万能材料试验机毕业论文解读

一般高分子领域的力学测试用万能材料试验机，测试样条的拉伸强度、断裂伸长率，弯曲强度、模量等。根据不用的样条使用相应的夹具。

万能材料试验机又名多功能电子拉力试验机适用于各种材料的拉伸、弯曲、压缩、剥离、撕裂等力学性能测试的高精度，多用途的材料试验机，能准确测定各种材料在以上试验状态下的物理性能数据，数字处理准确，是计算机控制式先进测试仪器。 万能材料试验机主机为龙门式结构，在试验过程中动态显示负荷值，变形值，试台速度和应力应变曲线，设有限位保护，负载报警和限位保护系统，并根据试验的要求，进行数据处理，PC机保存试验数据，由打印机打印出试验结果。技术先进，自动化程度高，测量精度高。

万能材料试验机也叫万能拉力机或电子拉力机。 独立的伺服加载系统，高精度宽频电液伺服阀，确保系统高精高效、低噪音、快速响应；采用独立的液压夹紧系统，确保系统低噪音平稳运行，且试验过程试样牢固夹持，不打滑。万能材料试验机是采用微机控制全数字宽频电液伺服阀，驱动精密液压缸，微机控制系统对试验力、位移、变形进行多种模式的自动控制，完成对试样的拉伸、压缩、抗弯试验，符国家标准GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》的要求及其他标准要求。

采用高速DSP平台，其高集成度、强大的控制、数据处理能力、高可靠性，采用自适应PID算法的全数字、力、变形、位移控制系统，实现力、变形、位移全数字控制，各控制环间可自动切换，可进行试验力、变形、位移等速率控制及保持，通讯，即插即用接口此种接口可实现热插拔，即具有即插即用功能。使得各接口布局工整合理，插拔方便，系统板采用4层PCB独特抗干扰布线方法，抗干扰能力强，整个控制系统具有很高的性价比、高可靠性，采用微机控制全试验过程，实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线。采用微机进行数据处理分析，试验结果可自动保存，试验结束后可重新调出试验曲线，通过曲线遍历重现试验过程，全中文的Windows平台下的试验软件，具有很强的数据和图形处理功能，可即时打印出完整的试验报告和试验曲线，具备完善的限位保护、超载保护、急停等安全保护功能。

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。

万能材料试验机也叫万能拉力机或电子拉力机. DEW-30独立的液压伺服加载系统,高精度宽频电液伺服阀,确保系统高精高效、低噪音、快速响应；采用独立的液压夹紧系统，确保系统低噪音平稳运行,且试验过程试样牢固夹持，不打滑。万能材料试验机是采用微机控制全数字宽频电液伺服阀，驱动精密液压缸，微机控制系统对试验力、位移、变形进行多种模式的自动控制，完成对试样的拉伸、压缩、抗弯试验，符国家标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》的要求及其他标准要求（一）普通测试项目：（普通显示值及计算值） ●拉伸应力●拉伸强度 ●扯断强度●扯断伸长率 ●定伸应力●定应力伸长率 ●定应力力值●撕裂强度 ●任意点力值●任意点伸长率 ●抽出力●粘合力及取峰值计算值 ●压力试验●剪切剥离力试验 ●弯曲试验●拔出力穿刺力试验 （二）特殊测试项目： 1. 性系数即弹性杨氏模量 定义：同相位的法向应力分量与法向应变之比。为测定材料刚性之系数，其值越高，材料越强韧。 2.比例限：荷重在一定范围内与伸长可以维持成正比之关系，其最大应力即为比极限。 3.弹性限：为材料所能承受而不呈永久变形之最大应力。 4.弹性变形：除去荷重后，材料的变形完全消失。 5.永久变形：除去荷重后，材料仍残留变形。 6.屈服点：材料拉伸时，变形增快而应力不变，此点即为屈服点。屈服点分为上下屈服点，一般以上屈服点作为屈服点。屈服（yield）：荷重超过比例限与伸长不再成正比，荷重会突降，然后在一段时间内，上下起伏，伸长发生较大变化，这种现象叫作屈服。 7.屈服强度：拉伸时，永久伸长率达到某一规定值之荷重，除以平行部原断面积，所得之商。 8.弹簧K值：与变形同相位的作用力分量与形变之比。 9. 效弹性和滞后损失：在万能材料试验机上，以一定的速度将试样拉伸到一定的伸长率或拉伸到规定的负荷时，测定试样收缩时恢复的功和伸张时消耗的功之比的百分数，即为有效弹性；测定试样伸长、收缩时所损失的能与伸长时所消耗的功之比的百分数，即为滞后损失。万能材料试验机的检定方法，根据试验机被检区间的力值，将相应力值的标准拉力试样装夹在试验机上，按GB/T228-2002标准规定的速度让试验机对标准拉力试样进行拉伸，当标准拉力试样处于拉伸状态时在其上装上引伸计或贴上应变片，让拉力试验机继续对标准拉力试样进行拉伸，引伸计或应变片将标准拉力试样的伸长量显示出来，将伸长量换算为拉力值，再与拉力试验机度盘上与标准拉力试样相同的力值点进行对比，根据比对值的差来确定试验机技术状态及精度。本方法利用胡克定律，根据标准拉力试样的伸长量换算为力值与试验机度盘力值进行对比，来确定试验机的精度。该方法极大的简化了检定的操作过程，对试验机原始拉伸状态的日常检定带来极大方便和标准化。 【主权项】 1.万能材料试验机的检定方法，其特征在于，首先根据被检区间拉力试验机的力值，选择标准拉力试样，标准拉力试样的力值为该区间满量程力值的60%～90%之间选择，将标准拉力试样装夹在拉力试验机上，按GB/T228-2002标准规定的速度让拉力试验机对标准拉力试样进行拉伸，当拉力试验机的指针稍有摆动时立刻停止拉伸，即标准拉力试样处于拉伸状态，此时在标准拉力试样上装上引伸计或贴上应变片，按GB/T228-2002标准规定的速度让拉力试验机继续对标准拉力试样进行拉伸，引伸计或应变片将标准拉力试样的伸长量显示出来，根据胡克定律，将伸长量换算为拉力值，再与拉力试验机度盘上与标准拉力试样相同的力值点进行对比，根据比对值的差来确定试验机技术状态及精度.技术参数1、试验机准确等级：1级 2、试验力测量范围：2%-100%FS 3、试验力示值相对误差：±1% 4、试验力分辨力：最大试验力的1/200000 5、变形测量范围：2%-100%FS 6、变形示值相对误差：±1% 7、变形分辨力：最大变形量的1/200000 8、位移测量误差：±1% 9、力控速率调节误差：设定值的±1% 10、变形速率调节误差：设定值的±1% 11、横梁速度调节范围(mm/min)：1-500 12、横梁速度相对误差：设定值的±1% 13、恒力恒变形恒位移控制误差： A、设定值≥10%FS时,设定值的±以内 B、设定值<10%FS时,设定值的±以内 14、有效拉伸空间(mm)：600-800 15、有效试验宽度(mm)：370 16、电源(V)：220±10%屏幕说明及单键使用1、参数显示屏：显示力量及各种参数。 2、kg、N、LB：单位千克显示灯，灯亮时即FORCE屏幕显示力量值，单位为千克力，相应的LB、N也相同,按AUTO键可自由的切换； 3、PEAK—显示最大力值键：按一下PEAK指示灯亮，此时保留测试最大值或破裂值；再按则 PEAK指示灯灭取消保留测试最大值；同时再测试时可进行取点； 4、PRINT—打印键，有接打印机时按此键即可打印相关的参数； 5、SET—功能设定键：其与其它的键配合可完成相关的参数设置； 6、AUTO—单位切换键：按此键单位在kg、N、LB之间进行切换； 7、ZERO---归零键：清除显示屏上已有的数值至清零状态；维护与保养1. 工作前，检查工作台下的减速机，是否有润滑油。 1. 丝杠上下两端轴承内的润滑脂一般3-5年更换一次。 2. 试验机的丝杠、丝母，每半年加一次润滑脂。 3. 保持试验机的清洁。

万能试验机的主要功能：万能试验机是测试各种材料及其制品在各种环境和模拟状态下的物理性能、机械性能、工艺性能、结构抗震强度以及材料与构件内外缺陷的重要仪器设备。可以按照相应标准实现对金属或非金属材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等类型的试验，可以求取所测材料的抗拉强度、屈服强度、规定非比例延伸强度、弹性模量等性能指标，可实现等速率加荷、等速率变形、等速率位移、等速率应变等闭环控制，可以进行材料或产品的工艺合格性能验证试验。

万能试验机的设计考虑了扩展装配其它夹具以完成更多试验的可能。如：配装螺栓夹具可做螺栓的拉伸和保载，配装剪切夹具可做圆棒剪切强度试验，在压缩空间中加配抗折、剪切、劈裂、弹性模量仪等可做混凝土及水泥样块试验，配上钢球、锚链、扣件等专用夹具可完成相应产品的各项试验。万能试验机的应用领域：万能试验机测试精确，功能强大，操作方便，稳定可靠。可广泛适用于大学、科研院所、检测机构、航空航天、军工、冶金、机械制造、交通建设、建工建材等各行业进行精密性的材料研究、材料分析、材料开发和质量控制。