万能材料试验机毕业论文

摘要 本文通过对材料力学拉伸实验的教学体会，全面介绍了微机控制液压万能实验机的功能特点、结构原理及操作要点，旨在对微机控制液压万能试验机的推广应用提供有益的参考。 关键词 微机控制液压万能试验机；力学性能；结构；应用 引言 拉伸实验是材料力学性能测试中的重要实验。传统的拉伸实验采用的设备一般都是液压万能试验机。随着电测电控技术在试验机上的广泛应用，市场上相继开发了微机控制电子万能试验机和微机控制液压伺服万能试验机。我校材料力学实验室于2005年购进了上海新三思集团生产的SHT4000系列微机控制液压伺服万能试验机。这种试验机仍然采用液压油作为动力源，与老式液压万能试验机不同之处是采用液压加荷与微机系统相结合的技术，利用计算机对试验进行数据采集、数据处理及图形显示，从而使试验机功能更完善，操作更便捷，数据更准确。另外，微机液压伺服万能试验机与微机电子万能试验机比较，其最大的优点是动力性强，加荷范围宽。以上海新三思产品为例，SHT4000系列微机控制液压伺服万能试验机最大负荷可以达到2000kN，同时该厂第一家研制成功了600 kN电子万能试验机。 1试验机的主要结构及工作原理 SHT系列微机控制液压万能试验机主要结构可分为两大部分：（液压）加荷系统和测量系统。加荷系统通过油缸活塞把力传递给固定在试验台下面的负荷传感器，由负荷传感器把力信号转换成电信号传送给测量系统。通过测量系统对数据进行处理、分析，从而得出试验结果。 加荷系统包括主机和液压源。主机主要由机座（内部为主工作油缸）、试台、上横梁、下横梁、夹持部分、丝杠、光杠等组成，是试验的执行机构。上下横梁之间形成拉伸空间，可以实现试样拉伸变形；下横梁和试台形成压缩空间，可以实现试样压缩、弯曲、剪切等变形。因此，该种万能试验机又被称为双空间万能试验机。液压源主要由电机、油泵、油箱、控制电器等部分组成，是试验机的动力供给机构。打开油泵控制开关，通过计算机对伺服阀的控制来实现活塞的上升和下降。 测量系统由工控机和计算机组成，它主要完成数据的采集和处理。工控机的工作原理如下图： 计算机通过串行口与工控机相联，通过实验软件对工控机采集到的数据进行处理，如传感器示值显示、试验曲线显示、试验结果处理及试验报告打印等。 2 试验机在拉伸实验中的应用 微机液压伺服万能试验机是一种先进的材料试验机，利用它在拉伸实验中测试金属材料的力学性能，可以测试的性能指标有：上屈服强度、屈服强度、最大力、抗拉强度、规定非比例延伸强度、弹性模量、断后伸长率。其中规定非比例延伸强度、弹性模量需通过安装电子引伸计测得。下面介绍一下应用微机液压万能试验机在拉伸实验中测试金属材料性能的主要步骤： （1）选用及装卡夹块； （2）顺序开机：显示器→打印机→计算机→工控机→启动试验软件→液压源； （3）进入试验窗口，选择试验方案；测量试样尺寸，输入相关试验参数； （4）装卡试样； （5）安装引伸计，以备测弹性模量和规定非比例延伸强度； （6）传感器示值清零，开关转换到加荷档，点击试验窗口的“运行”按钮，进入试验状态； （7）直到试样拉断，保存试验数据； （8）取下试样，再把开关转换到快退档，使活塞退回到底； （9）如果需要的话，可以输出打印试验报告单； （10）关机：液压源→退出试验软件→工控机→计算机→显示器→打印机。 从以上实验过程可以看出，利用微机液压伺服万能试验机测试材料的力学性能操作简捷方便，自动化程度高。由于该试验机的测量系统本身能自动采集数据、自动处理数据，因此省去了数据记录、数据计算的过程，也避免了很多人为误差，使测量结果更准确。例如，测定低碳钢的弹性模量，只要安装了引伸计，按规定步骤运行试验，就可以在试验结果中直接读值。而传统的液压万能试验机测定弹性模量要采用等量逐级加载方法边加载边记录，最后还要计算，既麻烦又存在人为误差。同样，利用微机液压伺服万能试验机测定金属拉伸时的强度和塑性指标，也具有老式液压万能试验机不可比拟的优点，即可以直接读取指标数据，不必读表、记录、计算。 3操作要点说明 （1）关于夹块的选用及装卡：圆试样选择V型夹块，扁试样选择平夹块。当试样尺寸在夹块的临界尺寸时，尽量选用尺寸较小的一种。如SHT4305的V型夹块有Φ15-Φ30，Φ30-Φ45，Φ45-Φ60三种，如果试样尺寸为Φ30，则应尽量选择Φ15-Φ30的夹块。 装夹块时，油泵电机切勿启动，并让机器处于断电状态。将夹块推入衬板的燕尾槽内，夹块有倒角的一面顺着试样受力的方向。锁紧衬板两侧的小挡板，防止夹块偏离。 （2）关于开机顺序：当试验软件完全启动，进入联机状态后，机器才能运行（油泵才能启动）。所以在进行试机前，测量系统必须先启动，开机顺序为：显示器→打印机→计算机→工控机→启动试验软件→液压源。 （3）关于试样的装卡：试样夹紧，圆试样夹在V型夹块的中间，扁试样须垂直于夹块，不能倾斜。夹持部分要足够长，最少要为夹块长度的3/4。上下夹头夹紧时，严禁升降横梁。 （4）关于力值清零：在软件主界面上有传感器栏，用来显示采样的数据，能显示4种传感器的值，即试验力、位移、引伸计、峰值力。一般在夹紧试件、装夹引伸计之后，要将各传感器清零才能开始运行试验。但是力传感器的清零比较特殊，先是将拉伸夹具上夹头夹紧，然后调整下横梁到适当的位置，把力值清零，再夹紧下夹头。 （5）关于开关的转换：液压源面板上的转换开关用来控制油路的转换。试验开始运行时将开关打到“加荷”档；试验结束后，必须先取下试样，再把开关转换到“快退”档，使活塞退回到底。如果先把活塞下降会使断裂的试样互相抵住，破坏钳口。 （6）关于引伸计：微机控制液压万能试验机还有一个重要的附件，即电子引伸计。电子引伸计是感受试件变形的传感器，主要用于试样变形较小的试验，如测定材料弹性模量和规定非比例延伸强度。如果不需要测定这两个性能指标，则不必安装引伸计。 在装夹电子引伸计时，将电子引伸计轻轻拿起，把标距杆垫片卡在力臂与标距杆之间，压紧两力臂，使两刀刃垂直接触试样，用弹簧或橡皮筋将引伸计绑在试样上，装好后取出标距杆垫片，使力臂与标距杆之间保持的间隙。另外，要保护好电子引伸计，不要摔碰，刃口保持锋利，标距杆两端的螺钉不要取下，以防两臂开度无限制张开，造成应变片及弹簧片永久变形，造成电子引伸计损坏。 试验中途，当变形达到试验方案设置的引伸计切换点时，即当材料达到屈服极限时，应迅速取下引伸计（此时程序有提示窗口）。 微机控制液压万能试验机不仅可以做拉伸实验，还可以实现压缩、弯曲、剪切等实验。拉伸实验是基本实验，因此，这里我们以拉伸实验为主，介绍了微机控制液压万能试验机的应用。

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