什么是万能材料试验机

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简  介
万能试验机,它并不万能。
但由于集拉伸、弯曲、压缩、剪切等功能于一体,确实挺多才多艺。且试验对象较小,因此也称作材料试验机。

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万能/材料试验机
以位于同济大学沪西校区木结构试验室的“WDW-50kN微机控制电子万能试验机”为例说明。
这台机器长成图1这样。主要技术指标包括:最大加载力50kN;按位移控制最大加载速度50mm/min;加载行程约1000mm,实际作动器不超出机器立柱高度范围原则上均可。
什么是万能材料试验机的图2
图1 WDW-50kN微机控制电子万能试验机

材料试验机常用作拉/压、弯/剪等工况下的材性试验,如图2、图3所示。
什么是万能材料试验机的图3
图2 受拉试验
什么是万能材料试验机的图4
图3 受弯试验
本质上,材料试验机只是提供竖直方向力。为了称得上“万能”,还需要结合试验目的设计相应的加载头与夹具。

例如,为了研究自攻螺钉的抗拔承载力,可利用试验机在竖直方向的加载,并专门设计加载头与夹具予以实现。图4中,作动器通过螺栓连接,可与自攻螺钉紧固;夹具与底座连接,并夹紧试件,使试验件不因作动器的拉力作用发生移动。
什么是万能材料试验机的图5
图4 特殊设计的加载头与夹具

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使用方法
材料试验机由 主机电控箱计算机三部分组成,其加载头和支座均可拆卸,以配合不同形式加载头和支座的安装。不同型号的机器其操作细节略有不同,但对机器的控制都包括软件(计算机)操作和机器操作两部分,即通过软件可以进行设备的操作,通过机器上的按钮也可以进行设备的操作。

以下以该同济大学沪西校区木结构实验室的“WDW-50kN微机控制电子万能试验机”的为例说明操作顺序与注意事项,:

-1. 启动计算机;
-2. 启动控制软件;
-3. 启动试验主机;
-4. 根据试验需要更换加载头和支座;
此步骤也可在开机之前进行,但由于更换过程中常需要调整设备位置,因此机器启动后更加方便
-5. 在软件中设置具体参数;
与试验目的、加载控制方法、试件尺寸等有关,视具体情况会有不同
-6. 安装试件;
-7. 加载;
-8. 达到试验目的后,注意停止加载,并及时保存试验数据;
-9. 调整作动器位置,拆卸试件;
-10.如有多个试件,可按步骤6~9重复试验;
-11.如完成试验,则先关闭试验主机;
-12.再关闭控制软件;
-13.使用移动存储设备拷贝试验数据
建议使用试验室提供的U盘
-14.关闭电脑

以下将对某些步骤进行详细说明,但可能仅适用于上述试验机,读者可作参考。
-1. 启动计算机
试验机所配置的计算机与普通电脑相似,一般为Windows系统,操作试验机的软件也与其他软件相似,双击启动即可;
-3. 启动试验主机:
试验机的开关包括油泵和电源开关,如图5,试验时,应先启动软件,再将电源开关旋转至“开”,再启动油泵开关。关闭时,则先关闭油泵开关,再将电源旋转至“关”,最后关闭软件,可理解为一套“正反”顺序,即先开的后关,后开的先关。
什么是万能材料试验机的图6
(a)油泵开关
什么是万能材料试验机的图7
(b)电源开关
  图5 试验机开关

5. 在软件中设置具体参数:软件操作界面如图6,顶部为主菜单,通常用于系统设置,其内容较繁琐,亦不具有代表性,此处不展开。界面分为三大列:

-第一列顶部显示实时试验力的大小,下部坐标框用于记录荷载-位移曲线。但需注意通常为作动器的反力及作动器伸缩位移;

-第二列顶部显示实时作动器位移(如接入引伸计, 可设为引伸计变形),下部是试件相关信息,但也可不填,处理数据时根据荷载-位移曲线自行计算也可;

-第三列为加载控制板,可根据试验需求更改控制方式,如“位移控制”、“力控制”,对于需要施加往复荷载的情况,也可在此编写具体的程控指令。第三列最下方是控制作动器的按钮,开始加载、停止加载、手动升降作动器均可在此操作。
什么是万能材料试验机的图8
图6 软件操作界面

6. 安装试件:安装试件与加载时,需计算好试件的尺寸,以便作动器有足够的行程;同时,应预先计算试件的承载力,避免超过试验机加载能力;

13.使用移动存储设备拷贝试验数据(建议使用试验室提供的U盘):拷贝数据建议尽可能使用试验室U盘,试验机配置的电脑都比较“脆皮”,容易受“不明来源”的“病毒”等干扰,影响试验设备正常运行。
-end

参考资料
[1] http://donghl.gitee.io/timbertj/
[2]https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%AF%95%E9%AA%8C%E6%9C%BA/10890018



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