问题影响而专门设计的横梁升降类型的单空间万能试验机（图十一）。采用这种万能试验机，可以具有试验空间，但是整机高度却可以很低，相比较单空间万能试验机（图十），整机高度可以缩小一半以上的活塞形行程，但是，试验空间却可以和单空间万能试验机的空间一样，并且，液压油的消耗量也可以大幅度降低。