由於(yu) 材料種類繁多，性能差異很大，彈性階段 與(yu) 塑性階段的過渡情況很複雜，通過和殘餘(yu) 應力等指標作為(wei) 材料彈性階段與(yu) 塑性階段的轉折點的指標來反應材料的過渡過程的性能，其中屈服點與(yu) 非比例應力適合用的指標。雖然屈服點與(yu) 非比例應力同是反應材料彈性階段與(yu) 塑性階段“轉折點”的指標，但它們(men) 反應了不同過渡階段特性的材料的特點，因此它們(men) 的定義(yi) 不同，求 取方法不同，所需設備也不*相同。因此筆者將分別對這兩(liang) 個(ge) 指標進行分析。本文首先分析屈服點的情況：
從(cong) 上麵的描述，可以看出準 確求取屈服點在材料力學性能試驗中是非常重要的，在許多的時候，它的重要性甚至大於(yu) 材料的極限強度值(極限強度是所有材料力學性能必需求取的指標之一)， 然而非常準確的求取它，在許多的時候又是一件不太容易的事。它受到許多因素的製約，歸納起來有：
1.夾具的影響；
2.試驗機測控環節的影響；
3.結果處理軟件的影響；
4.試驗人員理論水平的影響等。
這其中的每一種影響都包含了不同的方麵。下麵逐一進行分析
一、夾具的影響
這類影響在試驗中發生的機率較高，主要表現為(wei) 試樣夾持部分打滑或試驗機某些力值傳(chuan) 遞環節間存在較大的間隙等因素，它在舊機器上出現的概率較大。由於(yu) 機器 在使用一段時間後，各相對運動部件間會(hui) 產(chan) 生磨損現象，使得摩擦係數明顯降低，直觀的表現為(wei) 夾塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。當試樣受力逐漸增 大達到大靜摩擦力時，試樣就會(hui) 打滑，從(cong) 而產(chan) 生虛假屈服現象。如果以前使用該試驗機所作試驗屈服值正常，而現在所作試驗屈服值明顯偏低，且在某些較硬或者 較脆的材料試驗時現象尤為(wei) 明顯，則一般應首先考慮是這一原因。這時需及時進行設備的大修，消除間隙，更換夾塊。
二、試驗機測控環節的影響
試驗機測控環節是整個(ge) 試驗機的核心，隨著技術的發展，目前這一環節基本上采用了各種電子電路實現自動測控。由於(yu) 自動測控知識的深奧，結構的複雜，原理的 不透明，一旦在產(chan) 品的設計中考慮不周，就會(hui) 對結果產(chan) 生嚴(yan) 重的影響，並且難以分析其原因。針對材料屈服點的求取主要的有下列幾點：
1、傳(chuan) 感器放大器頻帶太窄
由於(yu) 目前試驗機上所采用的力值檢測元件基本上為(wei) 載荷傳(chuan) 感器或壓力傳(chuan) 感器，而這兩(liang) 類傳(chuan) 感器都為(wei) 模擬小信號輸出類型，在使用中必須進行信號放大。*， 在我們(men) 的環境中，存在著各種各樣的電磁幹擾信號，這種幹擾信號會(hui) 通過許多不同的渠道偶合到測量信號中一起被放大，結果使得有用信號被幹擾信號淹沒。為(wei) 了從(cong) 幹擾信號中提取出有用信號，針對材料試驗機的特點，一般在放大器中設置有低通濾波器。合理的設置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限製在一個(ge) 適當的範 圍，就能使試驗機的測量控製性能得到極大的提高。然而在現實中，人們(men) 往往將數據的穩定顯示看的非常重要，而忽略了數據的真實性，將濾波器的截止頻率設置的 非常低。這樣在充分濾掉幹擾信號的同時，往往把有用信號也一起濾掉了。在日常生活中，我們(men) 常見的電子秤，數據很穩定，其原因之一就是它的頻帶很窄，幹擾信 號基本不能通過。這樣設計的原因是電子秤稱量的是穩態信號，對稱量的過渡過程是不關(guan) 心的，而材料試驗機測量的是動態信號，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太 窄，較高頻率的信號就會(hui) 被衰減或濾除，從(cong) 而引起失真。對於(yu) 屈服表現為(wei) 力值多次上下波動的情況，這種失真是不允許的。就萬(wan) 能材料試驗機而言，筆者認為(wei) 這一頻 帶小也應大於(yu) 10HZ，達到30HZ。在實際中，有時放大器的頻帶雖然達到了這一範圍，但人們(men) 往往忽略了A/D轉換器的頻帶寬度，以至於(yu) 造成了實際 的頻帶寬度小於(yu) 設置頻寬。以眾(zhong) 多的試驗機數據采集係統選用的AD7705、AD7703、AD7701等為(wei) 例。當A/D轉換器以“輸出數據速率 4KHZ”運行時，它的模擬輸入處理電路達到大的頻帶寬度10HZ。當以試驗機的100HZ的輸出數據速率工作時，其模擬輸入處理電路的實際帶寬 隻有0.25HZ，這會(hui) 把很多的有用信號給丟(diu) 失，如屈服點的力值波動等。用這樣的電路當然不能得到正確試驗結果。
2、數據采集速率太低
目前模擬信號的數據采集是通過A/D轉換器來實現的。A/D轉換器的種類很多，但在試驗機上采用多的是∑－△型A/D轉換器。這類轉換器使用靈活，轉 換速率可動態調整，既可實現高速低精度的轉換，又可實現低速高精度的轉換。在試驗機上由於(yu) 對數據的采集速率要求不是太高，一般達每秒幾十次到幾百次就可滿 足需求，因而一般多采用較低的轉換速率，以實現較高的測量精度。但在某些廠家生產(chan) 的試驗機上，為(wei) 了追求較高的采樣分辨率，以及*的數據顯示穩定性，而將 采樣速度降的很低，這是不可取的。因為(wei) 當采樣速度很低時，對高速變化的信號就無法實時準確采集。例如金屬材料性能試驗中，當材料發生屈服而力值上下波動時 信號變化就是如此，以至於(yu) 不能準確求出上下屈服點，導致試驗失敗，結果丟(diu) 了西瓜撿芝麻。
那麽(me) 如何判斷一個(ge) 係統的頻帶寬窄以及采樣速率的高低呢？
嚴(yan) 格來說這需要許多的人員來完成。但通過下麵介紹的簡單方法，可做出一個(ge) 定性的認識。當一個(ge) 係統的采樣分辨率達到幾萬(wan) 分之一以上，而 顯示數據依然沒有波動或顯示數據具有明顯的滯後感覺時，基本可以確定它的通頻帶很窄或采樣速率很低。除非特殊場合(如：校驗試驗機力值精度的高精度標定 儀(yi) )，否則在試驗機上是不可使用的。
3、控製方法使用不當
針對材料 發生屈服時應力與(yu) 應變的關(guan) 係(發生屈服時，應力不變或產(chan) 生上下波動，而應變則繼續增大)國標推薦的控製模式為(wei) 恒應變控製，而在屈服發生前的彈性階段控製模 式為(wei) 恒應力控製，這在絕大多數試驗機及某次試驗中是很難完成的。因為(wei) 它要求在剛出現屈服現象時改變控製模式，而試驗的目的本身就是為(wei) 了要求取屈服點，怎麽(me) 可能以未知的結果作為(wei) 條件進行控製切換呢？所以在現實中，一般都是用同一種控製模式來完成整個(ge) 的試驗的(即使使用不同的控製模式也很難在上屈服點切換，一 般會(hui) 選擇超前一點)。對於(yu) 使用恒位移控製(速度控製)的試驗機，由於(yu) 材料在彈性階段的應力速率與(yu) 應變速率成正比關(guan) 係，隻要選擇合適的試驗速度，全程采用速 度控製就可兼容兩(liang) 個(ge) 階段的控製特性要求。但對於(yu) 隻有力控製一種模式的試驗機，如果試驗機的響應特別快(這是自動控製努力想要達到的目的)，則屈服發生的過 程時間就會(hui) 非常短，如果數據采集的速度不夠高，則就會(hui) 丟(diu) 失屈服值(原因第2點已說明)，優(you) 異的控製性能反而變成了產(chan) 生誤差的原因。所以在選擇試驗機及控製 方法時不要選擇單一的載荷控製模式。
三、結果處理軟件的影響
目 前生產(chan) 的試驗機絕大部分都配備了不同類型的計算機(如PC機，單片機等))，以完成標準或用戶定義(yi) 的各類數據測試。與(yu) 過去廣泛采用的圖解法相比有了非常大 的進步。然而由於(yu) 標準的滯後，原有的部分定義(yi) ，就顯得不夠明確。如屈服點的定義(yi) ，HY-20080解釋，而沒有定量的說明，很不適應計算機自動處理的需求。這就 造成了：
1、判斷條件的各自設定
就屈服點而言(以金屬拉伸GB/T228-2002為(wei) 例)標準是這樣定義(yi) 的：
“屈服強度：當金屬材料呈現屈服現象時，在試驗期間達到塑性變形發生而力不增加的應力點，應區分上屈服強度和下屈服強度。
上屈服強度：試樣發生屈服而力下降前的應力。
下屈服強度：在屈服期間，不計初始瞬時效應時的低應力。”
這個(ge) 定義(yi) 在過去使用圖解法時一般沒有什麽(me) 疑問，但在今天使用計算機處理數據時就產(chan) 生了問題。
＊屈服強度的疑問：如何理解“塑性變形發生而力不增加(保持恒定)”？由於(yu) 各種幹擾源的存在，即使材料在屈服階段真的力值保持恒定(這是不可能 的)，計算機所采集的數據也不會(hui) 保持恒定，這就需要給出一個(ge) 允許的數據波動範圍，由於(yu) 國標未作定義(yi) ，所以各個(ge) 試驗機生產(chan) 廠家隻好自行定義(yi) 。由於(yu) 條件的 不統一，所求結果自然也就有所差異。
＊上下屈服強度的疑問：若材料出現上下屈服點，則必然出現力值的上下波動，但這個(ge) 波動的幅度 是多少呢？國標未作解釋，若取的太小，可能將幹擾誤求為(wei) 上下屈服點，若取得太大，則可能將部分上下屈服點丟(diu) 失。目前為(wei) 了解決(jue) 這一難題，各廠家都想了許多的 辦法，如按材料進行分類定義(yi) “誤差帶”及“波動幅度”，這可以解決(jue) 大部分的使用問題。但對不常見的材料及新材料的研究依然不能解決(jue) 問題。為(wei) 此部分廠家將 “誤差帶”及“波動幅度”設計為(wei) 用戶自定義(yi) 參數，這從(cong) 理論上解決(jue) 了問題，但對使用者卻提出了*的要求。
2、對下屈服點定義(yi) 中 “不計初始瞬時效應”的誤解什麽(me) 叫“初始瞬時效應”？它是如何產(chan) 生，是否所有的試驗都存在？這些問題國標都未作解釋。所以在求取下屈服強度時絕大多數的情 況都是丟(diu) 掉了個(ge) “下峰點”的。筆者經過多方查閱資料，了解到“初始瞬時效應”是早期生產(chan) 的通過擺錘測力的試驗機所*的一種現象，其原因是“慣性”作 用的影響。既然不是所有的試驗機都存在初始瞬時的效應，所以在求取結果時就不能一律丟(diu) 掉個(ge) 下峰點。但事實上，大部分的廠家的試驗機處理程序都是丟(diu) 掉了 個(ge) 下峰點的。
四、試驗人員的影響
在試驗設備已確定的情況下，試驗結果的優(you) 劣就*取決(jue) 於(yu) 試驗人員的綜合素質。目前我國材料試驗機的操作人員綜合素質普遍不高，專(zhuan) 業(ye) 知識與(yu) 理論水平普遍較為(wei) 欠缺，再加上新概念、新名詞的不斷出現，使他們(men) 很難適應材料試驗的需求。在材料屈服強度的求取上常出現如下的問題：
1、將非比例應力與(yu) 屈服混為(wei) 一談
雖然非比例應力與(yu) 屈服都是反應材料彈性階段與(yu) 塑性階段的過渡狀態的指標，但兩(liang) 者有著本質的不同。屈服是材料固有的性能，而非比例應力是通過人為(wei) 規定的條 件計算的結果，當材料存在屈服點時是無需求取非比例應力的，隻有材料沒有明顯的屈服點時才求取非比例應力。部分試驗人員對此理解不深，以為(wei) 屈服點、上屈 服、下屈服、非比例應力對每一個(ge) 試驗都存在，而且需全部求取。
2、將具有不連續屈服的趨勢當作具有屈服點
國標對屈服的定義(yi) 指出，當變形繼續發生，而力保持不變或有波動時叫做屈服。但在某些材料中會(hui) 發生這樣一種現象，雖然變形繼續發生，力值也繼續增大，但力 值的增大幅度卻發生了由大到小再到大的過程。從(cong) 曲線上看，有點象產(chan) 生屈服的趨勢，並不符合屈服時力值恒定的定義(yi) 。正如在第三類影響中提到的，由於(yu) 對“力值 恒定”的條件沒有定量指標規定，這時經常會(hui) 產(chan) 生這一現象是否是屈服，屈服值如何求取等問題的爭(zheng) 論。
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