万能试验机：力控制与位移控制——90%的试验工程师都搞不清楚的选择逻辑

September , 2026

01 两种控制模式的核心原则

排量控制（速度控制）

——最适用于一般测试的稳定性核心原理：横梁以恒定速度移动，从而以恒定速率拉伸或压缩试样。系统同步采集力和变形数据。

优点：测试过程中运行稳定，无抖动，无失控。曲线重复性高，完全符合主流国家标准和ASTM标准。缺点：无法精确保持恒定载荷。不适用于需要压力稳定或载荷保持的测试。

力控制（负载控制）

--专用于恒力加载核心原理：设备实时动态调节电机转速，以实现平稳上升或稳定的恒定负载。

优点：载荷均匀施加；支持恒载保持和均匀压力加载。主要缺点：材料屈服、颈缩或断裂时容易出现不稳定。一旦载荷下降，电机将迅速加速以进行补偿，导致横梁失控和行程过冲，这很容易损坏称重传感器和夹具。

02 行业指南：如何选择适合不同测试的测试

① 所有测量强度、曲线和伸长率的常规试验均应采用位移控制法。

金属拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、断裂后伸长率）

塑料、橡胶和薄膜（大变形材料）的拉伸试验

三点/四点弯曲试验

剪切、剥离和撕裂测试

管道、型材和板材的机械性能测试

原因：材料屈服后，大多数会发生应力降低和塑性变形。力控制将失去稳定性，导致测试无效和设备故障。

补充知识：材料屈服曲线是什么样的？在金属拉伸试验中，应力-位移/应力-应变曲线呈现出明显的屈服特征，这是判断材料屈服的依据，主要分为两大类：

具有明显屈服特征的曲线（低碳钢、普通碳钢及其他软金属）：在弹性阶段，曲线稳定上升。达到一定值后，力不再增加，形成一个水平平台或出现小幅锯齿状波动。关键特征：位移持续增加（试样继续伸长），而拉伸力基本保持不变或略有下降。该平台即为屈服阶段，对应的数值即为屈服强度。

无明显屈服点的曲线（合金钢、不锈钢、铝、塑料）：曲线平滑上升，无水平平台或锯齿状波动，且无力下降。此类材料没有明显的屈服点。行业普遍采用规定的非比例延伸强度 Rp0.2 作为屈服准则。

关键点：一旦材料出现屈服特征（力值停滞、平台期或下降），力控制系统会将其解读为“载荷不足”，并指令电机急剧加速进行补偿。这正是横梁失控、曲线畸变和数据无效的根本原因，也是拉伸试验必须采用位移控制的原因。

② 对于所有需要均匀压力加载或压力稳定的测试，请使用力控制。

混凝土、砖块和泡沫材料的抗压强度试验（按国家标准规定的均布荷载加载）

螺栓和紧固件的恒力压缩试验

蠕变试验（长期恒定载荷保持）

应力松弛和循环疲劳载荷

工艺压装配合、密封压缩和恒压验证

03 为什么很多检测结果都不准确？

两个常见的错误：

❌ 在力控制下进行金属拉伸试验时，一旦试样屈服，机器就会立即失控。屈服点和拉伸强度读数将完全失真。

❌ 在位移控制下进行抗压试验时，压力上升不均匀。抗压强度数据分散性大，审核不合格。

04 摘要

不要凭直觉选择控制模式。大多数测试偏差、混乱曲线和设备故障都源于控制模式不匹配。

✅ 位移控制：材料性能测量、断裂试验、弯曲试验、曲线采集

✅ 力控制：均匀压力加载、恒载保持、疲劳和蠕变试验

选择正确的控制模式，可以大大提高测试成功率，并确保数据的可重复性。

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